已设计和/或投入生产的各种freehub机构设计是什么？（不必一定要做！）

一个好的帖子将包含：

• 设计说明，最好是带有图像或技术图纸的描述
• 使用设计或创建设计的公司
• 的优点和缺点
• 原始设计/已发生的改进

到目前为止已知的设计（已链接的帖子）：

• 标准棘爪和棘轮（及其变体）
• 星棘轮（DT Swiss /克里斯·金）
• Sprag手拿包（On玛瑙）
• 滚子轴承离合器（真正的精密隐身，shimano静音）
• “凸轮板设计”（美国经典）可能是棘爪/棘轮和星形棘轮的组合。

我将仔细研究并尝试填写我所知道的设计，但是如果我还没有的话，可以随时发布答案。也可以随时为此处未列出的设计发布答案！并提供已发布设计的其他信息！

标准棘爪和棘轮设计

迄今为止，这种设计是自行车自由轮上最常见的，因此使用起来最便宜。

机制

在最简单的形式中，此设计包括一个带齿的表面和一个棘爪（这是一个与带齿的表面啮合且只能沿一个方向移动的杠杆）。

在自行车中，这种设计通常是倒置的，棘爪在自由轮毂上，并且它们与轮毂内壁上的齿状表面啮合。

在这里可以找到该机制的基本动画。在这种设计中，必须对棘爪施加一定的拉力，以不断将其向外推入轮毂的主体中。（这也是这种设计中的嗡嗡声或喀哒声的来源，这是由于棘爪被压在棘轮表面上的齿上）通常是通过板簧，小型螺旋弹簧和/或金属环来实现的。

这种设计利用板簧

螺旋弹簧

利用金属环的机构的技术图纸

的优点和缺点

优点

• 普通且便宜
• 易于维修

缺点

• 较低的（快速）参与度受物理限制。较低的啮合度要求较小的牙齿接触表面和棘爪，这些表面和棘爪会变弱/磨损得更快。（请参阅下面的一些聪明的解决方法）
• 容易因弹簧强度减弱或润滑脂因冷/老化而变质而导致故障（“踩踏板时什么也没发生”）
• 在最基本的设计中，较高的（缓慢）接合度
• 由于牙齿和棘爪不断接触，容易磨损

变化

许多设计每只棘爪使用一个以上的啮合齿，从而允许较小的齿和更多的啮合点（更低的啮合度）。这些小牙齿更容易磨损。Halo supadrive使用120个接合点进行3度接合

Halo Supadrive利用120个接触点

SRAM的Double Time设计使用了成对的四个棘爪。两对齿轮之间略有偏移，任何时候都只能使一对齿轮啮合，但是将其26齿棘轮的52个啮合点固定为7度啮合。

美国经典凸轮板设计

全名是“六爪凸轮致动的接合系统”。这种设计是较复杂的设计之一，但根据《美国经典》，它提供了一种强度较高的自由轮，阻力相对较低，并且导致所有6个双齿棘爪同时高精度地啮合。

机制

该机制的啮合过程分为几个部分，按链条/齿轮的致动顺序列出：

• Freehub主体中的钢丝弹簧啮合。
• 轮毂内的凸轮盘与..
• 轮毂体中的棘爪将自由轮锁定到轮毂体

钢丝弹簧位于圆周轨道内的自由轮毂的轮毂侧：

当车轮空转时，该金属丝沿着凸轮盘的齿移动。如果向踏板施加动力，则该导线会迫使凸轮盘顺时针运动

显示了一个棘爪被移除且棘爪处于“接合”位置的情况

这种顺时针运动迫使棘爪向内移动并与自由轮毂主体接合，从而提供接合。

此视频显示下面的凸轮板的作用下，螺丝刀充当金属丝弹簧。这是另一个有用的视频，其中设计师Bill Shook解释了该机制。在〜0：33，您可以通过剖视图看到整个机制在起作用。

一旦自由轮的移动速度比轮子慢，自由轮的主体本身就会将棘爪以及凸轮板移回其缩回状态。

的优点和缺点

优点

• 低电阻，唯一接触的是凸轮盘和钢丝弹簧
• 由于这些是唯一保持接触的零件，因此更换零件最少
• 坚固，因为接触面相对较大
• 打火机？特别是因为它的力量。设计目标的一部分是用铝制制作轮毂的主体/接触面和棘爪，尽管我这里没有任何数字

缺点

• 无论这是否与生产成本相关，它们都只能在Am Classic车轮上使用，并且这些车轮通常很昂贵，因此，获得具有这种设计的轮对非常昂贵。
• 相对较低的参与度-24点意味着360/24 = 15度参与度

星棘轮和变化

DT Swiss使用最简单形式的这种设计。这种设计采用易于更换的棘轮板，为每个接合点传递扭矩提供了额外的好处。Chris King集线器中使用的是一个更复杂的变体。

机械装置-DT Swiss

1.端头2.轴承3.螺纹环4.轴5.锥形弹簧6.星形棘轮7.转子体

DT Swiss系统由两个相对的棘轮棘轮板组成，分别位于轮毂主体和自由轮毂中。它们通过一对锥形弹簧相互抵靠。当骑车人踩踏板时，随着花键棘轮板通过花键沿其圆周转动，齿啮合。这将动力传递至轮毂中的棘轮板，进而通过花键沿轮毂的圆周将动力传递至轮毂。

有一个很简单的动画在这里，显示了棘轮板的作用。

升级和维修

该系统的最大优点之一就是可以轻松升级，更换或维修棘轮板。这实际上是免工具维修！最基本的DT Swiss轮毂包括一个18吨棘轮板，可提供20度啮合。它可以升级到36t（10度）甚至是54t板（6.67度）。可以对低端DT轮进行此操作，因此可以采用价格较低的轮，并在需要时获得更高的啮合度。这也允许更换所有接触表面（除了轮毂内的花键外，该花键不易磨损或剥落）以延长轮毂的寿命。

的优点和缺点

优点

• 所有触点始终传递扭矩
• 易于维修，易磨损部件易于更换

缺点

• 高接触导致接触面之间的更高磨损
• 板是由弹簧而不是由车手的扭矩推到一起的，因此，当施加更大的扭矩时，它们更有可能跳过（与Am Classic和Chris King形成对比），尽管我个人还没有听说过这种情况。
• 相对较低的接合度，可节省许多车轮的成本

变化-克里斯·金

这也是较复杂的freehub机制设计之一。它的核心是星形棘轮系统。有几个主要区别：

• 两个棘轮都在轮毂内，使其更大
• 驱动板（定时到freehub主体的那一块）是离它最远的一块
• 驱动板被弹起，而另一个固定在自由轮体内
• “环驱动”机制，在扭矩作用下将两块板压在一起

1.弹簧2.驱动板3.固定板

左：驱动板，右：固定板

真正与众不同的是环形驱动机构。这是通过与驱动板相接合的自由轮主体上的螺旋凹槽来实现的。当扭矩施加到自由轮上时，这将两个板压在一起。随着施加更大的扭矩，将板更强地压在一起，有效地消除了打滑或跳动。

顶部显示的驱动环带有螺旋槽

许多人可能会说Chris King花鼓过头了-它们的制作精良，并使用了许多轴承，这些轴承应有助于它们的寿命（以及您的机械师的头痛）。在72个啮合点（5度）下，它们的啮合速度可以与那里的任何轮毂一样快。同样，由于板块受到骑手扭矩的作用而被压在一起，因此弹簧的强度可能会变弱，阻力/磨损也会减少，并且齿的尺寸也会变小而不会脱模（接合更快）。对于很多人来说，成本/收益是很难辩解的，但是如果让您感觉很好，在自行车上安装一个精良的花鼓，那很难比Chris King做得更好。

杂物离合器

楔形离合器已经在工业应用中存在了一段时间：用于摩托车，直升机，飞机，汽车变速器等。据我所知，Onyx是唯一将其带入自行车花鼓的公司。Sprag离合器的滚动阻力小，几乎可以瞬时啮合。它们也是可靠和耐用的，但这会以重量和成本为代价。

机制

乍看之下，花键离合器的外观与盒式轴承非常相似。关键的区别在于，在座圈之间有凸轮形的凸角，而不是圆形的球状凸角，允许在一个方向上移动而在另一个方向上绑定。它们通过金属夹保持恒定的张力。

由于这种类型的离合器有许多工业应用，因此有很多有用的视频介绍了这种离合器的功能，例如这一种和另一种（跳到37秒以跳过市场营销）。

Onyx以相当简单的方式结合了此设计。凸轮凸角位于轮毂壳和从自由轮毂主体延伸到轮毂内部的机加工表面之间。

的优点和缺点

优点

• 0度参与（即时）
• 能够承受高扭矩
• 飞轮系统中的摩擦最小（根据玛瑙和杜克大学的一项研究）
• 维护成本极低

缺点

• 一如既往，成本
• 重量-接触面需要为坚固的钢。最近，他们搬到了带有铝合金齿轮架的两部分式自由轮车身上，以减轻重量（如上图所示）