自由輪
自由輪（也稱為塊）由單個鏈輪或安裝在主體上的一組鏈輪組成，該主體包含內部棘輪機構並安裝在螺紋輪轂上。根據製造國家的不同，螺紋後輪轂有不同的螺紋樣式，最常見的是法國和英國螺紋。英國C.E.I. （Cycle Engineers Institute）執行緒被採納為國際標準，稱為B.S.C. （英國標準周期）。它是一個標準化的右旋螺紋（1.375 x 24 TPI），標準飛輪擰在上面。這允許不同品牌的自由輪安裝在不同品牌的輪轂上。
多鏈輪飛輪設計的主要缺點是驅動側軸承位於飛輪的內側，並且隨著時間的推移增加鏈輪，使軸承更遠離驅動側軸支撐。這導致更多的彎曲應力施加在軸上，該彎曲應力可以彎曲甚至斷裂。直到20世紀80年代後期，多速高速腳踏車在高質量的高端腳踏車中很常見。Suntour - Maeda Industries（日本）推出了一種緊湊型6速飛輪，它減小了鏈輪之間的間距，與標準5速飛輪的寬度相同，但需要比標準更窄的鏈條。這個概念被歐洲飛輪製造商Regina（義大利）和美拉德（法國）複製。隨著多個飛輪上鏈輪數量的增加，集群在物理上變寬，freehub設計克服了螺紋輪轂的軸/軸承問題，並開始取代飛輪設計。很難在超過七種速度的新腳踏車上找到一個飛輪。一些新的單速 - 特別是BMX和公用腳踏車 - 以及低端多齒輪腳踏車繼續使用自由輪製造和銷售。
踏板力將自由輪擰緊到輪轂上，因此無需安裝任何工具。當鏈輪逆時針轉動時，棘輪機構可防止自由輪鬆動。可以使用許多特定的自由輪移除工具中的一個從輪轂中移除飛輪，所述自由輪移除工具接合自由輪的外側端上的花鍵或一組槽口。由於在踩踏過程中收緊飛輪的大扭矩，拆卸通常需要相當大的努力，並且一些自由輪不能完整地移除。在安裝之前，飛輪螺紋上的潤滑脂有利於將來移除飛輪。
Cassettes
Cassettes與自由輪的區別在於，Cassettes具有一系列直的花鍵，這些直的花鍵形成鏈輪和盒式兼容轂之間的機械連線，稱為freehub，其包含棘輪機構。整個盒子通過螺紋鎖環固定在輪轂上。 20世紀80年代末和90年代初期的一些盒式系統使用帶螺紋的小鏈輪固定在較大的花鍵鏈輪上。安裝時，Cassettes類似於自由輪，但在拆卸時它們明顯不同，因為它們不包含飛輪的內部棘輪機構。
Cassettes中的鏈輪通常由三個小螺栓或鉚釘固定在一起，以便於安裝。這些鏈輪和墊片在從freehub主體上拆下時保持正確的順序和位置。當由於磨損需要更換鏈輪或者用戶希望改變可用的齒輪比時，僅更換鏈輪而不是棘輪機構。Cassettes還允許使用齒數較少的鏈輪，如微驅動系統。
被稱為自由支體的棘輪機構在大多數輪轂上仍然可以更換，但是形成輪轂的結構部分。Cassettes系統的主要優點在於，驅動側軸承可以靠近框架，而不是朝向飛輪後面的軸的中心。這大大減少了後軸上的應力，使得彎曲或斷裂的車軸極為罕見。
自20世紀70年代後期推出以來，Cassettes已被用於越來越多的腳踏車，從高端開始，隨著時間的推移變得越來越便宜。絕大多數的derailleured腳踏車都使用這種新設計。
鏈輪的數量和寬度
隨著時間的推移，cogset中的鏈輪數量從第二次世界大戰前的三個或四個增加到五十年代到七十世紀七十年代的五個，在現代腳踏車上發現的八個，九個，十個，十一個或十二個。隨著更多後鏈輪的加入，組合變得更寬，鏈輪間距更窄。為此騰出空間的方法之一是車軸長度（測量為鎖定螺母距離 - O.L.D. ）增加，後輪驅動側需要更多的盤子，螺紋輪轂使車輪在車架中居中。螺紋輪轂上的輪轂法蘭間距沒有縮短，而是軸長從120 mm O.L.D.增加。（五速/緊湊型六）至126 mm O.L.D.（六速/緊湊型七）至130毫米O.L.D.（螺紋七速）用於公路腳踏車。MTB後部間距通常為135 mm O.L.D.從1978年開始引入的Shimano卡式輪轂的另一個優點是後輪轂法蘭比螺紋輪轂更寬，因此構造了更堅固的輪子，盤子更少，並且沒有增加軸承應力或軸故障的問題。
在引入分度換檔之前，五速或緊湊型六個飛輪的寬度約為32毫米;索引換檔的引入據稱使標準化的鏈輪間距成為必要。Shimano和Campagnolo都提出了獨立的標準，隨後SRAM在Shimano的鏈輪間距和卡匣寬度方面處於領先地位。早期Shimano六速和七速磁帶的寬度為36毫米，早期八速寬度為40毫米。然後Shimano再次改變並標準化了41.5毫米和第二代七速到38毫米的8-11速卡帶。將盒式輪轂上的鏈輪托架加寬到41.5mm導致輪轂凸緣之間的距離減小。
對於Shimano和SRAM，盒式磁帶間距如下所示。早期的Shimano七速磁頻寬36毫米，鏈輪間距為3.65毫米，但槓桿和後驅動器與後來的Shimano七速磁帶不兼容，後者寬38毫米，鏈輪間距為3.2毫米。與第二代Shimano 7相比，八速卡頻寬41.5 mm。這導致功能兼容的變速器，但是特定的自由支撐體，或者需要在八速輪轂上使用帶有七速盒的間隔器。八速和九速磁帶和自由體具有相同的寬度（41.5毫米），而九速的鏈輪更靠近;因此，移位器不兼容，但它們使用相同的freehub體。十速磁帶比8/9略窄，所以它們適合那些freehubs，但需要一個墊片，相反，八/九速磁帶不適合十速freehubs。
這種進展提供了更精細的齒輪比調節，但是由於鏈條的所謂“拉伸”，使用更薄的金屬部件具有縮短鏈條和鏈輪壽命的作用。這是由鏈條的承載表面的摩擦磨損引起的，這導致伸長。因此，九速系統的鏈條和鏈輪需要更頻繁的更換而不是八個。輪轂法蘭的變窄在車輪中產生了更多的盤子，如果所有其他因素相同則會削弱車輪但是，輻條和輪輞的強度和可靠性的改進不僅僅是平衡了這一點，而且儘管增加了盤子，但車輪強度通常更高。
改進
換檔斜面是複雜的齒形輪廓，位於後鏈輪和前鏈輪中，設計用於在換檔過程中拾取和拉下鏈條。 它們允許在比以前更大的負載下進行換檔，並且換檔更平穩，更清潔。 不同的系統分別是Shimano的Hyperglide，Campagnolo的UltraDrive和SRAM的OpenGlide。 鏈條本身是專門為易於換檔而製造的，並且與特定製造商的換檔坡道接口; 使用不同類型的鏈可能導致次優的移位。
