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有史以来最有效率的自行车变速器设计

 正一华光 2019-08-31

CeramicSpeed公司的概念款自行车变速器除了外观吸引人,该公司称它还配备了最强的变速器。

然而这款变速器也带来了很多工程上的问题,例如车架的设计等,还有是否像公司所处声称那样性能完美?

CeramicSpeed之所以设计这款变速器的目的在于想要制造一款只有1%动能损失的变速器,最大限度保留机械动能,计划能承受高达1700瓦的高速冲击力。

该公司的技术主管Jason Smith表示,这款变速器从一开始设计就考虑到了一些关键因素:它必须足以支撑前部的飞轮和踏板的重量;充分利用现有的自行车车架;标准尺寸的后轮毂。

除此之外的因素,设计师可以自由发挥。

经过多次试验后,最终形成了现有的外形:碳纤维管材的变速器前后两端各装有一个滚筒齿轮和对应的齿盘,前齿盘的齿牙呈90度垂直状态,13速的后齿盘看上去就像《星球大战:绝地归来》中的沙拉克坑。这样的结构能将变速器的机械性能发挥出99%,远远超过目前最好的链条变速器性能。

根据该公司的测试,目前机械性能最高的链条变速器是喜玛诺公司的Dura Ace配合该公司的加大导轮系统(OSPW)和UFO链条,能够传递98%的动能,一套喜玛诺的Dura Ace贡献了其中的97%。

根据CeramicSpeed公司的数据,这款概念变速器比现有的增强版传动系统减少了32%的摩擦,比喜玛诺的Dura Ace传统系统减少了49%的摩擦。由于这款概念型变速传动系统使用了两点接触的轴传动,因此这种效能的提升来自于去除了链条与牙盘间的滑动摩擦。

对于一般的自行车骑行来说,这些性能上的改进没什么,但是对于职业自行车车手来说却相当重要,这将大大提高他们的比赛成绩。当然,还需要考虑到这套传动系统的缺点。即使目前还无法完全回答如何解决这些问题,但是Jason Smith表示在不久的将来这些问题都会迎刃而解。

目前他已经根据设计图纸,制作了一款试验用的牙盘传动装置和一个电驱动离合轮。他指出,扁平的后牙盘具有更好的辐条支撑角,通过调整后刹车盘、卡钳、棘轮的位置,还能获得更好的空气动力学效果。

当然,除了效率,其他方面也需要进行大量的重新设计。真正投入实际应用中还需要进一步检验整套系统的设计合理性。这也是为什么现有的自行车传动系统采用链条传动的原因,它的确相当有效,还具有轻便、简单、耐久、适用性广。之前很多人都想要改变这套系统最后都以失败告终,时间会告诉我们这套传动系统是否经得起时间的考验。

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