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什么是Hyperglide+?深入解析禧玛诺新一代飞轮的齿形设计

这段时间,单车圈最大的新闻肯定就是蓝厂的新一代公路顶级套件R9250/9270的发布了……

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▲这玩意

啊不对。

▲是这玩意

这期间有一个演示后拨变速如丝顺滑的视频得到了很高的关注度,一众玩家纷纷称赞蓝厂的飞轮设计又百尺竿头更进一步,并顺道cue隔壁略显寒碜的红厂……

但是,对于视频里演示的快速连续换挡而言,其实并没有得益于HG+技术,而更多的是后拨上的机械结构和驱动逻辑上的改进。在解释为什么这么说之前,首先要科普一下飞轮上的变速结构是怎么回事。

排除开形形色色的不同齿形之外(这些齿形的功能后面会提到),Hyperglide飞轮最主要的特征就是三个:升档让位槽、降档让位槽、关键导向齿(名字按我自己习惯来起的,shimano官方应该不是这么叫的,这不重要,理解意思就行了)。可以看到同一片齿片上的让位槽和导向齿的总是成组出现的,并且在不同齿数上,让位槽和导向齿的组数也不一样。这个组数,其实完全等于相邻两片齿片的齿数差,比如说,如果飞轮上16t的下一片齿是18t,那么16t上面的让位槽和导向齿组数就为2(对于齿数差过大的飞轮片而言组数也可能会减半,比如说46t-52t的组合,46t上一般只有三组让位槽)。

注:让位槽也被统称为“shift gate”,在英文语境里这个称呼还挺形象的,但是翻译过来感觉就不太对,可能叫“变速窗口”会比较合理一些?

▲“Shift Gates”

为什么让位槽的组数会取决于齿数差?因为对于相邻两片齿片而言,合适的链条过渡位置的数目只等于齿数差,链条只有在这个位置上,才能顺利地从一片齿片上移动到另一片齿片上,如果在不合适的位置上换位,那么链条将不能刚好卡进下一档的齿槽中——因为链条的节间距是一个固定的数字——1/2英寸(12.7mm),而相邻齿片的错位角也是固定的,几何上能够匹配上的位置,就是只有齿数差个。

注:这也是为什么随意混搭飞轮齿片会导致变速不顺畅的原因……因为不同齿比的飞轮,即使是同一齿数的齿片,也是完全不同的东西——比如一个飞轮的齿数里面有16和18t,另一个的有16和17t,那么这两个飞轮的16t齿片造型就是不同的,不能混用

这意味着,所谓的变速速度,其实不是一个可以通过技术进步而改变的数字,它只取决于齿数差和当前飞轮转速(也就是车轮转速了)。比如说,如果当前自行车的前进速度为10m/s,骑手把链条从16t换挡到18t上,那么可以计算得,链条经过让位槽的频率为9.39次/每秒(怎么算出来的?留个小习题……)那么,这次变速经历的时间就是0—0.1065s中间的任意一个时间,如果你在这个齿数、这个转速上进行无限次换挡,那么你的平均换挡时间就无限接近于0.05325秒这个数。(为什么是平均换挡时间,而不是每一次换挡?继续留个小习题……)

这个数字,就是所谓的变速速度在这个齿数、这个转速下不可逾越的物理极限

▲注意图中导向齿起到的作用

对于Shimano的变速系统而言,因为链条、飞轮和后拨的换挡结构如此的高效,以至于基本上每次按下换挡按钮,链条都能迅速地经过接下来一组让位槽从而顺利地发生变速,这是早在7700时代就能实现的事情,因为原有的Hyperglide齿形如此高效,事实上从9速时代到11速时代,Shimano飞轮的齿形都没有发生本质上的变化,有的只是各种微调和优化形状,让换挡成功率更高一点儿、换挡震动减少一点儿而已。所以所谓变速速度,其实从来就没有发生过变化。

但是,以上情况,截至到HG+技术诞生之前,其实都仅限于降档的时候(从小齿片换到大齿片)。因为后拨结构的原因,当后拨从大齿片移动到小齿片的时候,其实是一个释放弹簧应力的过程,因此无论是机械变速还是电子变速,后拨导板往右移动都要比往左移动更为有力得多。

这就导致,尽管飞轮上在理论最佳的升档位置上有让位槽,但是实际上,在任何一个位置上,链条都能被后拨拉着脱开大齿片、向小齿片上滑落。这意味着,Hyperglide技术其实是一个“半吊子”的定点变速技术,它只能够在降档的时候实现在飞轮的最佳相位角上换挡,而在升档的时候却不能。当链条在不合适的相位角上滑落时,由于链条和小齿片存在错位,链条并不能即时卡进齿槽内,而是会发生跳动和滑动,从而导致动力传输的显著断层。这也是为什么现在的变速系统在升档的时候,脚下都会感觉有一个明显的“空了一下“的感觉。

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▲Shimano官方对于Hyperglide+技术减少变速时间的说明

而这种情况,从M9100和R9200时代开始被彻底改变了:Hyperglide+技术,通过一系列的齿形变化,终于实现了升档的定点变速。怎么实现的呢?让我通过一系列图片来说明(由于笔者并没有渠道获得新款的DA套件,所以演示全部拿最新一代的SLX飞轮进行,其上面同样使用了和XTR飞轮一样的HG+齿形)。

▲齿片厚度的改变

首先第一点改变是,虽然从11速变成了12速,但是HG+飞轮的齿片厚度反而加厚了,在飞轮转速最低、齿差最大(也就顿挫感最明显)、最需要实现定点变速的最大三片齿片上,Shimano把齿片厚度从1.6mm改厚到2.0mm,再加上链条宽度的变窄(从11速的5.5mm变成12速的5.0mm),链条在这些齿片上能够发生的横向弯曲量要比11速飞轮上小得多:

▲同是12速链条在2.0厚度齿片和1.6厚度齿片上的弯曲量对比

(如需转载,请注明出处并保留图片水印。)

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  • 热门评论
  • kingfar 2021-09-14 10:37

    看了很多遍,很涨知识。从技术角度而言,这些技术SRAM一早就在用,而且这一代蓝厂能做到的大力踩踏时依然能变速的特性,SRAM一直都可以。但设计归设计,制造方面无论是金属材料科技还是金属加工技术上,SRAM都比不过自有工厂并且有冶金背景的SHIMANO。

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    • Make the change 2021-09-14 11:33

      没明白你的意思,你说sram一直在用是指山地套件还是,还是说sram知道应该这样做,但限于制作工艺达不到所以没有做,又或者是这个涉及专利,蓝厂用了红厂就不能用。

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    • kingfar
      回复Make the change
      2021-09-14 12:07

      你看看sram的飞轮,这些引导齿形和槽之类的引导变速上下链的该有的也都有,就是做的不如人家好使。材料和加工精度甚至设计精度都差一点。

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    • Make the change
      回复kingfar
      2021-09-14 12:14

      原来如此,下次我仔细瞅瞅sram的飞轮

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  • 刘子光 2021-09-14 10:33

    巷口修车王大爷:光子,你买的这飞轮质量不行,你看没一个齿一样的,还有好几个缺了一块~~

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  • LMFFF 2021-09-14 09:54

    每个字我都认识……

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    • 神灯照耀斯坦福桥 2021-09-14 10:33

      嗯……

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    • 乔治亚的玫瑰 2021-09-14 15:35

      但是……

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  • PinarelloAlan 2021-09-16 09:12

    金钱的味道…哎呀妈呀

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  • yuyistar 2021-09-15 14:01

    看不下去,也看不明白,就等最后实际有人测试了

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  • Super丹 2021-09-15 03:41

    技术贴!

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  • ADHDmania 2021-09-14 18:39

    不明觉厉!不过这次shimano新套件依然没有走全无线的设计,使得我依然要继续忠诚于SRAM了

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  • Happy-bicycle 2021-09-14 17:22

    我就一个请求:“讲人话”  专业性的解释放最后,让喜欢学习的人看;多讲讲优势和优化目的 通俗易懂的那种。。。

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  • abanana 2021-09-14 12:59

    速连RED飞轮级别以下的都太重,性价比太低,也没B格,根本不用考虑买,买它次级的还不如买国产CNC的产品(不是指日晖那种)。西马路之前用过的DA和UT飞轮支架强度设计有问题,用了一段时间摇车都产生了异响特别烦,不知道这代飞轮有没有解决这个问题。

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  • 小朙… 2021-09-14 12:22

    太硬了,慢慢咬

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  • 攻影人 2021-09-14 11:50

    提个疑问,5100飞轮到底有没有hg+技术?西玛诺官网只显示出是hg技术,但我发现其11-51与6100的10-51相似程度非常高。外网有讨论的结论是,最后八片飞轮的外形与6100相同。也有视频显示5100由大变小链条过渡顺滑,仅在最后三个档位出现掉落情况。请求验证5100齿形

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  • 23752047 2021-09-14 11:14

    这个得顶一下

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  • 翁昌其 2021-09-14 10:46

    专业性太强

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