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這段時間，單車圈最大的新聞肯定就是藍廠的新一代公路頂級套件R9250/9270的發(fā)布了……

▲這玩意

啊不對。

▲是這玩意

這期間有一個演示后撥變速如絲順滑的視頻得到了很高的關(guān)注度，一眾玩家紛紛稱贊藍廠的飛輪設(shè)計又百尺竿頭更進一步，并順道cue隔壁略顯寒磣的紅廠……

但是，對于視頻里演示的快速連續(xù)換擋而言，其實并沒有得益于HG+技術(shù)，而更多的是后撥上的機械結(jié)構(gòu)和驅(qū)動邏輯上的改進。在解釋為什么這么說之前，首先要科普一下飛輪上的變速結(jié)構(gòu)是怎么回事。

排除開形形色色的不同齒形之外（這些齒形的功能后面會提到），Hyperglide飛輪最主要的特征就是三個：升檔讓位槽、降檔讓位槽、關(guān)鍵導向齒（名字按我自己習慣來起的，shimano官方應(yīng)該不是這么叫的，這不重要，理解意思就行了）�？梢钥吹酵�一片齒片上的讓位槽和導向齒的總是成組出現(xiàn)的，并且在不同齒數(shù)上，讓位槽和導向齒的組數(shù)也不一樣。這個組數(shù)，其實完全等于相鄰兩片齒片的齒數(shù)差，比如說，如果飛輪上16t的下一片齒是18t，那么16t上面的讓位槽和導向齒組數(shù)就為2（對于齒數(shù)差過大的飛輪片而言組數(shù)也可能會減半，比如說46t-52t的組合，46t上一般只有三組讓位槽）。

注：讓位槽也被統(tǒng)稱為“shift gate”，在英文語境里這個稱呼還挺形象的，但是翻譯過來感覺就不太對，可能叫“變速窗口”會比較合理一些？

▲“Shift Gates”

為什么讓位槽的組數(shù)會取決于齒數(shù)差？因為對于相鄰兩片齒片而言，合適的鏈條過渡位置的數(shù)目只等于齒數(shù)差，鏈條只有在這個位置上，才能順利地從一片齒片上移動到另一片齒片上，如果在不合適的位置上換位，那么鏈條將不能剛好卡進下一檔的齒槽中——因為鏈條的節(jié)間距是一個固定的數(shù)字——1/2英寸（12.7mm），而相鄰齒片的錯位角也是固定的，幾何上能夠匹配上的位置，就是只有齒數(shù)差個。

注：這也是為什么隨意混搭飛輪齒片會導致變速不順暢的原因……因為不同齒比的飛輪，即使是同一齒數(shù)的齒片，也是完全不同的東西——比如一個飛輪的齒數(shù)里面有16和18t，另一個的有16和17t，那么這兩個飛輪的16t齒片造型就是不同的，不能混用

這意味著，所謂的變速速度，其實不是一個可以通過技術(shù)進步而改變的數(shù)字，它只取決于齒數(shù)差和當前飛輪轉(zhuǎn)速（也就是車輪轉(zhuǎn)速了）。比如說，如果當前自行車的前進速度為10m/s，騎手把鏈條從16t換擋到18t上，那么可以計算得，鏈條經(jīng)過讓位槽的頻率為9.39次/每秒（怎么算出來的？留個小習題……）那么，這次變速經(jīng)歷的時間就是0—0.1065s中間的任意一個時間，如果你在這個齒數(shù)、這個轉(zhuǎn)速上進行無限次換擋，那么你的平均換擋時間就無限接近于0.05325秒這個數(shù)。（為什么是平均換擋時間，而不是每一次換擋？繼續(xù)留個小習題……）

這個數(shù)字，就是所謂的變速速度在這個齒數(shù)、這個轉(zhuǎn)速下不可逾越的物理極限。

▲注意圖中導向齒起到的作用

對于Shimano的變速系統(tǒng)而言，因為鏈條、飛輪和后撥的換擋結(jié)構(gòu)如此的高效，以至于基本上每次按下?lián)Q擋按鈕，鏈條都能迅速地經(jīng)過接下來一組讓位槽從而順利地發(fā)生變速，這是早在7700時代就能實現(xiàn)的事情，因為原有的Hyperglide齒形如此高效，事實上從9速時代到11速時代，Shimano飛輪的齒形都沒有發(fā)生本質(zhì)上的變化，有的只是各種微調(diào)和優(yōu)化形狀，讓換擋成功率更高一點兒、換擋震動減少一點兒而已。所以所謂變速速度，其實從來就沒有發(fā)生過變化。

但是，以上情況，截至到HG+技術(shù)誕生之前，其實都僅限于降檔的時候（從小齒片換到大齒片）。因為后撥結(jié)構(gòu)的原因，當后撥從大齒片移動到小齒片的時候，其實是一個釋放彈簧應(yīng)力的過程，因此無論是機械變速還是電子變速，后撥導板往右移動都要比往左移動更為有力得多。

這就導致，盡管飛輪上在理論最佳的升檔位置上有讓位槽，但是實際上，在任何一個位置上，鏈條都能被后撥拉著脫開大齒片、向小齒片上滑落。這意味著，Hyperglide技術(shù)其實是一個“半吊子”的定點變速技術(shù)，它只能夠在降檔的時候?qū)崿F(xiàn)在飛輪的最佳相位角上換擋，而在升檔的時候卻不能。當鏈條在不合適的相位角上滑落時，由于鏈條和小齒片存在錯位，鏈條并不能即時卡進齒槽內(nèi)，而是會發(fā)生跳動和滑動，從而導致動力傳輸?shù)娘@著斷層。這也是為什么現(xiàn)在的變速系統(tǒng)在升檔的時候，腳下都會感覺有一個明顯的“空了一下“的感覺。

▲Shimano官方對于Hyperglide+技術(shù)減少變速時間的說明

而這種情況，從M9100和R9200時代開始被徹底改變了：Hyperglide+技術(shù)，通過一系列的齒形變化，終于實現(xiàn)了升檔的定點變速。怎么實現(xiàn)的呢？讓我通過一系列圖片來說明（由于筆者并沒有渠道獲得新款的DA套件，所以演示全部拿最新一代的SLX飛輪進行，其上面同樣使用了和XTR飛輪一樣的HG+齒形）。

▲齒片厚度的改變

首先第一點改變是，雖然從11速變成了12速，但是HG+飛輪的齒片厚度反而加厚了，在飛輪轉(zhuǎn)速最低、齒差最大（也就頓挫感最明顯）、最需要實現(xiàn)定點變速的最大三片齒片上，Shimano把齒片厚度從1.6mm改厚到2.0mm，再加上鏈條寬度的變窄（從11速的5.5mm變成12速的5.0mm），鏈條在這些齒片上能夠發(fā)生的橫向彎曲量要比11速飛輪上小得多：

▲同是12速鏈條在2.0厚度齒片和1.6厚度齒片上的彎曲量對比

第二點，Shimano在所有的非變速位齒尖的背面，都增加了一個面向轉(zhuǎn)動方向的斜角：

▲阻礙換擋用的鏈條導向切角

這個是一個新增的特征，在HG飛輪上是沒有的：

▲HG飛輪上是沒有這個斜切角的

當鏈條在這些位置上受到后撥的側(cè)向牽拉時，由于這個導向角的存在，鏈條會被引導回原齒片，而相當難被掰到小齒片上：

▲手上有這個飛輪的人可以試一下……這些位置鏈條是卡不下去的

而在合適的相位角上，則在相鄰的三個齒尖上切出了升檔讓位槽（對于小一些的齒片而言，是兩個齒尖），對應(yīng)三種不同的鏈條掉落位置：

▲一個“升檔窗口”上具有的三種不同鏈條形態(tài)，留意鏈條內(nèi)外片的位置區(qū)別

第三點，由于齒片的加厚，在齒片的正面切出了一個避讓區(qū)域，讓鏈條能夠無阻礙地滑落，這個特征和鏈條的傾斜角度是正好匹配的：

▲鏈條和齒片避讓槽逐漸貼合的過程演示

這三個特征組合在一起，便構(gòu)成了HG+技術(shù)在飛輪端的全部。如果說1989年就出現(xiàn)的HG技術(shù)實現(xiàn)了鏈條在降檔時候的定點變速，那么2019年出現(xiàn)的HG+技術(shù)，才實現(xiàn)了鏈條在升檔時候的定點變速。這中間相隔了整整30年，其中原因，恐怕并不是什么技術(shù)限制，而更多是因為隨著速比的增加，鏈條在逐漸變窄、每檔的后撥橫移量也在逐漸變小，才讓以上描述的這些結(jié)構(gòu)變得有意義——對于低速比而言，后撥橫移量過大，所以鏈條總是能被牽拉到超越齒形的限制而滑入小齒片上，因此在8、9、10速上去做升檔定點變速并無意義。

通過齒尖斜角去讓鏈條在不正確的相位上避免滑入相鄰齒片，這項技術(shù)，其實并不是什么新玩意，事實上早在7700時代，齒片正面上已經(jīng)是具有相似意義的導向特征了：

▲7700飛輪上就具有阻止鏈條在不正確相位上降檔的齒尖導向切角了

從這個意義上來說，HG+其實并不是一個靈光一現(xiàn)的創(chuàng)新技術(shù)，而更像是一項因為速比增加、鏈條變薄這些前提條件而順勢產(chǎn)生的技術(shù)。

順帶一提，HG+飛輪齒片正面的升檔避讓位旁邊，還有一個作用有點兒隱蔽的避讓位：

當鏈條從齒片1降檔到齒片2的時候，由于12速鏈條的橫向彎曲量變小，鏈條會剮蹭到比齒片2更大一級的齒片3。而齒片3正面的這個區(qū)域做的避讓位，正好可以避免發(fā)生這個剮蹭。這個變化其實并不大，甚至可以說就算沒有也不影響使用，只是有的話可以避免一些齒片表面的磨損痕跡而已。從這點也可以看到，shimano在做飛輪的齒形結(jié)構(gòu)的時候，是多么的盡善盡美。

回到文章開始提及的那個視頻。既然HG+技術(shù)的本質(zhì)是為了實現(xiàn)升檔定點變速從而降低變速頓挫感，而和變速速度無關(guān)（事實上還降低了升檔速度……因為本來鏈條可以在任意一個位置滑落……現(xiàn)在一圈只有幾個點可以滑落了），那么那個絲滑的變速動作是什么回事呢？在沒拿到套件實物，只能大概猜測一下：RD9200的后撥相比RD9100后撥的，電機模組的出力要更大，從而允許更快更有力的推動鏈條橫向移動。

從后撥輕微增加的重量上也能看出來一點端倪：

▲電機體積似乎增大了一點兒？

這么快的推動速度，背后是激進的驅(qū)動策略，說明了Shimano對于自家后撥結(jié)構(gòu)的高度自信：相比起競爭對手的電機系統(tǒng)，Shimano為了提高電機模組的功率重量比、減少電機啟動和停止慣性，用了一個空心杯電機來取代無刷電機，并帶動一個6XX：1傳動比的減速箱放大電機的扭矩、驅(qū)動后撥。

如果讀者們摸過之前在展會上出現(xiàn)的一些臺灣或國產(chǎn)電變系統(tǒng)的話，應(yīng)該也感覺到這些系統(tǒng)的后撥連續(xù)變速的能力遠不如Shimano快速，這就是因為電機模組的推動力參數(shù)和啟動慣性參數(shù)不如Shimano的緣故。這基本就是衡量一個電變后撥的性能的基本參數(shù)，而RD9200可能更進一步把這個差距拉大了。對于任何想去在電子變速領(lǐng)域有所突破的國產(chǎn)廠商而言，要翻越的高峰現(xiàn)在變得更高了。

之前關(guān)于閉環(huán)控制的那段疑問刪除了，據(jù)茶葉蛋大神指正，在齒輪箱內(nèi)部是有磁編碼器結(jié)構(gòu)的，所以齒輪箱內(nèi)部能實現(xiàn)閉環(huán)控制：

▲9100后撥里實現(xiàn)閉環(huán)控制用途的磁編碼器

對于跨越多個擋位的變檔動作而言，后撥會直接克服齒形倒角和讓位槽的限制，而直接把鏈條拉到目的齒片。這個時候談?wù)擄w輪上的齒形設(shè)計是無意義的——能用多快的速度移動到位只取決于后撥有多大的力量。

最后，文末還要提及一下SRAM AXS 12速飛輪齒片背面的升檔槽，雖然也是三個避讓位，但是不僅鏈條阻力相當大，并且還有兩個位置鏈條無法順利對位上小齒片的齒槽：

▲三個讓位特征對應(yīng)的三種鏈條滑落狀態(tài)。注意的是第一和第二種情況，鏈條被頂起太多了導致無法正確對上小齒片的齒槽

這不僅意味著SRAM飛輪的變速阻力較大、噪音明顯，并且還會導致齒片和鏈條的磨損加劇。雖然說可能磨損后的形狀，可能變速就更加順暢了（嗯？這就是傳說中的磨合嘍？）但是在好幾千塊的飛輪上還這么糙，是真的有點一言難盡……

最后補充一下，Shimano的解析視頻里，變速時間的定義是從鏈條遇到變速點開始、到完全滑入下一級齒片結(jié)束的，而我上文提及的變速時間，是從用戶按下控制按鈕開始、到鏈條遇上第一個變速點所經(jīng)歷的時間。這兩者并不是一回事。在絕大多數(shù)時候，用戶所感知到的變速時長，是從按下按鈕、到鏈條滑入下一級齒片結(jié)束的，也就是以上兩者總和。這個時長對于降檔而言，從HG技術(shù)出現(xiàn)之后就只取決于飛輪轉(zhuǎn)速和齒數(shù)差，而升檔則是因為鏈條會發(fā)生錯位滑動從而在一個比較大的時間范圍內(nèi)波動。直到HG+技術(shù)出現(xiàn)，才讓升檔變成和降檔一樣，只取決于飛輪轉(zhuǎn)速和齒數(shù)差。

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