Shimano的新專利——13速“變速箱”

為何標題中的變速箱要打上引號,因為在Shimano的這個新專利中並沒有出現“變速箱”字樣,不用懷疑,這並不是Shimano想掩蓋什麼。它真實的名稱是:“滑動部件內傳動裝置”,這個可以連續變13速的混合傳動裝置使用更輕的鏈條飛輪代替沉重的齒輪,並把部件密封起來浸泡在潤滑油中。

Shimano的新專利——13速“變速箱”

我們知道傳統變速箱內部是通過不同齒輪齧合來實現變速的,但對於自行車來說太重也太貴了。因此使用鏈條飛輪還是最輕的方案,但傾斜的鏈線會產生摩擦阻力。怎樣做既輕又能消除傾斜鏈線,讓我們來看看Shimano的專利是如何實現的?

Shimano的新專利——13速“變速箱”

自行車上使用的變速箱並不是什麼新聞,這個概念由來已久。最知名的是Honda DH自行車使用的類似變速箱。Honda的這個傳動使用了鏈條和飛輪,把部件密封在一個由鋁和碳纖製造的外殼中。這個變速提供精確的鏈線,對於全避震自行車來說,使用變速箱可以消除傳統變速器不同齒比對避震的影響,同時消除避震工作拉伸鏈條對踏板的回擊。有傳聞其它大變速器廠商(SRAM?)可能會研發和測試類似的鏈條—變速箱混合傳動,因此Shimano申請專利才變得很重要。

Shimano並不是在唬人



Shimano的新專利——13速“變速箱”

Shimnao專利中的這些抽象圖紙描繪了一個接近產品的概念,舉例來說,從自行車側面圖可以看出傳動齒輪的位置適應現代的高轉點避震結構。

Shimano的新專利——13速“變速箱”

Shimano的新專利——13速“變速箱”

飛輪最初是對應的(中),變完7速後下面的飛輪會向左移一格(右)

Shimano的新專利——13速“變速箱”

中間白色框內是可以實現的齒比

下面簡單描述一下“變速箱”工作原理,它使用兩個反向放置的7速飛輪(分別是19、21、25、29、33、37、41齒),剛開始第一個飛輪(連接曲柄)的41齒對應第二個飛輪(傳動輸出)的19齒,可以算出此時的齒比是2.16。然後通過一個類似後撥的裝置讓鏈條平行移動,第一個飛輪的37齒對應第二個飛輪的21齒,此時的齒比是1.76。鏈條是在兩個飛輪之間平行移動,因此鏈線完全是直的,消除了鏈條傾斜帶來的摩擦。這樣一直變到第一個飛輪的19齒對應第二個飛輪的41齒,此時的齒比最小是0.46。因為只有7片飛輪所以是7檔,那另外6檔是如何得到的呢?通過將第一個飛輪向側面移動一級,變成了21齒對應第二個飛輪的41齒,得到0.51的齒比。通過把兩個飛輪交錯另外增加了6檔,總共得到13檔。

這個傳動阻力非常低,因為同時只允許一對飛輪齒片連接,保持傳動簡單和輕量,並且將寬度最小化(7片飛輪會比較窄)。變速可以通過電子或者拉線的方式,你只需推動車把上的撥杆,變速會非常輕鬆。

Shimano的新專利——13速“變速箱”

Shimano還通過表面研磨的金屬和特殊的潤滑油,在高壓下可以阻止金屬直接接觸,進一步減少摩擦力。

對未來有影響嗎?

齒輪變速箱必須使用最好的材料製造,寬容度很低,成本高。Shimano通過鏈條傳動的變速箱提供永久潤滑,具有足夠效率,只需使用平均品質的軸承和移動部件,這也意味著它會有合理的價格。而傳統變速箱則沒有,這也是我們沒有看到自行車上大規模使用變速箱的原因。

至於對未來的影響,首先它非常適合山地車,特別是全避震山地車,變速裝置得到充分保護,消除變速對避震的影響。至於公路車,除非重量特別輕才可能應用。Shimano下一步動作會決定它的發展,讓我們拭目以待。


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