Apa saja berbagai desain mekanisme freehub yang telah dirancang dan atau dimasukkan ke dalam produksi? (Tidak perlu dibuat tentu saja!)

Pos yang baik akan berisi:

• Deskripsi desain, idealnya dengan gambar atau gambar teknis
• Perusahaan yang telah menggunakan desain atau yang membuatnya
• Keuntungan dan kerugian
• Desain asli / peningkatan bertahap yang telah terjadi

Desain yang dikenal sejauh ini (yang memiliki pos ditautkan):

• Pawl dan Ratchet Standar (dan varian)
• Ratchet Bintang (DT Swiss / Chris King)
• Kopling Sprag (Onyx)
• Kopling bantalan rol (siluman presisi presisi, shimano diam)
• 'Desain pelat cam' (American Classic) mungkin merupakan kombinasi pawl / ratchet dan star ratchet.

Saya akan melalui dan mencoba mengisi untuk desain yang saya tahu, tetapi merasa bebas untuk mengirim jawaban jika saya belum melakukannya. Juga merasa bebas untuk mengirim jawaban untuk desain yang tidak tercantum di sini! Dan berikan info tambahan untuk desain yang sudah diposting!

Desain Pawl dan Ratchet Standar

Desain ini sejauh ini adalah yang paling umum pada sepeda bebas sepeda, dan karena itu paling murah untuk digunakan.

Mekanisme

Dalam bentuknya yang paling sederhana, desain ini terdiri dari permukaan yang bergigi dan pawl (yang merupakan tuas yang menggerakkan permukaan bergigi dan hanya memungkinkan gerakan dalam satu arah).

Dalam sepeda, desain ini biasanya terbalik, pawl berada di badan freehub dan mereka menggunakan permukaan bergigi di dinding bagian dalam hub.

animasi dasar dari mekanisme aksi dapat ditemukan di sini . Dalam desain ini, beberapa ketegangan harus diterapkan pada pawl untuk terus memaksa mereka keluar ke tubuh hub. (Ini juga dari mana dengungan atau bunyi klik berasal dari desain ini, dari pawl yang dipaksa di atas gigi pada permukaan ratchet) Ini biasanya dilakukan dengan pegas daun, pegas koil kecil, dan / atau cincin logam.

desain ini menggunakan pegas daun

koil pegas

gambar teknik dari mekanisme yang memanfaatkan cincin logam

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan

• Biasa dan murah
• Mudah diservis

Kekurangan

• Tingkat keterlibatan (lebih cepat) yang lebih rendah dibatasi oleh kendala fisik. Tingkat keterlibatan yang lebih rendah membutuhkan permukaan kontak gigi yang lebih kecil dan pawl yang menjadi lebih lemah / bisa aus lebih cepat. (lihat di bawah untuk beberapa solusi cerdas)
• Cenderung gagal karena mata air yang melemah atau penebalan minyak dengan dingin / usia ("tidak ada yang terjadi ketika saya mengayuh")
• Dalam desainnya yang paling mendasar, tingkat keterlibatan (lambat) yang relatif tinggi
• Rawan dipakai karena gigi dan pawl terus-menerus bersentuhan

Variasi

Banyak desain akan menggunakan lebih dari satu gigi pengikat per pawl, memungkinkan gigi lebih kecil dan lebih banyak titik pengikatan (tingkat pengikatan yang lebih rendah). Gigi kecil ini lebih rentan untuk dikenakan. Halo supadrive mempekerjakan 120 poin untuk 3 tingkat

Halo Supadrive memanfaatkan 120 poin pertunangan

Desain Double Time SRAM menggunakan empat pawl dalam pasangan yang berlawanan. Pasangan ini sedikit diimbangi, menyebabkan hanya satu pasangan untuk terlibat kapan saja, tetapi memberikan 26 ratchet gigi mereka 52 poin pertunangan untuk pertunangan 7 derajat.

Desain Plat Cam Klasik Amerika

Nama lengkapnya adalah "Six Pawl Cam Actuated Engagement System." Desain ini adalah salah satu yang lebih rumit, tetapi menurut American Classic memberikan freehub yang lebih kuat dengan resistensi yang relatif rendah dan menyebabkan semua 6 pawl gigi ganda terlibat secara bersamaan dengan presisi tinggi.

Mekanisme

Ada beberapa bagian untuk keterlibatan mekanisme ini, yang tercantum dalam urutan aktuasi dari rantai / roda gigi:

• Kawat musim semi dalam tubuh ..
• Plat cam di dalam hub yang meng ..
• Pawl di badan hub yang mengunci freehub ke badan hub

Pegas kawat bersandar pada sisi hub badan freehub di dalam lintasan melingkar:

Kawat ini bergerak di sepanjang gigi pelat cam saat roda bergerak bebas. Jika daya diterapkan pada pedal, kawat ini memaksa gerakan cam plate searah jarum jam

ditunjukkan dengan satu pawl dilepas dan pawl dalam posisi 'bertunangan'

Gerakan searah jarum jam ini memaksa pawl untuk bergerak ke dalam dan menggunakan tubuh freehub, memberikan keterlibatan.

Ini video di bawah ini menunjukkan aksi pelat cam, obeng bertindak sebagai pegas kawat. Ini adalah video bermanfaat lainnya di mana desainer Bill Shook menjelaskan mekanismenya. Pada ~ 0: 33 Anda dapat melihat seluruh mekanisme beraksi melalui cutaway.

Setelah freehub bergerak lebih lambat daripada roda, badan freehub sendiri menggerakkan pawl kembali ke kondisi retraksi serta pelat cam.

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan

• Resistansi rendah, satu-satunya hal yang berhubungan adalah pelat cam dan pegas kawat
• Karena ini adalah satu-satunya bagian dalam kontak konstan, suku cadang minimal
• Kokoh, karena permukaan kontaknya relatif besar
• Lebih ringan? terutama untuk kekuatannya. Bagian dari tujuan desain adalah untuk membuat permukaan benda bebas / kontak dan pawl dari aluminium, walaupun saya tidak memiliki angka di sini

Kekurangan

• Apakah ini berkaitan dengan biaya produksi atau tidak, ini hanya tersedia pada roda Am Classic dan roda ini umumnya mahal, sehingga mendapatkan wheelset dengan desain ini mahal.
• Keterlibatan relatif rendah - 24 poin berarti 360/24 = 15 derajat keterlibatan

Bintang Ratchet dan variasi

Desain ini dalam bentuknya yang paling sederhana digunakan oleh DT Swiss. Desain ini menggabungkan pelat ratchet yang mudah diganti yang menawarkan manfaat tambahan dari setiap torsi yang mentransfer titik keterlibatan. Variasi yang lebih rumit adalah yang digunakan di hub Chris King.

Mekanisme - DT Swiss

1. bagian akhir 2. bantalan 3. cincin ulir 4. poros 5. pegas berbentuk kerucut 6. ratchet bintang 7. badan rotor

Sistem DT Swiss terdiri dari dua pelat ratchet yang berlawanan yang berada di badan hub dan freehub. Ini ditahan satu sama lain oleh sepasang mata air kerucut. Ketika pengendara mengayuh pedal, gigi bergerak saat pelat ratchet freehub diputar melalui splines di sepanjang kelilingnya. Ini mentransfer daya ke pelat ratchet di hub, dan ini pada gilirannya mentransfer daya ke hub melalui splines di sepanjang kelilingnya.

Ada animasi yang sangat mendasar di sini yang menunjukkan aksi pelat ratchet.

Melakukan upgrade dan servis

Salah satu keuntungan terbesar dari sistem ini adalah kemudahan untuk meningkatkan, mengganti, atau memperbaiki pelat ratchet. Ini sebenarnya adalah perbaikan tanpa alat! Hub Swiss DT yang paling dasar mencakup pelat ratchet 18t, menawarkan 20 deg engagement. Ini dapat ditingkatkan ke 36t (10deg) atau bahkan piring 54t (6.67deg). Hal ini dapat dilakukan untuk menurunkan roda DT ujung bawah, sehingga memungkinkan untuk mengambil roda yang lebih murah dan mendapatkan keterlibatan yang jauh lebih tinggi jika diinginkan. Ini juga memungkinkan penggantian semua permukaan kontak (selain dari splines di dalam hub yang tidak mungkin aus atau strip) untuk memperpanjang umur hub.

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan

• Semua titik kontak mentransfer torsi, selalu
• Mudah diservis dan komponen aus mudah diganti

Kekurangan

• Kontak tinggi yang menyebabkan keausan lebih tinggi di antara permukaan kontak
• Pelat-pelat didorong bersama oleh pegas, bukan torsi pengendara, sehingga mereka cenderung melompat ketika torsi lebih banyak diterapkan (berbeda dengan Am Classic dan Chris King), meskipun saya secara pribadi belum pernah mendengar hal ini terjadi.
• Keterlibatan relatif rendah untuk biaya pada banyak roda

Variasi - Chris King

Ini lagi-lagi salah satu desain mekanisme freehub yang lebih rumit. Pada intinya, ini adalah sistem ratchet bintang. Ada beberapa perbedaan utama:

• Kedua ratchet berada di dalam hub, memungkinkan mereka untuk menjadi lebih besar
• Drive plate (yang diatur waktu ke badan freehub) adalah yang paling jauh darinya
• pelat drive bermunculan, sementara yang lain dipasang di dalam tubuh freehub
• mekanisme 'ring drive' yang memaksa kedua pelat bersama di bawah torsi

1.Spring 2.drive plate 3. piring diperbaiki

kiri: pelat drive, kanan: pelat tetap

Yang benar-benar membedakan ini adalah mekanisme ring drive. Ini dilakukan melalui alur heliks pada badan freehub, yang menggunakan pelat drive. Karena torsi diterapkan pada freehub, ini akan memaksa kedua pelat menjadi satu. Karena semakin banyak torsi yang diterapkan, pelat-pelat tersebut dipaksa bersama lebih kuat, secara efektif menghilangkan selip atau lompatan.

drive ring ditunjukkan di atas dengan lekukan heliks

Banyak orang mungkin akan mengatakan bahwa hub Chris King berlebihan - mereka dibuat dengan sangat baik dan memanfaatkan banyak bantalan yang harus berkontribusi pada umur panjangnya (dan sakit kepala mekanik Anda). Pada 72 poin pertunangan (5 derajat) mereka dapat terlibat secepat hub mana pun di luar sana. Juga, karena pelat dipaksa bersama oleh torsi pengendara, pegas bisa lebih lemah menyebabkan kurang seret / aus dan gigi bisa lebih kecil tanpa pengupasan (keterlibatan lebih cepat). Biaya / manfaatnya mungkin sulit untuk dibenarkan bagi banyak orang, tetapi jika itu membuat Anda merasa senang memiliki hub yang baik pada sepeda Anda, sulit untuk melakukan lebih baik daripada Chris King.

Kopling Sprag

Sprag clutch telah ada dalam aplikasi industri selama beberapa waktu: digunakan pada sepeda motor, helikopter, pesawat terbang, transmisi otomotif, dan lainnya. Sejauh yang saya tahu, Onyx adalah satu-satunya perusahaan yang membawanya ke hub sepeda. Kopling Sprag menawarkan tahanan gelinding rendah dan hampir seketika terikat. Mereka juga dapat diandalkan dan tahan lama, tetapi ini bisa mengorbankan berat dan biaya.

Mekanisme

Sepintas, kopling sprag dapat terlihat sangat mirip dengan bantalan kartrij. Perbedaan utama adalah bahwa alih-alih bantalan bola bundar, ada lobus berbentuk cam antara balapan yang memungkinkan gerakan di satu arah dan mengikat di yang lain. Ini ditahan dalam ketegangan konstan dengan klip logam.

Karena jenis kopling ini memiliki banyak aplikasi industri, ada sejumlah video bermanfaat yang menjelaskan bagaimana fungsinya seperti ini dan ini (lompat ke 37-an untuk melewati pemasaran).

Onyx menggabungkan desain ini dengan cara yang cukup sederhana. Cam lobus terletak di antara cangkang hub dan permukaan mesin yang memanjang di dalam hub dari badan freehub.

Keuntungan dan kerugian

Keuntungan

• Keterlibatan 0 derajat (instan)
• mampu menahan torsi tinggi
• gesekan terendah dari semua sistem freewheel (menurut Onyx dan sebuah studi oleh Duke University)
• diperlukan perawatan yang sangat rendah

Kekurangan

• seperti biasa, biaya
• berat - karena permukaan kontak harus baja untuk ketahanan. Baru-baru ini, mereka pindah ke tubuh dua bagian dengan alat pembawa aluminium untuk mengurangi berat badan (seperti yang digambarkan di atas)