在过去的几十年里，自行车传动系统经历了多次性能进化，最终形成了如今非常可靠、易于使用的形态，覆盖了全部价格区间的产品。此外，我们已经看到了正负齿的广泛采用，可以提高链条与盘片的结合力，同时后拨上的导板张力离合也在为链条运行的稳定性提供帮助（当然也有助于保持链条运转中的静音），当然还有1x系统与超宽齿比飞轮，特别是在有了超大爬坡飞之后，可能真的就可以像我老父亲说的那样“骑上房顶“了。

然后，出现了无线化、电子化，以及近期为eMTB引入的自动变速和滑行变速功能。这两年，我们看到了在机动车领域存在多年的变速箱技术出现在自行车领域，具体是变速机构和eBike电机设置在同一个密封的模块中，一个模块即可完成所有驱动工作。

虽然所有这些事情都令人欣喜，但也可以说，它们在某种程度上是循规蹈矩地向上发展。在传动系统方面，我们很少看到完全“离大谱“的东西。因此，在过去的几天里，随着Haven Mercer关于“自行车自动变速器系统”专利的公布，激起了笔者我的无限兴致。

▲这玩意，UCI能让用吗？

在图中我们可以看到一个无级变速系统，也就是说传动比会在最大值和最小值之间自由变化，没有固定的档位，实际上也相当于是无限挡位。而且，这套变速系统不仅是全自动的，而且是完全机械化的。之后，我们从发明者本人那里得到了更多细节。

我们非常高兴地看到，Mercer的无级变速系统并不是纸上谈兵。事实上，他已经制造了一套可以正常工作的、并且可以骑行的原型车。

而且，他把这套系统带到了山地自行车上。实际上他的目标是继续开发这套系统，并且使其足以适应越野骑行，而且他预计如果这套系统能够应对山地自行车的需求，那么它肯定也可以轻松应对公路自行车等其他方面的需求。这个想法十分合理。

这套系统如何工作的？

该系统的核心是牙盘片（目前暂时还没有更好来形容的词）和后飞轮片具有自动膨胀和收缩的能力，以适应不同的扭矩输入。两者都由许多围绕旋转中心分布的导轮组成，每个导轮都支撑在连杆上，连杆的位置由弹簧和在任何给定力矩中施加的扭矩决定。

在牙盘片上，这个结构会默认为将导轮完全伸展，这样当踏板上没有负载时，它们都处于离旋转中心最远的位置。在这种情况下，牙盘片的等效齿数处在范围内的最大值。

在我继续介绍分析之前，必须要强调的是，每个导轮都被安装在单向轴承上。在牙盘片上，导轮可以顺时针旋转，不能逆时针旋转。

因此，当扭矩施加到踏板上并且链条开始被牵引时，牙盘结构中最近的一片导轮与链条结合，成为了等效的扭矩传感机构。施加的扭矩越大，弹簧被压缩的力就越大，随之而来的是，等效牙盘片齿数变小。

实际上，当感应扭矩的导轮支臂连杆被压缩时，所有其他导轮连杆都会被同步压缩。导轮从而能够顺时针旋转，这使得它们能够和链条完成结合，这样，随着相邻导轮之间距离的减小，链条不会简单粗暴地被错位弹出。当扭矩降低然后有效盘片齿数变大时也是如此。

整套机械结构在后飞轮上的原理则完全相反。在后轮上，弹簧和连杆系统被设置为使等效的飞轮齿数偏向尽可能小的尺寸，此时各导轮之间间距最小。

因此，在空载状态下，整套变速系统始终处在齿比最大的挡位。踩在踏板上会迫使飞轮片等效齿数增加，牙盘片等效齿数减小，从而使变速朝着相对容易踩踏的档位变化。随着骑行中动量的增加，车手踩踏的扭矩输入减小，飞轮机构收缩，牙盘机构扩张。这样，整套变速系统就可以根据车手的踩踏需求自动进行变速。

整套系统不需要配置链条张紧器吗？

我突然想到，从理论上讲，可以在不使用任何链条张紧器的情况下运行该系统。不难看出，随着牙盘处链条长度需求的增加，飞轮处的链条长度需求也会随之降低。虽然情况如此，这并不等同于自带了链条张紧功能。

这种无级变速器的发明者Haven Mercer解释说，这套变速实际上不仅仅需要一个链条张紧器，而是两个。这是因为两端膨胀和收缩的速度不同，这可能会在上下链线上造成不必要的链条张力放松。上侧的张紧器还兼作一种导链器，考虑到链条在被送入牙盘片时上下跳动的剧烈程度，确实还是很有必要的。

这种传统自行车变速系统的替代方案适合哪类用户？

正如我所提到的，发明者Haven Mercer打算将这种变速系统开发到足以用于山地自行车、高难度爬坡等用途的地步。但目前的原型车还是存在着种种问题的，主要是弹簧太软，因此在踩踏负载下太容易压缩。正因为如此，他说它目前“有点黏糊”。

当然大家懂的都懂，完美兼容的弹簧刚度肯定不存在，或者至少对于每个车手或每种地形来说都不会相同。所以说，Haven还计划对其进行进一步设计，以便终端用户可以轻松更换弹簧。

另一个问题是单向轴承的耐久性，更不用说在有这么多可动零件的情况下，可能产生的更多的耐久性问题。

如果不上路实测，就很难衡量它在任何工况下的效果究竟如何。然而，我们必须得承认这项发明确实免除了换挡这一步骤，只需要车手进行踩踏，不必考虑当前的挡位或者理想的挡位，整套传动系统可以完美适配扭矩输入。

这确实可以提高安全性，尤其是在交通环境复杂的情况下。而且，特别是对于那些基本不怎么骑车的人，他们对自行车的操控逻辑不是很精通。这样的人在骑行中需要考虑的操作越少，他们就越能腾出精力关注道路情况和周围的其他道路使用者。

责任编辑：Ting