咬合角度

市场上的热门话题 – 咬合角度。 什么是咬合角度?它如何影响骑乘?越小的咬合角度越好吗?

咬合角度

咬合角度是棘轮系统的棘齿要彼此互相咬合,进而带动花鼓所需的最大旋转角度。该角度可用360°除以咬合点的总数来计算。

 

 

36 个咬合点 = 10º

騎乘效率 咬合角度

现在我们了解了咬合角度,紧接而来的问题是-咬合角度在什么情况下又以什么的方式影响我们的骑乘呢?

背隙

背隙是指在曲柄带动棘轮装置,将力量传输到轮组之前最大的空转角度。背隙受到三个因素所影响:曲柄长度、齿比及咬合角度。

曲柄长度和咬合角度与曲柄的空行程成正比,而齿比则与空转角度成反比。

越小的齿比则曲柄的空行程越大。

那么在何种情况下我们需要较小的背隙?当爬坡时或是需要立即加速以越过障碍物时,能有小的背隙是相当重要的。

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


 

踏板回击

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

此外,鍊條的张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?

为了更进一步地说明,我们先做两种假设:后轮是固定的,无法向前或向后转动。第二个假设为我们是在静止的状态下,意味着此时不探讨车子的速度。

那么此时压缩后避震器的话,会发生什么事呢?

  1. 压缩后避震器。
  2. 后轮循着虚拟转点移动。
  3. 中轴到后轮中心点的距离会改变,若后摇臂的轴点正好位于中轴上方,则此情况不会发生。
  4. 此时链条长度改变,导致曲柄开始转动。

避震受限

如果曲柄被限制住无法转动,链条张力将使中轴与后轮芯轴距离保持不变,进而局限后摇臂的作动,使得避震器无法吸收冲击。

踏板回击 咬合角度

踏板回击与咬合点有什么相关呢?

欲理解咬合角度对踏板回击的影响,最简单的方式是以两个极端的例子作说明:即时咬合和零咬合点。

即时咬合 无限咬合点

即时咬合可透过拥有无尽数量咬合点的棘轮系统来达成,在这样的情况下,棘轮可能与花鼓壳随时处于咬合状态,那么棘轮只能够逆时针旋转,而无法顺时针旋转。

当避震器压缩时,中轴到后轮中心的距离增加(取决于相应的自行车作动设计)。

链节长度因变速器或链条张紧器的补偿作用产生改变。 由于棘轮只能逆时针转动,因此链条向后拉伸,这也导致曲柄向后作动。

若固定住曲柄,则中轴与后轮中心之间的距离无法改变,进而限制住避震器的运作。

无咬合点 零咬合点

另一个极端的例子则为棘轮没有任何咬合点的状况,此时棘轮可随意往顺时针或逆时针方向转动。

在这情况下,棘轮可往顺时针方向转动,此时即便以骑乘者的重量固定住曲柄,后轮侧还是能够作动,因为飞轮上的链条可往顺时针方向转动。

踏板回击范例

假设车子在32x14的齿比下压缩了50mm,此时产生3°的踏板回击,这意味着什么?

欲了解咬合角度对踏板回击的影响,您必须知道棘轮转动的角度:将踏板回击乘以齿比便可得知。

曲柄作动3°,塔基则转动了6.8°。

\(6.8° = 3°\cdot {32\over 14}\)

在没有咬合点的系统中,棘轮可任意地旋转到任何适合的角度,且不会产生任何踏板回击。而在拥有无尽或相当多咬合点的系统中,则有相当高的机率产生踏板回击。

在此范例中,若咬合角度小于6.8°,则有很高的机会产生踏板回击。

越大的咬合角度,产生踏板回击的机率越低。

越多的齿数 越容易产生踏板回击*

*取决于自行车的作动设计和骑行速度。

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

补充说明

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,如此棘轮才能與對應零件咬合。

而當花鼓的角速度快於飛輪時,棘轮則無法咬合進行加速。

对于踏板回击,这意味着如果花鼓的角速度高于棘轮因链条拉伸而旋转的速度,则不会产生踏板回击或对您的避震器产生负面影响。但是要达到这个关键的速度并不容易,因为骑行速度越快,代表压缩越剧烈,棘轮被链条带动的速度也就越快。如果很容易达到这个速度,就不会有职业选手尝试移除飞轮齿片以制造空转来消除踏板回击。

但是,仍有某些自行车的作动设计并不会有踏板回弹。

结论

在研发最佳的棘轮系统时,其中有最重要的三个元素:可靠度、重量、和咬合点。但您必须了解,这三者无法同时兼具。

如果我们要制造一个具有更多咬合点的系统,则需要扩大花鼓的结构,这最终会导致重量大大的增加。
然而,与其专注在研发最小的咬合角度,我们更应着重在使整体的性能最大化。 我们认为,在可靠度、重量、和咬合点这三个维度内,36齿的系统仍是最佳的优化。

 

转换套件

我们理解对于一些骑乘者来说,例如林道车手,小的咬合角度非常重要,因此我们提供了54T的转换套件,可减少咬合角度至6.7°。

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