【基械匠】熱門話題 – 什么是花鼓咬合角度？角度越小越好？它如何影響你的騎行？

哈嘍，大家好，歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

前言：

很多車友，特別是新進玩家，都會非常癡迷于花鼓的高響數，棘輪的高密度，對呱噪的棘輪聲音更是沒有抵抗力。廠商也把山地車的棘輪系統弄的越來越高，響數越做越密，聲音越搞越大。但是，這樣真的好嗎？

嚙合角度：

在開始今天的內容前，我先簡單說一下什么是嚙合角度：

當飛輪的每個齒槽間隔被換算成圓周角度，就得到了影響騎乘反應速度的關鍵參數：嚙合角度。360°除以棘齒數量就是答案。比如36齒的棘輪系統，咬合角度就是360°÷36=10°，意味著塔基每轉過10°，棘爪就會"咔嗒"一聲完成一次嚙合，無論是棘齒-棘爪結構，還是DT棘輪環結構都是如此。

但就是這個簡單的除法公式，卻影響到到踩踏空行程，踏板回擊，反蹲等多個數據。是否有一個最合適的咬合角度呢？對不同類型的車，多大的咬合角度是更合適的選擇呢？如何在高響數和其帶來的負面影響之間找到一個平衡點呢？讓我們帶著這些問題，開始下邊的內容。

空行程（BACKLASH）

空行程的理解，結合咬合角度就很好理解。想象一下：當你突然發力踩踏時，曲柄需要轉過某個角度才能帶動塔基內的棘輪完成嚙合，在完成嚙合之前，曲柄的無效行程就是空行程。從它的計算公式可以看到影響空行程的三個變量：

空行程=2π×曲柄長度×(咬合角度/360)×(飛輪齒數/牙盤齒數)。

從計算公式中可以看到，空行程和曲柄長度，咬合角度，齒比搭配有關系。

但是實際情況是，曲柄長度是個人習慣問題，一但確定就不會輕易調整，飛輪牙盤搭配會依據個人習慣和騎行路況隨時調整，那實際影響最為固定的就是花鼓的咬合角度了。

【上圖不同顏色的線條代表了不同響應角度的花鼓，從3°到20°。縱坐標曲柄移動的距離，橫坐標為傳動比（比如1就是表示牙盤和飛輪的齒數相同）。可以比較直觀的看到不同的花鼓響應角度和傳動比對牙盤響應距離的影響。】

以170mm曲柄搭配32T飛輪和32T牙盤為例，10°咬合角度會產生約29mm的空行程，相當于踏板虛位轉動了10°。這個數值在爬坡時的大齒比下會放大成明顯的動力斷層。

【上圖的顏色依然是代表不同的花鼓響應角度，縱坐標代表曲柄移動距離，橫坐標則為固定齒比，可以比較直觀地看到不同搭配下的牙盤響應情況。】

比如用今天常見的52T大飛輪搭配，其他數據不變的情況下，牙盤空行程會達到：49mm。

再比如，還用32T飛輪搭配32T牙盤，只是把咬合角度縮小到4°（比如DT DEG花鼓的90個咬合點），那牙盤的空行程就可以縮小到約11mm。（對比10°情況下的29mm有明顯改善。）

【空行程還和齒比搭配有關：扇形區域是角度和弧度的關系，相同角度下，飛輪越大，轉動過的齒越多，則牙盤的空行程越長。】

因此，密度更高的棘輪結構，確實是有明顯的性能優勢。這也是多數廠商用來宣傳高密度，高響數花鼓的常用措辭。用高密度來換取更快的動力銜接。那如果情況更復雜一點呢？

軟尾自行車上的踏板反擊（PEDAL KICKBACK）

但機械的精妙往往伴隨著代價。當全避震車壓縮后膽時，虛擬搖臂的距離會發生變化，五通與后輪軸心的距離變化會拉扯鏈條，如果此時棘輪系統處于咬合狀態，鏈條張力就會迫使曲柄反向轉動——這就是軟尾車上經常提到的的踏板回擊。

為了更容易理解踏板回擊的負面影響，我們這里列舉個比較極端的例子。

假設后輪是一個死飛飛輪，無論是向前，還是向后，飛輪都會帶動牙盤旋轉。那么此時當后避震工作時會發生什么？

第一種情況：首先后避震壓縮，虛擬軸變長，鏈條被拉伸，需要長度補償，后撥腿被拉扯，連帶著牙盤曲柄向后旋轉進行補償。

【隨著虛擬轉軸的工作，鏈條長度需要補償，此時后撥腿就會隨著長度發生移動】

第二種情況：強制曲柄不讓其向后旋轉補償，此時鏈條張力就會強制拉扯，讓旋轉軸和后輪軸心距離保持不變，那避震此時就無法正常工作吸收震動。

【上圖很好的展示了避震工作時，腳踏被鏈條拉動，發生踏板反擊的情況】

當棘輪咬合角度無限小，雖然踩踏時不存在任何虛位，但是這也意味著當后懸掛工作時，塔基只可以逆時針選裝（面向飛輪側），順時針上是沒有任何虛位的。那這種情況下必然會因為鏈條的張力導致踏板回擊的情況出現。而車手又會對牙盤有一個向下的壓力來抵御踏板回擊，最終結果就是會導致避震僵硬，反應遲鈍，達不到預期效果。

【canyon曾經在展會上展示過一款帶有花鼓離合的軟尾，上圖可以看到花鼓離合斷開后，踏板回擊也就不會出現了，這正是上文提到的極端情況，花鼓可以自由旋轉。】

這里可以參照這期過往內容，看一下當后輪塔基離合機構完全斷開的情況，后避震能有多靈活。在一些速降車手中，他們會在比賽中通過優化齒比，斷開鏈條，實用改裝件等方法來消除或者削弱踏板回擊的影響。

假設在32x14齒比下避震壓縮導致3°曲柄回彈，通過公式換算：棘輪轉角=3°×(32/14)=6.8°。

這種假設下，當塔基咬合角度無限多時，就有相當高的幾率會發生踏板回擊。反過來如果塔基內無離合結構，塔基自由選裝，則一定不會發生踏板回擊。

在這個假設下：當咬合角度≤6.8°時，棘輪必定卡死在某個齒槽，將鏈條張力化為踏板回擊力；反之若咬合角度＞6.8°，棘輪就有自由旋轉的空間來釋放張力。

結論：

棘輪結合點越少，則越不容易產生踏板回擊。

棘輪結合點越多，則越容易產生踏板回擊。

剎車對踏板回擊的影響

剎車動作會讓踏板回擊的情況雪上加霜。后輪鎖死的瞬間，傳動系統被迫承受全部鏈條張力。這也是速降車手偏愛大角度咬合系統的原因，e*thirteen Sidekick花鼓甚至提供最大18°的可調死區，通過延長棘輪自由行程給避震器爭取毫秒級的緩沖時間。

面對這種兩難境地，目前比較主流的改裝配件一個是O-Chain盤片，另一個是新出的e*thirteen的Sidekick的離合花鼓。O-Chain Spider在曲柄和鏈輪之間插入雙彈簧系統，12°的旋轉緩沖空間如同給傳動系統裝上了另一個離合機構：小螺旋彈簧負責日常復位，彈性襯套則專門消化劇烈沖擊下的踏板回擊。

而e*thirteen Sidekick的設計則更顯激進——其專利推桿式棘爪能在滑行時完全縮回，提供12°、15°和18°三個可調死區。

e*thirteen的工程師說，在激烈的比賽中，如果嚙合角度只有1°，在25km/h速度下滑行時，花鼓每秒的嚙合次數會超過1000次，這會導致明顯的踏板回擊和糟糕的懸掛性能。

選擇嚙合角度本質上是一種取舍，而非絕對。XC等偏向精細操控的車型，會更加傾向于使用更極致響應的花鼓，代價是棘齒磨損速度和滑行阻力會增加；Enduro車妥協在6-10°區間，用稍長的空行程來換取避震的靈敏性；DH車則直接擁抱12-18°的"鈍感力"，畢竟在速降時，避震器多吸收10%沖擊遠比減少幾mm的空行程來得重要。這種選擇沒有標準答案，就像DT Swiss同時提供18齒，36齒，54齒和DEG規格的90齒棘輪系統——前者適合追求極限速度下避震細碎靈敏的貼地感受，后者則是偏向于精細操控的車型和車手。

當你下次聽到花鼓的噠噠聲時，不妨在單純追求炸街的同時細品一下其中的含義：每聲"咔嗒"聲既是棘齒咬合的節點，也是工程師在效率、耐久、操控之間劃下的刻度線。

好了，今天的內容就到這里，我們下次再見。單車基械匠，給您帶來更多新奇，好玩，有趣，實用的單車知識。