【基械匠】热门话题 – 什么是花鼓咬合角度？角度越小越好？它如何影响你的骑行？

哈喽，大家好，欢迎大家收看新一期的单车基械匠。

前言：

很多车友，特别是新进玩家，都会非常痴迷于花鼓的高响数，棘轮的高密度，对呱噪的棘轮声音更是没有抵抗力。厂商也把山地车的棘轮系统弄的越来越高，响数越做越密，声音越搞越大。但是，这样真的好吗？

啮合角度：

在开始今天的内容前，我先简单说一下什么是啮合角度：

当飞轮的每个齿槽间隔被换算成圆周角度，就得到了影响骑乘反应速度的关键参数：啮合角度。360°除以棘齿数量就是答案。比如36齿的棘轮系统，咬合角度就是360°÷36=10°，意味着塔基每转过10°，棘爪就会"咔嗒"一声完成一次啮合，无论是棘齿-棘爪结构，还是DT棘轮环结构都是如此。

但就是这个简单的除法公式，却影响到到踩踏空行程，踏板回击，反蹲等多个数据。是否有一个最合适的咬合角度呢？对不同类型的车，多大的咬合角度是更合适的选择呢？如何在高响数和其带来的负面影响之间找到一个平衡点呢？让我们带着这些问题，开始下边的内容。

空行程（BACKLASH）

空行程的理解，结合咬合角度就很好理解。想象一下：当你突然发力踩踏时，曲柄需要转过某个角度才能带动塔基内的棘轮完成啮合，在完成啮合之前，曲柄的无效行程就是空行程。从它的计算公式可以看到影响空行程的三个变量：

空行程=2π×曲柄长度×(咬合角度/360)×(飞轮齿数/牙盘齿数)。

从计算公式中可以看到，空行程和曲柄长度，咬合角度，齿比搭配有关系。

但是实际情况是，曲柄长度是个人习惯问题，一但确定就不会轻易调整，飞轮牙盘搭配会依据个人习惯和骑行路况随时调整，那实际影响最为固定的就是花鼓的咬合角度了。

【上图不同颜色的线条代表了不同响应角度的花鼓，从3°到20°。纵坐标曲柄移动的距离，横坐标为传动比（比如1就是表示牙盘和飞轮的齿数相同）。可以比较直观的看到不同的花鼓响应角度和传动比对牙盘响应距离的影响。】

以170mm曲柄搭配32T飞轮和32T牙盘为例，10°咬合角度会产生约29mm的空行程，相当于踏板虚位转动了10°。这个数值在爬坡时的大齿比下会放大成明显的动力断层。

【上图的颜色依然是代表不同的花鼓响应角度，纵坐标代表曲柄移动距离，横坐标则为固定齿比，可以比较直观地看到不同搭配下的牙盘响应情况。】

比如用今天常见的52T大飞轮搭配，其他数据不变的情况下，牙盘空行程会达到：49mm。

再比如，还用32T飞轮搭配32T牙盘，只是把咬合角度缩小到4°（比如DT DEG花鼓的90个咬合点），那牙盘的空行程就可以缩小到约11mm。（对比10°情况下的29mm有明显改善。）

【空行程还和齿比搭配有关：扇形区域是角度和弧度的关系，相同角度下，飞轮越大，转动过的齿越多，则牙盘的空行程越长。】

因此，密度更高的棘轮结构，确实是有明显的性能优势。这也是多数厂商用来宣传高密度，高响数花鼓的常用措辞。用高密度来换取更快的动力衔接。那如果情况更复杂一点呢？

软尾自行车上的踏板反击（PEDAL KICKBACK）

但机械的精妙往往伴随着代价。当全避震车压缩后胆时，虚拟摇臂的距离会发生变化，五通与后轮轴心的距离变化会拉扯链条，如果此时棘轮系统处于咬合状态，链条张力就会迫使曲柄反向转动——这就是软尾车上经常提到的的踏板回击。

为了更容易理解踏板回击的负面影响，我们这里列举个比较极端的例子。

假设后轮是一个死飞飞轮，无论是向前，还是向后，飞轮都会带动牙盘旋转。那么此时当后避震工作时会发生什么？

第一种情况：首先后避震压缩，虚拟轴变长，链条被拉伸，需要长度补偿，后拨腿被拉扯，连带着牙盘曲柄向后旋转进行补偿。

【随着虚拟转轴的工作，链条长度需要补偿，此时后拨腿就会随着长度发生移动】

第二种情况：强制曲柄不让其向后旋转补偿，此时链条张力就会强制拉扯，让旋转轴和后轮轴心距离保持不变，那避震此时就无法正常工作吸收震动。

【上图很好的展示了避震工作时，脚踏被链条拉动，发生踏板反击的情况】

当棘轮咬合角度无限小，虽然踩踏时不存在任何虚位，但是这也意味着当后悬挂工作时，塔基只可以逆时针选装（面向飞轮侧），顺时针上是没有任何虚位的。那这种情况下必然会因为链条的张力导致踏板回击的情况出现。而车手又会对牙盘有一个向下的压力来抵御踏板回击，最终结果就是会导致避震僵硬，反应迟钝，达不到预期效果。

【canyon曾经在展会上展示过一款带有花鼓离合的软尾，上图可以看到花鼓离合断开后，踏板回击也就不会出现了，这正是上文提到的极端情况，花鼓可以自由旋转。】

这里可以参照这期过往内容，看一下当后轮塔基离合机构完全断开的情况，后避震能有多灵活。在一些速降车手中，他们会在比赛中通过优化齿比，断开链条，实用改装件等方法来消除或者削弱踏板回击的影响。

假设在32x14齿比下避震压缩导致3°曲柄回弹，通过公式换算：棘轮转角=3°×(32/14)=6.8°。

这种假设下，当塔基咬合角度无限多时，就有相当高的几率会发生踏板回击。反过来如果塔基内无离合结构，塔基自由选装，则一定不会发生踏板回击。

在这个假设下：当咬合角度≤6.8°时，棘轮必定卡死在某个齿槽，将链条张力化为踏板回击力；反之若咬合角度＞6.8°，棘轮就有自由旋转的空间来释放张力。

结论：

棘轮结合点越少，则越不容易产生踏板回击。

棘轮结合点越多，则越容易产生踏板回击。

刹车对踏板回击的影响

刹车动作会让踏板回击的情况雪上加霜。后轮锁死的瞬间，传动系统被迫承受全部链条张力。这也是速降车手偏爱大角度咬合系统的原因，e*thirteen Sidekick花鼓甚至提供最大18°的可调死区，通过延长棘轮自由行程给避震器争取毫秒级的缓冲时间。

面对这种两难境地，目前比较主流的改装配件一个是O-Chain盘片，另一个是新出的e*thirteen的Sidekick的离合花鼓。O-Chain Spider在曲柄和链轮之间插入双弹簧系统，12°的旋转缓冲空间如同给传动系统装上了另一个离合机构：小螺旋弹簧负责日常复位，弹性衬套则专门消化剧烈冲击下的踏板回击。

而e*thirteen Sidekick的设计则更显激进——其专利推杆式棘爪能在滑行时完全缩回，提供12°、15°和18°三个可调死区。

e*thirteen的工程师说，在激烈的比赛中，如果啮合角度只有1°，在25km/h速度下滑行时，花鼓每秒的啮合次数会超过1000次，这会导致明显的踏板回击和糟糕的悬挂性能。

选择啮合角度本质上是一种取舍，而非绝对。XC等偏向精细操控的车型，会更加倾向于使用更极致响应的花鼓，代价是棘齿磨损速度和滑行阻力会增加；Enduro车妥协在6-10°区间，用稍长的空行程来换取避震的灵敏性；DH车则直接拥抱12-18°的"钝感力"，毕竟在速降时，避震器多吸收10%冲击远比减少几mm的空行程来得重要。这种选择没有标准答案，就像DT Swiss同时提供18齿，36齿，54齿和DEG规格的90齿棘轮系统——前者适合追求极限速度下避震细碎灵敏的贴地感受，后者则是偏向于精细操控的车型和车手。

当你下次听到花鼓的哒哒声时，不妨在单纯追求炸街的同时细品一下其中的含义：每声"咔嗒"声既是棘齿咬合的节点，也是工程师在效率、耐久、操控之间划下的刻度线。

好了，今天的内容就到这里，我们下次再见。单车基械匠，给您带来更多新奇，好玩，有趣，实用的单车知识。