Quali sono i vari design dei meccanismi del mozzo che sono stati progettati e o messi in produzione? (non è necessario che sia stato creato necessariamente!)

Un buon post conterrà:

• Una descrizione del design, idealmente con immagini o disegni tecnici
• Aziende che hanno utilizzato il design o che lo hanno creato
• Vantaggi e svantaggi
• Design originale / miglioramenti incrementali che si sono verificati

Disegni noti finora (quelli con un post sono collegati):

• Pawl and Ratchet standard (e varianti)
• Star Ratchet (DT Swiss / Chris King)
• Sprag Clutch (Onyx)
• Frizione con cuscinetto a rulli (vera precisione invisibile, shimano silenzioso)
• "Cam plate design" (American Classic) probabilmente una combinazione di nottolino / cricchetto e cricchetto a stella.

Esaminerò e proverò a compilare i progetti che conosco, ma sentiti libero di pubblicare una risposta se non l'ho già fatto. Inoltre, sentiti libero di pubblicare una risposta per un design non elencato qui! E fornisci informazioni aggiuntive per i progetti già pubblicati!

Design standard con nottolino e cricchetto

Questo design è di gran lunga il più comune sui mozzi per biciclette, e come tale il meno costoso da impiegare.

Meccanismo

Nella sua forma più semplice, questo design è costituito da una superficie dentata e un nottolino (che è una leva che impegna la superficie dentata e consente solo il movimento in una direzione).

In una bicicletta questo design è tipicamente invertito, i nottolini sono sul corpo del mozzo libero e si innestano su una superficie dentata sulla parete interna del mozzo.

un'animazione di base del meccanismo in azione è disponibile qui . In questo progetto, è necessario applicare una certa tensione ai nottolini per forzarli costantemente verso l'esterno nel corpo del mozzo. (Questo è anche il punto in cui il ronzio o il clic provengono da questo design, poiché i nottolini vengono forzati sopra i denti sulla superficie del cricchetto) Ciò è generalmente realizzato da molle a balestra, piccole molle elicoidali e / o un anello di metallo.

questo design utilizza molle a balestra

molle elicoidali

disegno tecnico di un meccanismo che utilizza un anello di metallo

Vantaggi e svantaggi

vantaggi

• Comune ed economico
• Di facile manutenzione

svantaggi

• Minor grado di coinvolgimento (più rapido) limitato da vincoli fisici. Un livello di impegno inferiore richiede superfici di contatto dei denti più piccole e denti che diventano più deboli / possono usurarsi più rapidamente. (vedi sotto per alcune soluzioni intelligenti)
• Incline a guasti dovuti a molle indebolite o ispessimento del grasso con il freddo / l'età ("non succede nulla quando pedalo")
• Nella sua progettazione più elementare, un grado relativamente alto di coinvolgimento (lento)
• Pratico da indossare poiché denti e denti sono costantemente in contatto

variazioni

Molti disegni utilizzeranno più di un dente di innesto per nottolino, consentendo denti più piccoli e più punti di impegno (minore grado di impegno). Questi piccoli denti sono più inclini a indossare. Halo supadrive impiega 120 punti di impegno per 3 gradi di impegno

Halo Supadrive utilizza 120 punti di ingaggio

Il design Double Time di SRAM utilizza quattro pawl in coppie contrapposte. Le coppie sono leggermente sfalsate, causando l'impegno di una sola coppia in qualsiasi momento, ma conferisce al loro cricchetto a 26 denti 52 punti di impegno per un impegno di 7 gradi.

Design piatto americano Cam Classic

Il nome completo è "Six Pawl Cam Actuated Engagement System". Questo design è uno dei più complicati, ma secondo American Classic fornisce un mozzo libero più forte con una resistenza relativamente bassa e fa sì che tutti e 6 i denti a doppio dente si impegnino contemporaneamente con alta precisione.

Meccanismo

Vi sono diverse parti nell'innesto di questo meccanismo, elencate in ordine di attuazione dalla catena / ingranaggio:

• La molla del filo nel corpo del mozzo ruota il ..
• Piastra a camma all'interno del mozzo che impegna il ..
• Pawls nel corpo del mozzo che blocca il mozzo libero sul corpo del mozzo

La molla a filo poggia sul lato mozzo del corpo del mozzo libero all'interno di una pista circonferenziale:

Questo filo si muove lungo i denti della piastra della camma mentre le ruote libere ruotano. Se viene applicata l'alimentazione ai pedali, questo filo forza un movimento in senso orario della piastra della camma

mostrato con un nottolino rimosso e nottolini in posizione "innestata"

Questo movimento in senso orario costringe i nottolini a muoversi verso l'interno e ad impegnare il corpo del mozzo libero, fornendo impegno.

Questo video qui sotto mostra l'azione della piastra della camma, il cacciavite agisce come la molla del filo. Questo è un altro video utile in cui il designer Bill Shook spiega il meccanismo. A ~ 0: 33 puoi vedere l'intero meccanismo in azione via cutaway.

Una volta che il mozzo libero si muove più lentamente della ruota, il corpo stesso del mozzo libero riporta i nottolini nel loro stato retratto e la piastra della camma.

Vantaggi e svantaggi

vantaggi

• Bassa resistenza, le uniche cose a contatto sono la piastra a camma e la molla a filo
• Poiché queste sono le uniche parti a contatto costante, le parti di ricambio sono minime
• Robusto, poiché le superfici di contatto sono relativamente grandi
• Accendino? in particolare per la sua forza. Parte degli obiettivi del progetto era quello di realizzare il corpo del mozzo / superficie di contatto e le calotte in alluminio, anche se qui non ho numeri

svantaggi

• Indipendentemente dal fatto che ciò si riferisca o meno ai costi di produzione, questi sono disponibili solo sulle ruote Am Classic e queste ruote sono generalmente costose, quindi ottenere un set di ruote con questo design è costoso.
• Impegno relativamente basso - 24 punti significa 360/24 = impegno di 15 gradi

Star Ratchet e variazioni

Questo design nella sua forma più semplice viene utilizzato da DT Swiss. Questo design incorpora piastre a cricchetto facilmente sostituibili che offrono il vantaggio aggiuntivo di ogni coppia di trasferimento del punto di innesto. Una variante più complicata è ciò che viene utilizzato negli hub Chris King.

Meccanismo - DT Swiss

1. pezzo finale 2. cuscinetto 3. anello filettato 4. asse 5. molla conica 6. cricchetto a stella 7. corpo del rotore

Il sistema DT Swiss è costituito da due piastre a cricchetto contrapposte a cricchetto che si trovano nel corpo del mozzo e nel mozzo libero. Questi sono tenuti l'uno contro l'altro da una coppia di molle coniche. Quando il ciclista pedala, i denti si innestano mentre la piastra a cricchetto del mozzo ruota viene ruotata attraverso le scanalature lungo la sua circonferenza. Questo trasferisce energia alla piastra a cricchetto nel mozzo e questo a sua volta trasferisce energia al mozzo attraverso le scanalature lungo la sua circonferenza.

C'è un'animazione molto semplice qui che mostra l'azione delle piastre a cricchetto.

Aggiornamento e manutenzione

Uno dei maggiori vantaggi di questo sistema è la facilità con cui è possibile aggiornare, sostituire o riparare le piastre a cricchetto. Questa è in realtà una riparazione senza attrezzi! I mozzi DT Swiss di base includono una piastra a cricchetto da 18 t, che offre un impegno di 20 gradi. Questo può essere aggiornato a un 36t (10 gradi) o anche a un piatto 54t (6,67 gradi). Questo può essere fatto per le ruote DT dell'estremità inferiore, quindi è possibile prendere una ruota meno costosa e ottenere un impegno molto più alto se lo si desidera. Ciò consente anche la sostituzione di tutte le superfici di contatto (a parte le scanalature all'interno del mozzo che è improbabile che possano usurarsi o strisciare) per prolungare la vita dei mozzi.

Vantaggi e svantaggi

vantaggi

• Tutti i punti di contatto trasferiscono sempre la coppia
• Facilità di manutenzione e usura dei componenti facilmente sostituibili

svantaggi

• Alto contatto che porta ad una maggiore usura tra le superfici di contatto
• Le piastre sono unite da una molla, non dalla coppia del ciclista, quindi hanno maggiori probabilità di saltare quando viene applicata una coppia maggiore (contrasto con Am Classic e Chris King), anche se personalmente non ho mai sentito parlare di questo evento.
• Innesto relativamente basso per costi su molte ruote

Variazioni - Chris King

Questo è di nuovo uno dei più complicati meccanismi del meccanismo di ruota libera. Alla base, è un sistema a cricchetto a stella. Ci sono alcune differenze chiave:

• Entrambi i cricchetti si trovano all'interno del mozzo, consentendo loro di essere più grandi
• La piastra guida (quella a tempo rispetto al corpo del mozzo libero) è la più lontana da essa
• la piastra guida è molleggiata, mentre l'altra è fissata all'interno del corpo del mozzo libero
• il meccanismo 'ring drive' che forza le due piastre insieme sotto coppia

1. molla 2. piastra guida 3. piastra fissa

a sinistra: piastra di trasmissione, a destra: piastra fissa

Ciò che distingue davvero questo è il meccanismo di trasmissione ad anello. Ciò viene realizzato tramite scanalature elicoidali sul corpo del mozzo libero, che impegnano la piastra di trasmissione. Quando viene applicata la coppia al mozzo, questo forza le due piastre insieme. Man mano che viene applicata una coppia maggiore, le piastre vengono forzate insieme più fortemente, eliminando efficacemente lo slittamento o il salto.

anello di trasmissione mostrato nella parte superiore con scanalature elicoidali

Molte persone probabilmente direbbero che i mozzi di Chris King sono eccessivi - sono estremamente ben fatti e fanno uso di molti cuscinetti che dovrebbero contribuire alla loro longevità (e al mal di testa del tuo meccanico). A 72 punti di ingaggio (5 gradi) possono impegnarsi più velocemente di qualsiasi hub là fuori. Inoltre, poiché le piastre sono forzate insieme dalla coppia del ciclista, la molla può essere più debole perché causano meno resistenza / usura e i denti possono essere più piccoli senza strapparsi (innesto più rapido). Il costo / beneficio può essere difficile da giustificare per molte persone, ma se ti fa sentire bene avere un hub ben fatto sulla tua bici, è difficile fare di meglio di Chris King.

Frizione Sprag

La frizione Sprag esiste da tempo in applicazioni industriali: viene utilizzata in motociclette, elicotteri, aeroplani, trasmissioni automobilistiche e altri. Per quanto ne so, Onyx è l'unica azienda a portarlo nei mozzi delle biciclette. Le frizioni Sprag offrono bassa resistenza al rotolamento e innesto praticamente istantaneo. Sono anche affidabili e durevoli, ma questo può venire a scapito di peso e costi.

Meccanismo

A prima vista, una frizione Sprag può sembrare molto simile a un cuscinetto a cartuccia. La differenza fondamentale è che al posto dei cuscinetti a sfera tondi, ci sono dei lobi a forma di camma tra le piste che consentono il movimento in una direzione e si legano nell'altra. Questi sono tenuti in costante tensione da una clip di metallo.

Poiché questo tipo di frizione ha molte applicazioni industriali, ci sono molti video utili che spiegano come funziona come questa e questa (saltare a 37 secondi per saltare il marketing).

Onyx incorpora questo design in un modo abbastanza semplice. I lobi della camma poggiano tra il guscio del mozzo e una superficie lavorata che si estende all'interno del mozzo dal corpo del mozzo libero.

Vantaggi e svantaggi

vantaggi

• 0 gradi di coinvolgimento (istantaneo)
• in grado di resistere a coppie elevate
• minor attrito di qualsiasi sistema a ruota libera (secondo Onyx e uno studio della Duke University)
• manutenzione minima richiesta

svantaggi

• come sempre, costo
• peso - poiché le superfici di contatto devono essere in acciaio per una maggiore durata. Di recente, si sono trasferiti in un corpo ruota libera in due parti con un supporto per ingranaggi in alluminio per ridurre il peso (come nella foto sopra)