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有史以來最有效率的自行車變速器設計

 正一華光 2019-08-31

CeramicSpeed公司的概念款自行車變速器除了外觀吸引人,該公司稱它還配備了最強的變速器。

然而這款變速器也帶來了很多工程上的問題,例如車架的設計等,還有是否像公司所處聲稱那樣性能完美?

CeramicSpeed之所以設計這款變速器的目的在于想要制造一款只有1%動能損失的變速器,最大限度保留機械動能,計劃能承受高達1700瓦的高速沖擊力。

該公司的技術主管Jason Smith表示,這款變速器從一開始設計就考慮到了一些關鍵因素:它必須足以支撐前部的飛輪和踏板的重量;充分利用現(xiàn)有的自行車車架;標準尺寸的后輪轂。

除此之外的因素,設計師可以自由發(fā)揮。

經(jīng)過多次試驗后,最終形成了現(xiàn)有的外形:碳纖維管材的變速器前后兩端各裝有一個滾筒齒輪和對應的齒盤,前齒盤的齒牙呈90度垂直狀態(tài),13速的后齒盤看上去就像《星球大戰(zhàn):絕地歸來》中的沙拉克坑。這樣的結(jié)構(gòu)能將變速器的機械性能發(fā)揮出99%,遠遠超過目前最好的鏈條變速器性能。

根據(jù)該公司的測試,目前機械性能最高的鏈條變速器是喜瑪諾公司的Dura Ace配合該公司的加大導輪系統(tǒng)(OSPW)和UFO鏈條,能夠傳遞98%的動能,一套喜瑪諾的Dura Ace貢獻了其中的97%。

根據(jù)CeramicSpeed公司的數(shù)據(jù),這款概念變速器比現(xiàn)有的增強版?zhèn)鲃酉到y(tǒng)減少了32%的摩擦,比喜瑪諾的Dura Ace傳統(tǒng)系統(tǒng)減少了49%的摩擦。由于這款概念型變速傳動系統(tǒng)使用了兩點接觸的軸傳動,因此這種效能的提升來自于去除了鏈條與牙盤間的滑動摩擦。

對于一般的自行車騎行來說,這些性能上的改進沒什么,但是對于職業(yè)自行車車手來說卻相當重要,這將大大提高他們的比賽成績。當然,還需要考慮到這套傳動系統(tǒng)的缺點。即使目前還無法完全回答如何解決這些問題,但是Jason Smith表示在不久的將來這些問題都會迎刃而解。

目前他已經(jīng)根據(jù)設計圖紙,制作了一款試驗用的牙盤傳動裝置和一個電驅(qū)動離合輪。他指出,扁平的后牙盤具有更好的輻條支撐角,通過調(diào)整后剎車盤、卡鉗、棘輪的位置,還能獲得更好的空氣動力學效果。

當然,除了效率,其他方面也需要進行大量的重新設計。真正投入實際應用中還需要進一步檢驗整套系統(tǒng)的設計合理性。這也是為什么現(xiàn)有的自行車傳動系統(tǒng)采用鏈條傳動的原因,它的確相當有效,還具有輕便、簡單、耐久、適用性廣。之前很多人都想要改變這套系統(tǒng)最后都以失敗告終,時間會告訴我們這套傳動系統(tǒng)是否經(jīng)得起時間的考驗。

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