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Shimano的新专利——13速“变速箱”

2019/11/20 9:07:16
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  为何标题中的变速箱要打上引号,因为在Shimano的这个新专利中并没有出现“变速箱”字样,不用怀疑,这并不是Shimano想掩盖什么。它真实的名称是:“滑动部件内传动装置”,这个可以连续变13速的混合传动装置使用更轻的链条飞轮代替沉重的齿轮,并把部件密封起来浸泡在润滑油中。

Shimano的新专利——13速“变速箱”

  我们知道传统变速箱内部是通过不同齿轮啮合来实现变速的,但对于自行车来说太重也太贵了。因此使用链条飞轮还是最轻的方案,但倾斜的链线会产生摩擦阻力。怎样做既轻又能消除倾斜链线,让我们来看看Shimano的专利是如何实现的?

Shimano的新专利——13速“变速箱”

  自行车上使用的变速箱并不是什么新闻,这个概念由来已久。最知名的是Honda DH自行车使用的类似变速箱。Honda的这个传动使用了链条和飞轮,把部件密封在一个由铝和碳纤制造的外壳中。这个变速提供精确的链线,对于全避震自行车来说,使用变速箱可以消除传统变速器不同齿比对避震的影响,同时消除避震工作拉伸链条对踏板的回击。有传闻其它大变速器厂商(SRAM?)可能会研发和测试类似的链条—变速箱混合传动,因此Shimano申请专利才变得很重要。

  Shimano并不是在唬人

  

Shimano的新专利——13速“变速箱”

  Shimnao专利中的这些抽象图纸描绘了一个接近产品的概念,举例来说,从自行车侧面图可以看出传动齿轮的位置适应现代的高转点避震结构。

Shimano的新专利——13速“变速箱”
Shimano的新专利——13速“变速箱”

  飞轮最初是对应的(中),变完7速后下面的飞轮会向左移一格(右)

Shimano的新专利——13速“变速箱”

  中间白色框内是可以实现的齿比

  下面简单描述一下“变速箱”工作原理,它使用两个反向放置的7速飞轮(分别是19、21、25、29、33、37、41齿),刚开始第一个飞轮(连接曲柄)的41齿对应第二个飞轮(传动输出)的19齿,可以算出此时的齿比是2.16。然后通过一个类似后拨的装置让链条平行移动,第一个飞轮的37齿对应第二个飞轮的21齿,此时的齿比是1.76。链条是在两个飞轮之间平行移动,因此链线完全是直的,消除了链条倾斜带来的摩擦。这样一直变到第一个飞轮的19齿对应第二个飞轮的41齿,此时的齿比最小是0.46。因为只有7片飞轮所以是7档,那另外6档是如何得到的呢?通过将第一个飞轮向侧面移动一级,变成了21齿对应第二个飞轮的41齿,得到0.51的齿比。通过把两个飞轮交错另外增加了6档,总共得到13档。

  这个传动阻力非常低,因为同时只允许一对飞轮齿片连接,保持传动简单和轻量,并且将宽度最小化(7片飞轮会比较窄)。变速可以通过电子或者拉线的方式,你只需推动车把上的拨杆,变速会非常轻松。

Shimano的新专利——13速“变速箱”

  Shimano还通过表面研磨的金属和特殊的润滑油,在高压下可以阻止金属直接接触,进一步减少摩擦力。

  对未来有影响吗?

  齿轮变速箱必须使用最好的材料制造,宽容度很低,成本高。Shimano通过链条传动的变速箱提供永久润滑,具有足够效率,只需使用平均品质的轴承和移动部件,这也意味着它会有合理的价格。而传统变速箱则没有,这也是我们没有看到自行车上大规模使用变速箱的原因。

  至于对未来的影响,首先它非常适合山地车,特别是全避震山地车,变速装置得到充分保护,消除变速对避震的影响。至于公路车,除非重量特别轻才可能应用。Shimano下一步动作会决定它的发展,让我们拭目以待。