Які існують різні конструкції механізмів freehub, які були розроблені та введені у виробництво? (не потрібно робити це обов’язково!)

Гарний пост буде містити:

• Опис конструкції, в ідеалі із зображеннями або технічними кресленнями
• Компанії, які використовували дизайн або які його створили
• Переваги і недоліки
• Оригінальний дизайн / додаткові вдосконалення, що відбулися

Конструкції, відомі досі (ті, з посадою пов’язані):

• Стандартна пачка і храповик (і варіанти)
• Зірковий Ratchet (DT Swiss / Chris King)
• Зчіпний зчеплення (Онікс)
• Муфта з роликовим підшипником (справжня точність вкраплення, shimano silent)
• "Дизайн кулачкових плит" (American Classic), можливо, комбінація шпильки / храповика та зоряної храповиці.

Я переживаю і намагаюся заповнити проекти, про які я знаю, але не соромтесь розмістити відповідь, якщо я ще цього не зробив. Також сміливо публікуйте відповідь на дизайн, не вказаний тут! І надайте додаткову інформацію для вже розміщених конструкцій!

Стандартний дизайн лапки та храповика

Ця конструкція на сьогоднішній день є найпоширенішою у велосипедних халявах, і як найменш дорога у використанні.

Механізм

У своїй найпростішій формі ця конструкція складається з зубчастої поверхні та важеля (що є важелем, який зачіпає зубчасту поверхню і дозволяє лише рух в одному напрямку).

У велосипеда ця конструкція, як правило, перевернута, лапки розташовані на корпусі вільної маточини, і вони зачіпають зубчасту поверхню на внутрішній стінці ступиці.

основну анімацію механізму в дії можна знайти тут . У цій конструкції потрібно накласти певну напругу на лапки, щоб постійно витягувати їх назовні в корпус ступиці. (Сюди також походять шум або клацання в цій конструкції, від лапок, що притискаються до зубів на храповику.) Зазвичай це відбувається за допомогою листових пружин, невеликих пружин котушки та / або металевого кільця.

ця конструкція використовує листові пружини

котушки пружини

технічний креслення механізму, що використовує металеве кільце

Переваги і недоліки

Переваги

• Поширені та недорогі
• Простота в обслуговуванні

Недоліки

• Нижчий ступінь (швидшого) залучення обмежений фізичними обмеженнями. Більш низька ступінь зачеплення вимагає менших контактних поверхонь зубів і лапок, які слабшають / можуть швидше зношуватися. (див. нижче деякі розумні способи вирішення)
• Схильний до виходу з ладу через ослаблення пружин або загущення мастила холодом / віком ("нічого не відбувається, коли я педалюю")
• У цьому найпростіший дизайн, відносно високий ступінь (повільного) залучення
• Схильний до зносу, оскільки зуби та лапки постійно контактують

Варіації

Багато конструкцій використовуватимуть більше одного зубчастого зуба на лапці, що дозволяє меншим зубцям і більшою кількістю точок зачеплення (нижчий ступінь зачеплення). Ці маленькі зубки більш схильні до зносу. У Halo supadrive зайнято 120 пунктів зайнятості на 3 ступінь взаємодії

Halo Supadrive, використовуючи 120 точок взаємодії

Дизайн подвійного часу SRAM використовує чотири лапки в протилежних парах. Пари злегка зміщені, що змушує зайнятися лише однією парою в будь-який час, але дає своїм зубчастим храповикам 52 очки для 7-ступінчастого зачеплення.

Американський класичний дизайн плит Cam

Повна назва - "Система заручин з шестигранними руками". Ця конструкція є однією з найскладніших, але за версією American Classic забезпечує більш міцний фрезер з відносно низьким опором і змушує всі 6 подвійних зубних лапок одночасно запускатись з високою точністю.

Механізм

Існує декілька частин, що стосуються цього механізму, перерахованих у порядку запуску з ланцюга / гвинтика:

• Пружина дроту в корпусі freehub втягує ..
• Кулачковий пластини всередині ступиці, яка зачіпає ..
• Лапки в корпусі маточини, які фіксують вільну ступицю до корпусу маточини

Дрітова пружина опирається на сторону ступиці корпусу вільного вузла всередині окружної доріжки:

Цей провід рухається по зубах кулачкової пластини, як колесо вільно. Якщо живлення подається на педалі, цей провід примушує рух кулачкової пластини за годинниковою стрілкою

показано з вийнятою однією лапою, а лапки у положенні "зайнято"

Цей рух за годинниковою стрілкою змушує лапки рухатись всередину та залучати тіло вільної стулки, забезпечуючи зачеплення.

У цьому відео нижче показано дію кулачкової пластини, викрутка виконує роль дротяної пружини. Це ще одне корисне відео, в якому дизайнер Білл Шок пояснює механізм. За ~ 0: 33 ви можете бачити весь механізм, що діє в режимі відсікання.

Після того, як фрізона рухається повільніше, ніж колесо, тіло саморіза пересуває лапки назад у їх втягнутий стан, а також плиту кулачка.

Переваги і недоліки

Переваги

• Низький опір, єдині речі, що контактують, є кулачковою пластиною та дротяною пружиною
• Оскільки це єдині деталі, що перебувають у постійному контакті, заміна деталей мінімальна
• Міцний, оскільки контактні поверхні відносно великі
• Запальничка? особливо для його сили. Частиною цілей проектування було виготовити корпус / контактну поверхню та лапки з алюмінію, хоча у мене немає жодної кількості

Недоліки

• Незалежно від того, чи це стосується виробничих витрат, вони доступні лише на колесах Am Classic, і ці колеса, як правило, дорогі, тому отримання колісної пари з такою конструкцією коштує дорого.
• Відносно низька ступінь участі - 24 бали означає 360/24 = 15 ступінь залученості

Зірковий храповик та варіації

Цей дизайн у найпростішому вигляді використовується DT Swiss. Ця конструкція включає легкозамінні браслетні пластини, які пропонують додаткову перевагу в кожній точці зачеплення, що передає крутний момент. Більш складною варіацією є те, що використовується в хабах Кріса Кінга.

Механізм - DT Swiss

1. кінцева деталь 2. підшипник 3. різьбове кільце 4. вісь 5. конічна пружина 6. зоряний храповик 7. корпус ротора

Швейцарська система DT складається з двох протилежних храповикам пластин, що знаходяться в корпусі ступиці і втулки. Вони тримаються один проти одного парою конічних пружин. Коли педалі наїзника, зуби замикаються, коли обертається пластинка з храповиком, що рухається, через шини по її окружності. Це передає живлення на храповину пластину в ступиці, а це, в свою чергу, передає живлення концентратору через шліци по його окружності.

Існує дуже проста анімація тут що показана дія храпових пластин.

Модернізація та обслуговування

Однією з найбільших переваг цієї системи є простота, з якою ви можете модернізувати, замінити або обслуговувати браслети. Це власне ремонт без інструментів! Найбільш базові швейцарські ступиці DT включають 18-метрову храпову платівку, яка пропонує 20-ступінчасте зачеплення. Це може бути оновлено до 36 т (10 дег) або навіть до 54 т плити (6,67 дег.). Це можна зробити, щоб знизити колеса DT, тому можна взяти менш дороге колесо і отримати бажане значно більшу участь. Це також дозволяє замінити всі контактні поверхні (окрім шліців всередині ступиці, які навряд чи зносяться або роздягнуться), щоб продовжити термін експлуатації маточинів.

Переваги і недоліки

Переваги

• Усі точки контакту завжди передають крутний момент
• Легко обслуговуються та зношуються компоненти легко замінюються

Недоліки

• Високий контакт, що призводить до більшого зносу між контактними поверхнями
• Пластини стиснуті пружиною, а не крутящим моментом, тому вони, швидше за все, пропускають, оскільки застосовується більше крутного моменту (на відміну від Am Classic і Кріса Кінга), хоча я особисто ніколи не чув про це.
• Відносно низька ступінь затрат на багато колес

Варіації - Кріс Кінг

Це знову одна з найскладніших конструкцій механізмів freehub. По суті, це зоряні храповики. Є кілька ключових відмінностей:

• Обидва храпочки знаходяться всередині ступиці, що дозволяє їм бути більшими
• Пластина приводу (прив’язана до корпусу вільної маточини) - сама віддалена від неї
• привідна пластина закручена, а інша закріплена всередині корпусу вільної стулки
• механізм «кільцевого приводу», який змушує обидві пластини разом крутити

1.spring 2.drive plate 3.fixed plate

ліворуч: привідна пластина, праворуч: нерухома пластина

Це справді відрізняє це механізм кільцевого приводу. Це здійснюється за допомогою гвинтових канавок на корпусі вільної стулки, які зачіпляють привідну пластину. Оскільки крутний момент накладається на вільний вузол, це змушує дві пластини разом. Коли більше крутного моменту застосовується, пластини збиваються сильніше, ефективно усуваючи ковзання або пропускання.

привідне кільце показане зверху з гвинтовими канавками

Багато людей, напевно, скажуть, що маточини Кріса Кінга є надмірними - вони надзвичайно добре виготовлені та використовують багато підшипників, які повинні сприяти їх довговічності (і головний біль вашого механіка). У 72 точках зачеплення (5 градусів) вони можуть займатися приблизно так само швидко, як і будь-який вузол там. Крім того, оскільки пластини примусово поєднуються з моментом наїзника, пружина може бути слабкішою, тому що менше тягнеться / зношується, а зуби можуть бути меншими, не знімаючи (швидше зачеплення). Вартість / вигода може бути важко виправдати багатьом людям, але якщо вам приємно мати добре зроблений хаб на своєму велосипеді, це важко зробити краще, ніж Кріс Кінг.

Зчіпний зчеплення

Муфта з розтягуванням існує деякий час у промисловому застосуванні: застосовується в мотоциклах, вертольотах, літаках, автомобільних трансмісіях та ін. Наскільки я знаю, Онікс є єдиною компанією, яка доставляє його до велосипедних хабів. Муфти з шпонками мають низький опір коченню та практично миттєве зачеплення. Вони також надійні та довговічні, але це може прийти за рахунок ваги та вартості.

Механізм

На перший погляд, муфта з витяжкою може виглядати дуже схоже на підшипник картриджа. Ключова відмінність полягає в тому, що замість круглих кулькових підшипників між перегонками розташовані кулачкоподібні пелюстки, які дозволяють рухатись в одному напрямку і зв’язуватися в інший. Вони тримаються в постійному напрузі металевим зажимом.

Оскільки цей тип зчеплення має багато промислових застосувань, існує велика кількість корисних відеороликів, що пояснюють, як він функціонує, як цей та цей (перейти до 37-х, щоб пропустити маркетинг).

Онікс втілює цю конструкцію досить просто. Частинки кулачка розташовані між оболонкою маточини та оброблюваною поверхнею, яка простягається всередину ступиці від корпусу вільної маточини.

Переваги і недоліки

Переваги

• Ступінь участі (миттєва)
• здатний витримувати високі крутні моменти
• найменше тертя будь-якої системи вільного ходу (за даними Onyx та дослідження університету Дюка)
• потрібне дуже низьке обслуговування

Недоліки

• як завжди, вартість
• вага - оскільки контактні поверхні повинні бути сталевими для міцності. Нещодавно вони переїхали до кузова з двома частинами з алюмінієвим носієм зубчастого колеса для зменшення ваги (як на фото вище)