自行车/维护和修理/飞轮和飞轮套
概述
飞轮 是后轮 上的棘轮装置,使它能够在不踩踏的情况下滚动,例如,在山坡上自由行驶时。当车轮的速度快于驱动力的速度时,它会工作,在这种情况下,驱动力的速度是指踏板和链条的速度。该术语也用于描述自行车部件,它将棘轮和齿轮组组合在一个螺纹组件中,这是最常用的含义。安装齿轮组的另一种方式是使用飞轮套,这是一堆滑入花键轮毂的齿轮。无论自行车后轮毂上使用的是飞轮 还是飞轮套,始终存在棘轮;在飞轮组件 的情况下,棘轮与齿轮一起拧开,而飞轮套 只是一个齿轮堆,棘轮位于车轮的棘轮花鼓 内。齿距(此处指齿轮中心到中心间距)是换挡的主要考虑因素,除了有限的飞轮选择外,对于变速器而言,安装飞轮还是飞轮套并不重要,只要齿轮之间的间距正确即可。
没有 变速装置的自行车存在,被称为固定齿轮 自行车或固定车。它们有一个链轮和一个后齿轮。虽然此类自行车在技术上没有被阻止使用棘轮装置,但它们通常没有棘轮装置,因此骑车人的腿在自行车移动时将被迫旋转。一些新手骑手可能会觉得这种体验很令人不安。
飞轮安装的螺纹轮毂与飞轮套安装的花键棘轮花鼓明显不同,一种类型的齿轮组不能安装到另一种类型上。当要从飞轮升级到飞轮套时,最方便的做法是将后轮更换为已经安装了棘轮花鼓和飞轮套的后轮。在相邻的照片中可以清楚地看到棘轮花鼓和螺纹轮毂的示例。
飞轮和飞轮套都存在各种齿轮组合,而且由于链条都是半英寸间距的,所以齿轮可以完全由它们的齿数来定义。例如,一个 11T 齿轮有 11 个齿,一个齿轮组,其范围为 11T-30T,可能会有 7 个齿轮,最小的有 11 个齿,最大的有 30 个齿。由于齿轮组已经使用很长时间了,因此最实用的齿轮组已通过代码字母进行识别,例如,上面的齿轮组被指定为'am'。
对于那些需要超过七个后齿轮的人来说,带有飞轮套的自行车是最好的选择。这是因为自行车很少使用超过七个齿轮的飞轮。即使使用七速飞轮或飞轮套,也可以通过简单地使用更多的前链轮获得更多的齿轮。例如,三个前链轮和七个后飞轮的组合提供了 21 个齿轮组合 (3 X 7),并且享有七速后换挡的更宽的工作公差。
本页面解释了如何拆卸和安装飞轮套和飞轮,并提供了有关该主题的更多信息的链接。对索引式换挡原理进行了介绍,并借助表格对齿轮换挡标准的复杂性进行了说明。
后轮的轮毂有一个延伸部分,该延伸部分是螺纹或花键的,分别适合飞轮或飞轮套。延伸部分的长度不同,具体取决于要安装的齿轮数量,但为了保持合理的链条对齐并减少轮毂上的应力,对可以考虑的延伸部分有一个限制。因此,当一堆齿轮的数量超过例如 7 个时,齿和垫片需要更薄。这样,齿轮之间的间距或齿距就可以减小。(有关齿距的摘要,请参见下面的下拉框中的表格)。更窄的齿距也需要更窄的链条。
虽然飞轮套齿轮和大多数飞轮齿轮可以单独更换,但这样做有利于飞轮套。飞轮齿轮需要两个链条扳手才能从飞轮组中拆卸下来,前提是飞轮本身已经脱离了轮毂,一个用于拧开齿轮,另一个用于防止飞轮旋转;无论如何,现在很难找到用于飞轮的单个更换齿轮。飞轮很少超过 7 速,而飞轮套则可以达到 11 速。飞轮套齿轮更容易拆卸,供应充足,并且为改装提供了最大范围。
齿轮间距(此处指齿轮间距)、齿轮厚度和垫片厚度在不同类型的自行车中差异很大(有关详细信息,请参见 Sheldon Brown 的间距速查表),不仅对于不同尺寸的齿轮组而言,而且对于相同尺寸的齿轮组的不同制造商而言也是如此。因此,使用的变速器和变速器也差异很大。当变速器的不同变速比、变速器的线缆拉力长度和齿轮组的间距(齿轮间距)一起考虑时,很明显任意选择的传动组件几乎永远无法很好地协同工作。
在下面的下拉框中可以找到各种制造商的齿轮间距和混合传动齿轮预期结果的示例。有关这些说明所依据的完整描述,请参见 CTC 关于后轮变速。为了缓解这种情况,下一部分将介绍一些关于更常见的基础知识。
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为了避免大多数兼容性问题,请坚持使用同一制造商的组件来组装齿轮组、变速器、变速器和链条。即使如此,由于一些制造商为多种变速比生产产品,因此最好确保变速器和变速器组合在一起能够产生预期的齿轮间距。上述下拉框中的表格解释了索引原理,而根据齿轮组计算变速器容量的方法将在本页的其他地方介绍。 | |
一般规则 |
一致性
[edit | edit source]尽管复杂性是普遍规律,而不是例外,但在制造商品中仍然存在一些一致性。例如,生产适用于其他驱动系统的组件的制造商,以及在最流行的品牌名称上标准化飞轮槽纹模式的趋势,以及 7 速齿轮组的标准化间距(齿轮间距)。
例如,某些 SRAM 变速器,例如标记为 MRX 的 GripShift 类型,适合禧玛诺系统,因为这些变速器适合所谓的2 : 1系列禧玛诺变速器;事实上,它们的变速比并不完全是2,而是1.7。(变速比是驱动比率的倒数,而驱动比率本身是输入变化量与输出变化量的比率,因此,此处,一段线缆拉力会导致横向移动,其移动距离超过线缆拉力距离的 1.7 倍)。同一 SRAM 制造商的其他变速器适合1:1系列变速器;(具有精确的 1.1 变速比),因此它们与禧玛诺变速器不匹配。多年来,传动齿轮的兼容性问题一直受到高度关注,尽管存在复杂性,但人们发现,如果仔细选择,某些混合系统可以正常工作。(请参见上述部分下拉框中的示例)。
禧玛诺飞轮的飞轮槽纹模式适合其他品牌的飞轮,并且在其自身产品中,对于几乎所有类型的飞轮都是相同的。除了少数例外情况外,SRAM 制造商一直使用与禧玛诺相同的齿轮间距(齿轮间间距)和槽纹模式,因此它们的产品可以互换使用(可能除了齿轮斜坡功能外)。用于拆卸禧玛诺飞轮锁紧环的工具可以解锁所有现代飞轮,此外还可以解锁 SRAM、SunRace、SunTour、Chris King 和其他各种品牌的飞轮锁紧环。飞轮拆卸也有类似的情况,禧玛诺飞轮工具可以解锁其自身产品以及 Sachs、Aris 和 Sun Race 飞轮。据了解,卡美洛飞轮拆卸工具仅用于其自身的锁紧环,虽然有些人说禧玛诺工具是“近乎适合的”(有风险?)。禧玛诺的槽纹装配标准最接近非正式的行业标准。
7 速齿轮间距几乎总是 5 毫米,因此专为 7 速设计的变速器/变速器组合可以用于所有 7 速齿轮组(受任何车架安装约束的限制)。考虑本页其他地方提到的混合变速和间距,将更加突出地表明这种幸运情况是多么罕见。主要考虑因素是变速器的线缆拉力适合变速器的变速比,以便它们组合起来可以实现必要的 5 毫米变速。实现必要变速的方式无关紧要。例如,禧玛诺 7 速变速器拉动线缆 2.9 毫米,而变速器的变速比为 1.7。所得乘积(2.9 毫米 x 1.7 = 4.93 毫米)约为 5 毫米,因此该组合效果良好。另一个变速器和变速器组合,例如 SRAM,也使用 4.5 毫米的线缆拉力和 1.1 的变速器变速比,产生了必要的 5 毫米变速器变速。(4.5 毫米 x 1.1 = 4.95 毫米 ≈ 5 毫米)。对于较大的齿轮组的间距,跨制造商之间几乎没有一致性,因此混合这些较大的齿轮组的组件需要更加小心。有关更多关于混合传动系统组件的信息,请参见 CTC 关于后轮变速。
现代自行车的飞轮螺纹是相同的。无论自行车是在世界上的哪个地方制造的,飞轮安装螺纹的标准(ISO)都是直径 1.375 英寸,每英寸 24 牙。这意味着任何现代飞轮都可能适合标准螺纹花鼓。对于旧款自行车来说,情况并非如此,有关这些自行车的详细信息,请参见 Sheldon Brown 的飞轮。自行车中使用了许多其他 ISO 标准;请参见 Sheldon Brown 的自行车 ISO 标准。
拆卸和更换飞轮所需的工具因制造商而异。最常用的工具包括一个锁紧环拆卸器(见图),形状适合使用的锁紧环,以及一个链鞭(见图),它是一种与齿轮啮合的工具,可以防止齿轮在锁紧环被拧开时转动。(链鞭仅用于拆卸飞轮)。由于锁紧环拆卸器只是一个工具端,因此需要一个延长臂或一个长的可调节扳手来提供必要的扭矩。一个描述了各种制造商不同拆卸工具的外部页面,以及其他实用建议,在Park Tool 的《飞轮和齿轮拆卸》中提供。
拆卸飞轮所需的工具与拆卸飞轮的工具外观相似,但拆卸工具可能并不总是可以互换的。由于飞轮在正常骑行过程中会自紧,因此拆卸飞轮的难度可能比拆卸飞轮锁紧环的难度更大。
拆卸使用过的飞轮和齿轮需要相当大的力量,在力的作用下,工具可能会滑脱,从而损坏工具或其接收器。出于这个原因,一些技师会修改以下简单步骤,通过使用重新组装的快拆车轮轴来固定工具的位置。这样做时,要省略轴簧,并将轴盖拧紧到拆卸工具上以消除松动。工具的转动次数不得超过一圈,而且必须在拆卸飞轮或齿轮之前将其移除。
- 适用于使用产品的飞轮锁紧环或飞轮拆卸工具。
- 可调节扳手,长度约一英尺,或类似杠杆的专用工具。
- 链鞭,仅用于拆卸飞轮。
- 扭矩扳手,范围包括 30 磅英尺:主要用于更换飞轮锁紧环(可选)。
- 带有牢固虎钳的工作台(可选)。
很少有车手幸运地拥有昂贵的自行车扭矩扳手,因此,对于需要使用扭矩扳手的作业,最好获得自行车店的帮助。也就是说,许多人通过判断施加在已知长度扳手上的力来近似所需的扭矩。也就是说,扭矩仅仅是力和长度的乘积。例如,当 30 磅的力垂直作用在 1 英尺长的扳手的端部时,会施加 30 磅英尺的扭矩。这种方法的准确性取决于用户判断或测量施加力的巧妙程度。 转换为其他扭矩单位的公式 |
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技术说明 |
无论最终施加的力来自哪个角度,这些说明都是假设车轮的齿轮朝向你。
- 从自行车上拆卸后轮。
- 松开并从车轮上拆卸轴组件。
- 将正确的锁紧环拆卸工具对准锁紧环。一些拆卸工具有自己的导向杆,可以穿过轮毂的中心。
- 将链鞭安装在齿轮上,以顺时针方向拉动齿轮,防止它们在拆卸过程中逆时针转动。
- 用扳手或杠杆臂逆时针转动拆卸工具,同时用链鞭牢牢地抓住齿轮,以释放锁紧环。松开需要相当大的力,因此更长的杠杆臂或管子延长器可能会有所帮助。通常会听到锁紧环最初松开时的咔嗒声。请注意,扭矩扳手绝不应用于这种重型工作。
- 然后可以拆卸齿轮组。在拆分齿轮组之前,请注意零件的排列和顺序,以便重新组装。考虑将它们串在一起,因为齿轮组内的垫片厚度可能不同。最小的齿轮将被注意到具有内置垫片,也许还有调整垫。
对于那些安装有合适虎钳的工作台的人来说,可以按照通常的方式将工具安装到飞轮中,并且如果可能,可以使用轴和轴盖(无弹簧)将其固定到位。完成这些操作后,并将车轮平放,齿轮组朝下,用虎钳夹紧拆卸工具的平面。抓住链鞭上的齿轮,并用它逆时针(从车轮顶部向下看)转动齿轮,以释放锁紧环。不要转动车轮来进行释放,而要使用链鞭,让车轮随齿轮转动。
有关飞轮拆卸的更多详细信息,请参阅Park Tool 的《飞轮和齿轮拆卸》。一个清晰地展示了典型飞轮解锁的视频,可在FR-5 锁紧环视频中找到。
更换飞轮不需要使用链鞭,并且该过程本质上只是拆卸的逆过程。步骤如下:
无论最终施加的力来自哪个角度,这些说明都是假设车轮的齿轮朝向你。
- 清洁飞轮,用油擦拭齿轮组的齿轮。在锁紧环及其接收器上涂抹润滑脂。
- 将飞轮齿轮安装到飞轮毂花键上,确保方向正确。虽然制造商试图确保只存在一种工作排列方式,但毫无疑问会有例外。此外,请注意飞轮垫片是否按正确顺序安装,因为它们并不总是相同的。
- 将锁紧环松散地拧到位。
- 用扳手顺时针转动锁紧环上的工具(不需要链鞭),以达到制造商推荐的扭矩。如果没有数据,目标扭矩约为 360 英寸磅(40 牛米)(30 磅英尺)。
无论最终施加的力来自哪个角度,这些说明都是假设车轮的齿轮朝向你。
- 从自行车上拆卸后轮。
- 松开并从车轮上拆卸轴组件。
- 将正确的拆卸工具安装到轮毂的凹槽中。一些拆卸工具有自己的导向杆,可以穿过轮毂的中心。
- 用扳手或杠杆臂逆时针转动拆卸工具,以松开飞轮。松开需要相当大的力,因此更长的杠杆臂或管子延长器可能会有所帮助。如果可以的话,请考虑使用工作台和虎钳。请注意,扭矩扳手绝不应用于这种重型工作。
- 然后可以将飞轮组作为整体拆卸。
如果要使用工作台虎钳,请首先将拆卸工具安装在车轮上,并且如果可能,可以使用轴和轴盖(无弹簧)将其固定到位。将车轮放置在齿轮朝下,工具的平面位于虎钳中。逆时针转动车轮(从车轮顶部向下看),以松开飞轮。充气的轮胎提供最佳的抓地力。
无论最终施加的力来自哪个角度,这些说明都是假设车轮的齿轮朝向你。
- 从车轮上松开轴组件。
- 清洁飞轮,用油擦拭齿轮,并在飞轮的螺纹和轮毂的螺纹上涂抹润滑脂。
- 将飞轮安装到轮毂螺纹上,直到用手拧紧。用扳手和工具顺时针方向进一步拧紧飞轮,以获得制造商推荐的扭矩。如果没有数据,目标扭矩约为 240 英寸磅(27 牛米)(20 磅英尺)。无论如何,飞轮都会在使用中拧紧;上述数字是为了避免在交付时产生不确定性。
使用虎钳来安装飞轮几乎没有优势,但对于那些打算这样做的人来说,可以在Park Tool 的《飞轮和齿轮拆卸》中找到一种方法。
本节介绍与自行车传动比相关的基本计算。
在所有索引变速(与摩擦变速相反)中,存在一个基本关系来描述变速器笼在齿轮组或链环上横向移动的距离。横向移动的距离等于变速器拉线和变速器变速比的乘积。在实践中,移动的距离必须等于齿轮(或链环)的中心间距。大多数现代后变速是索引式的,而一些前变速是索引式的(例如,禧玛诺)。有关此类数据的选集,请参阅变速尺寸。
Transverse Distance of Derailleur Cage = Shifter Cable Pull x Derailleur Shift Ratio For example: For a seven-speed rear cogset, a Shimano rear derailleur, and a SRAM MRX twist 7-speed shifter; we have; Transverse Distance of Derailleur Cage = 1.7 ratio x 2.9mm cable pull = 4.93mm Approximately 5mm This suits all seven speed center to center spacings since they are all set at 5mm centers.
在规划后变速器或更换现有链环或齿轮组时,需要检查变速器所需的总容量。总容量是指变速器在整个齿轮组合范围内吸收松弛的能力。由于齿轮组合受链环和后齿轮组范围的影响,因此在计算中都表示出来。后变速器所需的容量变为
Minimum Required Capacity = (Largest cog - Smallest cog) + (Largest chainring - Smallest chainring) For example: For a cogset 11T - 30T with only one chainring of 38T; we have; Minimum Required Capacity = (30T - 11T) + (38T - 38T) = 19T The 'total capacity' spec for the derailleur must be at least 19T. Another example: For a cogset 11T - 28T and chain rings 20, 30, and 42; we have; Minimum Required Capacity = (28T - 11T) + (42T - 20T) = 39T The 'total capacity' spec for the derailleur must be at least 39T.
变速器规格表中的其他注意事项包括前链环齿数差以及最小和最大的后齿轮尺寸。后一项要求确保当变速器在其内置梯度上遍历齿轮时,由“b 高度”调整设置的笼间隙保持合理的一致性。还应注意变速器适用的齿轮数量,以及变速器是否与其变速比兼容。
齿轮英寸计算用于规划自行车传动系统设计的人员,并且在考虑新自行车时很有用。它们允许使用表格布局,其中可以研究与相邻链环相关的齿轮的重叠和便利性,并允许购买者预测目标骑行是否具有与他们现有自行车类似的最佳点或感觉。将齿轮英寸数乘以常数pi(约为 3)即可得到踏板转动一圈行驶的距离。对前后链轮和后飞轮的每种齿轮组合进行计算。任何一种组合的公式如下
Gear Inches = Outside Inch-Diameter of driven Bicycle Wheel X (Size front chain ring / Size rear sprocket) For example: For an 11T rear sprocket and a 38T chain ring, with a 26 inch rear wheel diameter, we have: Gear Inches = 26 X (38T / 11T) = 89.8 and the distance covered in one turn of pedals is: Distance (inches) = ''gear-inches X pi'' = 89.8 x 3.142 = 282.2 inches = 23.5 feet for one turn of the pedals.
通常制作一个齿轮英寸表,然后可能再制作一个表,显示相邻齿轮之间齿轮英寸的变化。这使人们能够了解使用相邻齿轮所需的相对力量。可以在Sheldon Brown 的齿轮中找到一个节省工作量在线计算器。下面显示了一个典型的齿轮英寸表,尽管在这个例子中并不完全明显,但为了方便安排,每列的顶部数字通常在它右侧下一列的中间找到。
齿轮英寸 | 20T 链环 | 30T 链环 | 38T 链环 |
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11T 齿轮 | 47 | 71 | 90 |
13T 齿轮 | 40 | 60 | 76 |
15T 齿轮 | 35 | 52 | 66 |
18T 齿轮 | 29 | 43 | 55 |
21T 齿轮 | 25 | 37 | 47 |
24T 齿轮 | 22 | 33 | 41 |
30T 齿轮 | 17 | 26 | 33 |
- 变速尺寸 : 一个专门介绍变速尺寸的页面
- Park Tool 维修帮助
- Sheldon Brown 的飞轮和花鼓
- Sheldon Brown 的齿轮: 使用轮径的齿轮英寸计算器;有关轮周,请参见下文。
- Sheldon Brown 的间距速查表: 提供许多齿轮组的详细信息,包括螺距、齿厚和垫片厚度,以及整体花鼓使用情况。
- 后变速(混合系统),作者:CTC - 英国国家自行车组织。
- 传动系统 101,作者:自行车网站
- SRAM 服务页面链接,作者:SRAM
- SRAM 技术手册 2010,作者:SRAM
- SHIMANO 技术文档链接,作者:禧玛诺
- Campagnolo 技术文档,作者:Campagnolo
- Campagnolo 齿轮英寸计算器,作者:Campagnolo: 使用轮周。