咬合角度

市場上的熱門話題 – 咬合角度。什麼是咬合角度?它如何影響騎乘?越小的咬合角度越好嗎?

咬合角度

咬合角度是棘輪系統的棘齒彼此互相咬合,進而帶動花鼓所需的最大旋轉角度。該角度可用 360° 除以咬合點的總數來計算。

 

 

36 個咬合點 = 10º

騎乘效率 咬合角度

現在我們了解了咬合角度,緊接而來的問題是-咬合角度在什麼情況下又以什麼的方式影響我們的騎乘呢?

空行程 (backlash)

空行程是指在曲柄帶動棘輪裝置,將力量傳輸到輪組之前最大的空轉角度。空行程受到三個因素所影響:曲柄長度、齒比及咬合角度。

曲柄長度和咬合角度與曲柄的空行程成正比,而齒比則與空轉角度成反比。

越小的齒比則曲柄的空行程越大。

那麼在何種情況下我們需要較小的空行程?當爬坡時或是需要立即加速以越過障礙物時,能有小的空行程是相當重要的。

\(BACKLASH = 2\cdot \pi \cdot  cranklength \cdot {engagement\ angle \over 360} \cdot {sprocket \over chainring}\)


 

踏板回擊

踏板回擊是僅出現在全避震車上的現象。當壓縮避震器時,鍊條的張力拉伸導致曲柄往反向轉動。

此外,鍊條的張力也會限制住避震器的作動。

但踏板回擊又與咬合角度有什麼關聯呢?

為了更進一步地說明,我們先做兩種假設:後輪是固定的,無法向前或向後轉動。第二個假設為我們是在靜止的狀態下,意味著此時不探討車子的速度。

那麼此時壓縮後避震器的話,會發生什麼事呢?

  1. 壓縮後避震器。
  2. 後輪循著虛擬轉點移動。
  3. 五通到後輪中心點的距離會改變,若後搖臂的軸點正好在五通的位置,則此情況不會發生。
  4. 這導致鏈條長度發生變化,進而使曲柄向後轉動。

對避震器的影響是什麼?

如果曲柄被限制住無法轉動,鏈條張力將使五通與後輪心軸距離保持不變,進而局限後搖臂作動,使得避震器無法吸收衝擊。

踏板回擊 咬合角度

踏板回擊與咬合點有什麼相關呢?

欲理解咬合角度對踏板回擊的影響,最簡單的方式是以兩個極端的例子作說明:瞬間咬合和零咬合點。

瞬間咬合 無限咬合點

瞬間咬合可透過擁有無限多咬合點的棘輪系統來達成,在這樣的情況下,棘輪可與花鼓殼隨時處於咬合狀態,那麼棘輪座只能夠逆時針旋轉,而無法順時針旋轉。

當避震器壓縮時,五通到後輪中心的距離增加(取決於相應的自行車運作)。

鏈條長度因變速器或鏈條張緊器的補償作用產生改變。由於棘輪座只能逆時針轉動,因此鏈條向後拉伸,這也導致曲柄向後作動。

若固定住曲柄,則五通與後輪中心之間的距離無法改變,進而限制住避震器的運作。

無咬合點 零咬合點

另一個極端的例子則為棘輪沒有任何咬合點的狀況,此時棘輪座可隨意往順時針或逆時針方向轉動。

在這情況下,棘輪座可往順時針方向轉動,此時即便以騎乘者的重量固定住曲柄,後輪側還是能夠作動,因為飛輪上的鏈條可往順時針方向轉動。

踏板回擊範例

假設車子在32x14的齒比下壓縮了50mm,此時產生3°的踏板回擊,這意味著什麼?

欲了解咬合角度對踏板回擊的影響,您必須知道棘輪轉動的角度:將踏板回擊乘以齒比便可得知。

曲柄作動3°,棘輪座則轉動了6.8°。

\(6.8° = 3°\cdot {32\over 14}\)

在沒有咬合點的系統中,棘輪座可任意地旋轉到任何適合的角度,且不會產生任何踏板回擊。而在擁有無盡或相當多咬合點的系統中,則有相當高的機率產生踏板回擊。

在此範例中,若咬合角度小於6.8°,則有很高的機會產生踏板回擊。

越大的咬合角度,產生踏板回擊的機率越低。

越多的齒數 = 越容易產生踏板回擊*

*取決於自行車的運作和騎乘速度。

1: 零咬合,     2: 10º 咬合角度,     3: <6.8º 咬合角度

補充說明

騎行時,花鼓以一定速度旋轉,加速過程中飛輪必須轉得比花鼓更快,如此棘輪才能與對應零件咬合。

而當花鼓的角速度快於飛輪時,棘輪則無法咬合進行加速。

對於踏板回擊,這意味著如果花鼓的角速度高於棘輪因鏈條拉伸而旋轉的速度,則不會產生踏板回擊,或對您的避震器產生負面影響。但是要達到這個關鍵的速度並不容易,因為騎乘速度越快,代表壓縮越劇烈,棘輪被鏈條帶動的速度也就越快。如果很容易達到這個速度,就不會有職業選手嘗試移除飛輪齒片以製造空轉來消除踏板回擊。

但是,仍有某些自行車的作動設計並不會有踏板回擊。

轉換套件

我們理解對於一些騎乘者來說,例如林道騎乘,小角度的咬合非常重要,因此我們提供了 54T 的轉換套件,可減少咬合角度至 6.7°。

相關技術

Ratchet exp
技術

點擊了解

Ratchet
技術

點擊了解

ratchet ln
技術

點擊了解