[科普中国]-后变速盘

自行车齿轮组(cogset或cluster)是自行车的装置，由后车轮轮毂和后变速盘组成，可以在踏板不动时，使后轮自由运转。自行车齿轮组与后方的变速器组成传动系统，以实现不同的齿比。自行车齿轮组可分两种，分别为卡带式或飞轮式，其中以前者较为新式。虽然两者功能相同，外型类似，但两者的机械结构不同，并不能互相替换。

自由轮自由轮（也称为块）由单个链轮或安装在主体上的一组链轮组成，该主体包含内部棘轮机构并安装在螺纹轮毂上。根据制造国家的不同，螺纹后轮毂有不同的螺纹样式，最常见的是法国和英国螺纹。英国C.E.I. （Cycle Engineers Institute）线程被采纳为国际标准，称为B.S.C. （英国标准周期）。它是一个标准化的右旋螺纹（1.375 x 24 TPI），标准飞轮拧在上面。这允许不同品牌的自由轮安装在不同品牌的轮毂上。

多链轮飞轮设计的主要缺点是驱动侧轴承位于飞轮的内侧，并且随着时间的推移增加链轮，使轴承更远离驱动侧轴支撑。这导致更多的弯曲应力施加在轴上，该弯曲应力可以弯曲甚至断裂。直到20世纪80年代后期，多速高速自行车在高质量的高端自行车中很常见。Suntour - Maeda Industries（日本）推出了一种紧凑型6速飞轮，它减小了链轮之间的间距，与标准5速飞轮的宽度相同，但需要比标准更窄的链条。这个概念被欧洲飞轮制造商Regina（意大利）和美拉德（法国）复制。随着多个飞轮上链轮数量的增加，集群在物理上变宽，freehub设计克服了螺纹轮毂的轴/轴承问题，并开始取代飞轮设计。很难在超过七种速度的新自行车上找到一个飞轮。一些新的单速 - 特别是BMX和公用自行车 - 以及低端多齿轮自行车继续使用自由轮制造和销售。

踏板力将自由轮拧紧到轮毂上，因此无需安装任何工具。当链轮逆时针转动时，棘轮机构可防止自由轮松动。可以使用许多特定的自由轮移除工具中的一个从轮毂中移除飞轮，所述自由轮移除工具接合自由轮的外侧端上的花键或一组槽口。由于在踩踏过程中收紧飞轮的大扭矩，拆卸通常需要相当大的努力，并且一些自由轮不能完整地移除。在安装之前，飞轮螺纹上的润滑脂有利于将来移除飞轮。1

CassettesCassettes与自由轮的区别在于，Cassettes具有一系列直的花键，这些直的花键形成链轮和盒式兼容毂之间的机械连接，称为freehub，其包含棘轮机构。整个盒子通过螺纹锁环固定在轮毂上。 20世纪80年代末和90年代初期的一些盒式系统使用带螺纹的小链轮固定在较大的花键链轮上。安装时，Cassettes类似于自由轮，但在拆卸时它们明显不同，因为它们不包含飞轮的内部棘轮机构。

Cassettes中的链轮通常由三个小螺栓或铆钉固定在一起，以便于安装。这些链轮和垫片在从freehub主体上拆下时保持正确的顺序和位置。当由于磨损需要更换链轮或者用户希望改变可用的齿轮比时，仅更换链轮而不是棘轮机构。Cassettes还允许使用齿数较少的链轮，如微驱动系统。

被称为自由支体的棘轮机构在大多数轮毂上仍然可以更换，但是形成轮毂的结构部分。Cassettes系统的主要优点在于，驱动侧轴承可以靠近框架，而不是朝向飞轮后面的轴的中心。这大大减少了后轴上的应力，使得弯曲或断裂的车轴极为罕见。

自20世纪70年代后期推出以来，Cassettes已被用于越来越多的自行车，从高端开始，随着时间的推移变得越来越便宜。绝大多数的derailleured自行车都使用这种新设计。

链轮的数量和宽度
随着时间的推移，cogset中的链轮数量从第二次世界大战前的三个或四个增加到五十年代到七十世纪七十年代的五个，在现代自行车上发现的八个，九个，十个，十一个或十二个。随着更多后链轮的加入，组合变得更宽，链轮间距更窄。为此腾出空间的方法之一是车轴长度（测量为锁定螺母距离 - O.L.D. ）增加，后轮驱动侧需要更多的盘子，螺纹轮毂使车轮在车架中居中。螺纹轮毂上的轮毂法兰间距没有缩短，而是轴长从120 mm O.L.D.增加。（五速/紧凑型六）至126 mm O.L.D.（六速/紧凑型七）至130毫米O.L.D.（螺纹七速）用于公路自行车。MTB后部间距通常为135 mm O.L.D.从1978年开始引入的Shimano卡式轮毂的另一个优点是后轮毂法兰比螺纹轮毂更宽，因此构造了更坚固的轮子，盘子更少，并且没有增加轴承应力或轴故障的问题。
在引入分度换档之前，五速或紧凑型六个飞轮的宽度约为32毫米;索引换档的引入据称使标准化的链轮间距成为必要。Shimano和Campagnolo都提出了独立的标准，随后SRAM在Shimano的链轮间距和卡匣宽度方面处于领先地位。早期Shimano六速和七速磁带的宽度为36毫米，早期八速宽度为40毫米。然后Shimano再次改变并标准化了41.5毫米和第二代七速到38毫米的8-11速卡带。将盒式轮毂上的链轮托架加宽到41.5mm导致轮毂凸缘之间的距离减小。
对于Shimano和SRAM，盒式磁带间距如下所示。早期的Shimano七速磁带宽36毫米，链轮间距为3.65毫米，但杠杆和后驱动器与后来的Shimano七速磁带不兼容，后者宽38毫米，链轮间距为3.2毫米。与第二代Shimano 7相比，八速卡带宽41.5 mm。这导致功能兼容的变速器，但是特定的自由支撑体，或者需要在八速轮毂上使用带有七速盒的间隔器。八速和九速磁带和自由体具有相同的宽度（41.5毫米），而九速的链轮更靠近;因此，移位器不兼容，但它们使用相同的freehub体。十速磁带比8/9略窄，所以它们适合那些freehubs，但需要一个垫片，相反，八/九速磁带不适合十速freehubs。
这种进展提供了更精细的齿轮比调节，但是由于链条的所谓“拉伸”，使用更薄的金属部件具有缩短链条和链轮寿命的作用。这是由链条的承载表面的摩擦磨损引起的，这导致伸长。因此，九速系统的链条和链轮需要更频繁的更换而不是八个。轮毂法兰的变窄在车轮中产生了更多的盘子，如果所有其他因素相同则会削弱车轮但是，辐条和轮辋的强度和可靠性的改进不仅仅是平衡了这一点，而且尽管增加了盘子，但车轮强度通常更高。

改进换档斜面是复杂的齿形轮廓，位于后链轮和前链轮中，设计用于在换档过程中拾取和拉下链条。 它们允许在比以前更大的负载下进行换档，并且换档更平稳，更清洁。 不同的系统分别是Shimano的Hyperglide，Campagnolo的UltraDrive和SRAM的OpenGlide。 链条本身是专门为易于换档而制造的，并且与特定制造商的换档坡道接口; 使用不同类型的链可能导致次优的移位。

本词条内容贡献者为:

曹慧慧 - 副教授 - 中国矿业大学