自行車三速內齒輪轂原理

騎過自行車的小夥伴都知道 上坡的時候踩着很輕鬆 但速度明顯慢了很多 而一到平路卻能騎得又輕又快 這到底是怎麼做到的 其實答案就在三速變速花鼓裏 它本質就是一個裝在後輪裏的小型自動齒輪箱 它跟汽車變速箱是一樣的 只不過體積很小 全都塞進了這個後輪中間的花鼓裏 而這個齒輪箱裏最核心的結構是行星齒輪組 我們從外網裏看 最外面這個金屬殼 就是你看到的後輪花鼓翹體 它通過浮條連着車圈 只要殼子一轉 整個後輪就跟着轉 花鼓內部 紅色部分是帶內齒的環形齒輪 它是行星齒輪箱的一部分 淺綠色這塊 是行星齒輪架 中間黃色那個是太陽輪 太陽輪是固定不動的 它是直接裝在輪軲軸上的 而輪軲軸又和車架連在一起 所以騎車時太陽輪不轉 行星齒輪繞着太陽輪轉 當你踩踏板的時候 行星齒輪就開始繞着固定的太陽輪轉動 一邊轉 一邊推着環形齒輪或者行星架轉 至於到底推誰 怎麼推 就看你現在掛的是幾檔 所以這裏有一個非常關鍵的東西 自由輪也叫超越離合器 超越離合器是確保動力只能單向傳遞 當你不踩踏板 車還在滑行時 裏面的小脊爪會在齒槽上滑過去 於是你就聽到那種熟悉的嗒嗒嗒的聲音 一旦你重新踩踏板 脊爪後面那一圈金屬彈簧環 立刻把它頂起來 瞬間咬住齒槽 動力立刻接上 幾乎沒有延遲 再來看換擋 你在外面看到的只是一個小小的換擋桿 但它乾的是 其實是拉一根鋼絲 去推裏面一個滑動零件 當你撥動換擋桿時 鋼絲拉動拉鍊 拉鍊在拉動輪軲軸上換擋銷 但是真正幹活的不是換擋桿 而是花鼓內部的滑動離合器 花鼓裏所有檔位變化 本質上都是它在動 你可以把滑動離合器理解成一個前後移動的檔位選擇器 它往後一點就咬住這個部件 它往前一點就換咬另一個部件 到底咬誰 直接決定你現在是幾檔 先來說一檔 一檔就是你爬坡起步最省力的檔位 當你踩踏板時 鏈條帶動主動齒輪 主動齒輪帶動滑動離合器 滑動離合器咬住環形齒輪 環形齒輪推動行星齒輪 行星齒輪繞固定太陽輪轉 行星架慢慢轉 行星架在通過自由輪帶動輪軲轉動 而這裏的太陽輪有18個齒 環形齒輪有48個齒 算下來 一檔的傳動比是1.375 意思就是雖然你踩的慢 但輪子特別有勁 一檔是用速度來換扭矩 所以一檔不快 但真的是省力 接下來你撥一下換檔桿 拉鍊一鬆 彈簧把滑動離合器往前推一點 這時候就掛入了二檔 二檔是直驅檔 傳動比是1比1 動力不再繞行星齒輪 而是直接從鏈條傳到輪軲 這時候行星齒輪雖然在轉 但不參與傳力 只是跟着轉 所以二檔的感覺就是不省力 不加速 你踩多少就走多少 再繼續撥檔 滑動離合器被推到最前面 這就是三檔 三檔是典型的提速檔 換檔桿再往前一撥 拉鍊繼續鬆開 彈簧力再次把滑動離合器往前頂 這時候橙色的超越離合器 已經頂到環形齒輪的直點 不能再往前走了 而滑動離合器還在往前 但它已經不再咬環形齒輪了 而是轉而咬住行星變速箱的綠色行星架 也就是說在三檔 鏈輪不再直接推環形齒輪 而是先推行星架 行星架一被鏈輪帶着轉 行星齒輪就開始繞着固定不動的太陽輪轉動 而這個轉動反過來又把環形齒輪推得更快 接着高速旋轉的環形齒輪 直接驅動橙色的超越離合器 急輪從二檔開始就已經和離合器撬體滅合 於是扭矩被傳遞到輪轂 再帶動整個後輪轉動 從行星齒輪箱的角度看 三檔其實是行星架輸入 環形齒輪輸出 這就形成了一個典型的高檔位傳動 轉速提高 扭矩降低 和一檔正好相反 三檔時行星齒輪箱的輸入和輸出角色互換 最終形成了0.727的傳動比 所以你會明顯感覺到 輪子轉的比你踩的還快 但腳下會明顯變沉 這就是三檔的本質 用扭矩換速度