Каковы различные конструкции механизма freehub, которые были разработаны и / или запущены в производство? (не обязательно должно быть сделано!)

Хороший пост будет содержать:

• Описание дизайна, в идеале с изображениями или техническими чертежами
• Компании, которые использовали дизайн или кто его создал
• Преимущества и недостатки
• Оригинальный дизайн / дополнительные улучшения, которые произошли

Проекты, известные до сих пор (те, у которых есть пост, связаны):

• Стандартная собачка и трещотка (и варианты)
• Звездный трещотка (DT Swiss / Крис Кинг)
• Sprag Clutch (Onyx)
• Роликовый подшипник сцепления (истинная точность стелс, шимано сайлент)
• «Кулачковый дизайн» (American Classic), возможно, комбинация собачка / храповик и звездный храповик.

Я буду пробовать и пытаться заполнить для проектов, о которых я знаю, но не стесняйтесь отправлять ответ, если я еще не сделал. Также не стесняйтесь размещать ответ для дизайна, не перечисленного здесь! И предоставьте дополнительную информацию для уже опубликованных дизайнов!

Стандартный дизайн Pawl и Ratchet

Этот дизайн на сегодняшний день является наиболее распространенным на велосипедных хабах и, следовательно, наименее дорогим в использовании.

Механизм

В своей простейшей форме эта конструкция состоит из зубчатой ​​поверхности и собачки (это рычаг, который зацепляет зубчатую поверхность и допускает движение только в одном направлении).

В велосипеде эта конструкция, как правило, перевернута, собачки находятся на корпусе ступицы, и они входят в зацепление с зубчатой ​​поверхностью на внутренней стенке ступицы.

базовую анимацию механизма в действии можно найти здесь . В этой конструкции необходимо приложить некоторое напряжение к собачкам, чтобы постоянно выталкивать их наружу в корпус ступицы. (Это также то, откуда в этой конструкции происходит гудение или щелчок, когда собачки надеваются на зубья на поверхности храповика) Обычно это достигается листовыми рессорами, небольшими спиральными пружинами и / или металлическим кольцом.

эта конструкция использует листовые рессоры

спиральные пружины

технический чертеж механизма с использованием металлического кольца

Преимущества и недостатки

преимущества

• Обычный и недорогой
• Прост в обслуживании

Недостатки

• Более низкая степень (более быстрого) взаимодействия ограничена физическими ограничениями. Более низкая степень зацепления требует меньших поверхностей контакта с зубами и лап, которые становятся более слабыми / могут изнашиваться быстрее. (см. ниже для некоторых умных обходных путей)
• Склонность к поломке из-за ослабления пружин или сгущения смазки с холодом / возрастом («ничего не происходит, когда я нажимаю на педаль»)
• В самом базовом дизайне, относительно высокая степень (медленного) взаимодействия
• Склонен к износу, так как зубы и собачки постоянно соприкасаются

вариации

Во многих конструкциях будет использоваться более одного зуба зацепления на одну собаку, что позволяет иметь меньшие зубы и большее количество точек зацепления (более низкая степень зацепления). Эти маленькие зубы более подвержены износу. Halo supadrive использует 120 точек зацепления для 3-градусного зацепления

Halo Supadrive, использующий 120 точек взаимодействия

Конструкция SRAM Double Time использует четыре собачки в противоположных парах. Пары слегка смещены, в результате чего только одна пара зацепляется в любое время, но дает их 26 зубчатым трещоткам 52 точки зацепления для 7-градусного зацепления.

Американский классический дизайн кулачка

Полное название - «Система взаимодействия с приводом с шестью собачками». Эта конструкция является одной из наиболее сложных, но, по мнению American Classic, она обеспечивает более прочную свободную втулку с относительно низким сопротивлением и обеспечивает одновременное сцепление всех 6 двойных зубьев с высокой точностью.

Механизм

Включение этого механизма состоит из нескольких частей, перечисленных в порядке приведения в действие от цепи / зубчатого колеса:

• Проволочная пружина в свободном корпусе зацепляет ..
• Кулачковая пластина внутри ступицы, которая ..
• Собачки в корпусе ступицы, которые фиксируют ступицу к корпусу ступицы

Проволочная пружина опирается на сторону ступицы корпуса свободной ступицы внутри окружной дорожки:

Этот провод движется вдоль зубьев кулачковой пластины, как колеса на колесах. Если на педали подается питание, этот провод заставляет кулачок вращаться по часовой стрелке.

показано с одной снятой собачкой и собачками в положении «занято»

Это движение по часовой стрелке заставляет собачки двигаться внутрь и зацеплять корпус произвольной втулки, обеспечивая сцепление.

Это видео ниже показывает действие кулачковой пластины, отвертка действует как проволочная пружина. Это еще одно полезное видео, в котором дизайнер Билл Шук объясняет механизм. В ~ 0: 33 вы можете увидеть весь механизм в действии через разрез.

Как только свободная ступица движется медленнее, чем колесо, само тело свободной ступицы переводит собачки обратно в их втянутое состояние, а также кулачковую пластину.

Преимущества и недостатки

преимущества

• Низкое сопротивление, единственное, что соприкасается, это кулачковая пластина и проволочная пружина.
• Так как это единственные части в постоянном контакте, запасные части минимальны
• Прочный, так как контактные поверхности относительно велики
• Более легкий? особенно для его силы. Часть целей проекта заключалась в том, чтобы сделать корпус / контактную поверхность freehub и алюминиевые защелки, хотя у меня нет здесь никаких цифр

Недостатки

• Независимо от того, связано ли это со стоимостью производства, они доступны только на колесах Am Classic, и эти колеса, как правило, дороги, поэтому получение колесной пары с такой конструкцией стоит дорого.
• Относительно низкое сцепление - 24 балла означает 360/24 = 15 градусов взаимодействия

Звездный трещотка и вариации

Этот дизайн в простейшем виде используется DT Swiss. Эта конструкция включает в себя легко заменяемые храповые пластины, которые обеспечивают дополнительное преимущество каждого крутящего момента, передающего точку зацепления. Более сложный вариант - то, что используется в центрах Криса Кинга.

Механизм - DT Swiss

1. концевая часть 2. подшипник 3. резьбовое кольцо 4. ось 5. коническая пружина 6. звездообразный храповик 7. корпус ротора

Швейцарская DT система состоит из двух храповых пластин, расположенных в корпусе ступицы и в ступице. Они удерживаются друг против друга парой конических пружин. Когда велосипедист нажимает на педали, зубы зацепляются, когда пластина храпового механизма свободного хода поворачивается через шлицы вдоль ее окружности. Это передает мощность на пластину с храповым механизмом в ступице, и это, в свою очередь, передает мощность на ступицу через шлицы вдоль ее окружности.

Существует очень простая анимация здесь что показана действие храповых пластин.

Модернизация и обслуживание

Одним из самых больших преимуществ этой системы является легкость, с которой вы можете модернизировать, заменять или обслуживать храповые пластины. На самом деле это ремонт без инструментов! Самые основные узлы DT Swiss включают в себя 18-ти метровую пластину с храповым механизмом, обеспечивающую зацепление на 20 градусов. Это может быть улучшено до 36 т (10 градусов) или даже до 54 т плиты (6,67 градусов). Это может быть сделано для опускания концевых колес DT, поэтому можно взять менее дорогое колесо и получить более высокое сцепление при желании. Это также позволяет заменять все контактные поверхности (кроме шлицев внутри втулки, которые вряд ли будут изнашиваться или зачищаться) для продления срока службы ступиц.

Преимущества и недостатки

преимущества

• Все точки контакта передают крутящий момент, всегда
• Легко обслуживаемые и легко заменяемые компоненты

Недостатки

• Высокий контакт, приводящий к большему износу между контактными поверхностями
• Пластины сдавливаются пружиной, а не крутящим моментом, поэтому они с большей вероятностью будут пропускать при увеличении крутящего момента (в отличие от Am Classic и Chris King), хотя лично я никогда не слышал об этом.
• Относительно низкое сцепление по стоимости на многих колесах

Вариации - Крис Кинг

Это снова одна из более сложных конструкций механизма FreeHub. По своей сути это система звездного храповика. Есть несколько ключевых отличий:

• Оба храповика находятся внутри ступицы, что позволяет им быть больше
• Приводная пластина (приуроченная к корпусу свободного колеса) находится дальше всего от нее.
• Приводная пластина подпружинена, а другая зафиксирована внутри корпуса ступицы
• механизм «кольцевого привода», который при вращении объединяет две пластины

1. пружина 2. приводная пластина 3. фиксированная пластина

слева: пластина привода, справа: неподвижная пластина

Что действительно выделяет это, так это механизм с кольцевым приводом. Это достигается с помощью винтовых канавок на корпусе ступицы, которые зацепляются с приводной пластиной. Когда крутящий момент приложен к ступице, это объединяет две пластины. По мере увеличения крутящего момента пластины крепче сжимаются, что исключает скольжение или пропуск.

приводное кольцо показано сверху со спиральными канавками

Многие люди, вероятно, скажут, что центры Chris King являются излишними - они очень хорошо сделаны и используют много подшипников, которые должны способствовать их долговечности (и головным болям вашего механика). В 72 точках зацепления (5 градусов) они могут действовать примерно так же быстро, как и любой другой центр. Кроме того, поскольку пластины сжимаются вместе с помощью крутящего момента, пружина может быть слабее из-за меньшего сопротивления / износа, а зубья могут быть меньше без зачистки (более быстрое зацепление). Соотношение цена / качество может быть трудно оправдать для многих людей, но если вам хочется иметь хорошо сделанный хаб на своем байке, это будет труднее, чем Крис Кинг.

Sprag Clutch

Муфта Sprag уже давно используется в промышленности: используется в мотоциклах, вертолетах, самолетах, автомобильных трансмиссиях и других. Насколько я знаю, Onyx - единственная компания, которая доставляет его в велосипедные центры. Муфты Sprag обеспечивают низкое сопротивление качению и практически мгновенное сцепление. Они также надежны и долговечны, но это может происходить за счет веса и стоимости.

Механизм

На первый взгляд, муфта Sprag может выглядеть очень похоже на патронный подшипник. Основное отличие состоит в том, что вместо круглых шарикоподшипников между кольцами имеются кулачковые лепестки, которые позволяют перемещаться в одном направлении и связываться в другом. Они удерживаются в постоянном натяжении металлическим зажимом.

Поскольку у этого типа сцепления есть много промышленных применений, есть много полезных видео, объясняющих, как это функционирует, как этот и этот (пропустите до 37 с, чтобы пропустить маркетинг).

Оникс включает этот дизайн довольно простым способом. Кулачковые выступы лежат между оболочкой ступицы и обработанной поверхностью, которая проходит внутри ступицы от корпуса свободной ступицы.

Преимущества и недостатки

преимущества

• 0 градусов (мгновенно)
• способен выдерживать высокие моменты
• самое низкое трение в любой системе свободного хода (согласно Onyx и исследованию университета Дьюка)
• очень низкие эксплуатационные расходы требуются

Недостатки

• как всегда, стоимость
• вес - так как контактные поверхности должны быть стальными для долговечности. Недавно они переместились на двухсекционный кузов с алюминиевой зубчатой ​​опорой для уменьшения веса (как показано выше)