刷視頻的時候偶然間刷到了一個雙驅自行車的視頻,讓我眼前一亮,刷新了我以前的認知。我們先看一下這個視頻是什麼樣的?(不好意思審核不通過,以照片代替吧,總之就是通過另加一組鍊條傳動到前輪上,如下圖前輪,點擊看視頻)
但是我的疑問來了,我首先不理解的是它的差速器問題。我們知道汽車的驅動輪不止一個,有兩驅(前驅或後驅)或者是更高級的四驅。無論是前驅、後驅、四驅,它們都是要配備差速器的,差速器就是起到驅動輪之間的驅動協同的。汽車不像傳統的自行車,隻需要一個輪子驅動,另外一個推着走就行(其實這也是一種自動協同),汽車不同的驅動輪如果都是按照自己的方式各顧各的轉動,那就不能自由轉彎和行駛。
舉個簡單的例子來說,直線行駛時,同軸同速驅動是可以的,當你想轉彎時,外側的輪子要比内側的輪子跑的距離要遠,或者說是内側的輪子要先壓住速度,等待外側的輪子跑更遠的路來跟上轉彎才行。同樣地,四輪驅動在轉彎時四個輪子跑的距離都是不一樣的,如果靠同軸同速驅動,也是無法完成轉彎和正常使用的。通過觀看下面的動圖,就能很好理解它的工作原理。
差速器驅動工作原理
我反複觀看前面的視頻,想在這輛雙驅自行車上找到這個差速器,可是我感覺到找不到。而且,自行車作為一個比較簡單和低成本的機械代步工具,如果加上這麼個有這麼多齒輪組構成的差速器,會嚴重增加自行車的體積、重量和機械複雜度。如果沒有差速器,那麼該自行車就不能實現自如的轉彎,視頻中的轉彎究竟是如何實現的呢?我不得其解,于是我翻看了下視頻下方的評論區,裡面的評論中果然有大量相同的疑問提出來。
然而當我看到最後一張圖中這條留言時,它激發我的思考,我突然間發生了質的飛躍,所有的問題徹底得到了解決,心中豁然開朗。當我感覺到我所有的疑問都被我攻克後,再去看很多人還在讨論四驅比兩驅(對應自行車就是雙驅比單驅)爬坡能力強和四驅比兩驅(對應自行車就是雙驅比單驅)傳動效率低、費油、費能量,重力分配對驅動的影響等問題的時候,我貌似很開心的笑了,很多人都不能切中問題的關鍵,還一直在為細枝末端的問題打轉轉。
我把我解決疑慮的過程分為2步。
第一,差速問題,這裡需要注意的是“差速”問題,而不是“差速驅動”問題。我們很容易拿這輛自行車和汽車來比,其實這二者在驅動上是有很大的不同的。汽車的驅動是剛性連接,要麼是向前驅動,要麼就是向後驅動,可能有人會說那空擋的時候呢?空擋的時候,其實是可以看做非驅動模式。而自行車在驅動時,它是隻能往前驅動不能倒着驅動的。自行車是通過棘輪來實現鍊條到車輪的驅動。當車輪速度大于人腳傳動的速度時,棘輪會自動通過跳鍵來實現,這就是問題的關鍵!正是自行車的這個棘輪實現了汽車差速器的功能,它可以解決了自行車前後輪轉動速度差異問題。
第二,雙“驅”問題
通過棘輪實現了差速适配,現在來看雙“驅”能否實現。在第一個問題裡,我特意提示了“差速”問題,而不是“差速驅動”問題。毫無疑問,汽車是可以通過差速器實現差速驅動的,因為在差速器的兩端始終是有轉動力矩(齒輪一直在驅動)的,不管你是左轉還是右轉,隻不過是轉多轉少、轉快轉慢的問題。但是自行車的棘輪在實現速度差異問題的時候是通過跳鍵來實現的,毫無疑問,當一個輪子的棘輪在跳鍵的時候是無法提供驅動動力的。所以此時的“雙驅”就是不存在!更具體一點來講就是,自行車的兩個輪子的驅動是靠轉速慢的那個來提供的(因為轉速快的棘輪跳鍵了)。
自行車棘輪的原理
在現實騎行中,自行車前後兩個輪子很難做到完全的轉速一緻,永遠是前輪轉速比後輪轉速快(因為自行車在行駛中,它的前輪始終扮演汽車的外側車輪的角色,跑的路程比後輪多),也永遠都是後輪一個輪子在驅動。所以,所謂的雙驅其實是很有限的,也可以說基本上就是宣傳的噱頭,起不到實質上的作用。
第二個問題才是我們應該看到的雙驅自行車問題的關鍵,認識到這個最關鍵的問題,再去談論那些四驅比兩驅(對應自行車就是雙驅比單驅)爬坡能力強和四驅比兩驅(對應自行車就是雙驅比單驅)傳動效率低、費油、費能量,重力分配對驅動力影響如何的問題吧!
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