自行车中轴标准完全指南

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【导读】不久以前，挑选中轴时的主要考虑的还仅仅是五通宽度和轴芯长度，偶尔会出现英规或意规的问题。但现在前，好像有多少个单车品牌，就有许多少种中轴规格了，而且似乎每家都宣称他们的是最好的。

      这里列出了目前市面上主流的中轴系统，并介绍了它们的优点、缺点、兼容性建议，以及它们各自的支持者的一些说法。

      传统螺纹中轴

      BB90/BB95

      PF86/92

      BB30

      PF30

      BBright

      BB386 EVO

      不同规格之间的转换

      为什么会有如此多的中轴标准？

      传统螺纹中轴系统

      事实上，它们可以追溯到20多年前Craig Edwards的老款Sweet Wings牙盘以及Alex Pong开创性的Magic Motorcycle。想法非常简单：就是将轴承移到五通外面，这样就可以使用更粗的轴心。当前，24mm（轴心直径）是普遍接受的标准，相对来说，17mm的方孔中轴就细多了。伴随着XTRM960系列在2003年的问世，Shimano将Hollowtech II这一概念推广开来，——时至今日，这似乎仍是黄金标准。事实上，尽管有许多选择，Santa Cruz等公司仍继续使用这一标准。




【图片说明】直到去年，Canyon仍在其顶级的UltimateCF SLX公路车架上使用螺纹中轴

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“螺纹中轴兼容最广最多的牙盘，而有些压入式中轴则是出了名的‘吱吱作响’，” Santa Cruz全球市场经理Will Ockelton告诉本站。“压入式中轴需要特殊的安装工具，绝大多数消费者并没有这些工具。而且按照建议，安装几次后就得更换轴承（或者轴碗）了。我们大多数的车子都提供ISCG耳片，但是对于个别没有的，螺纹中轴仍然可以安装导链器。”轴承、密封圈、中轴制造商Endoro的总裁Matt Harvey说：“螺纹中轴很棒，因为它将轴承与车架分离出来。”“因为有铝制的表层和螺纹，我们可以用刀具去洗牙。轴承安装孔通常都已经做成正圆。它外面有机械加工的铝制的轴碗。如果轴承孔过紧了，你可以根据情况进行打磨。最后将中轴拧紧到车架上。据我所知，你不能在碳的五通上使用平面铣刀或者车刀。”

      优点: 易于在家中维护；工作面可以经常加工；海量的零件和配件可选

      缺点: 比压入式系统重一点；车架需要设计相对小的五通直径和宽度

      兼容的牙盘: 标准的24mm外挂轴承系统     (Shimano Hollowtech II, SRAM/Truvativ GXP, Campagnolo Ultra-Torque, FSA     MegaExo, Race Face X-Type, etc), 方孔, 花键, BB386 EVO

      BB90/BB95

      2007年Trek在改进的Madone车架上引入了BB90标准，紧接着又推出了山地规格BB95。不同于先将卡式轴承压入铝制轴承套，再将轴承套拧到车架上的做法，Trek取消了中间环节，将轴承直接压入车架。碳架五通处与轴承套一体成型，以节省重量；公路车五通宽度增加到90mm，山地的增加到95mm，给了车架管和转点更多的发挥空间。




【图片说明】BB90系统使用的轴承以及轴承所在位置都和传统有牙五通系统一样

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“最大的优势在于车架刚性更好了，”Trek山地车产品经理JohnRiley说。“另外，BB90/95通过把传统的金属轴承套换成了集成在碳架内的轴承孔，从而提供了一个整体的轻量化解决方案。它还提供了简化的安装工艺。”除了取消轴承套，BB90/95系统和传统的有牙五通功能上相同，使用以前的轴承，轴承位置也相同。牙盘兼容性没有变；虽然，你没法再使用那种安装到中轴上的导链器了。

      优点: 比传统有牙五通规格的中轴系统轻，但仍然保持宽泛的兼容性;提供了更宽的五通宽度，但没有影响曲柄的距离

      缺点: 不能使用安装在中轴上的导链器；五通宽了，但是直径依然小；需要单独的轴承压入工具和压入工序

      兼容的牙盘: 仅标准的24mm外挂轴承系统

      PF86/92

      Scott、Giant、Pivot及许多其他厂商使用的PF86/92标准和Trek的BB90/95系统很接近。该系统使用的轴承和轴承所在位置还是和传统有牙五通系统一样，仅仅是轴承要先被套进复合材料制成的轴承套中，然后再压入车架里。该系统的优势和BB90/95系统也相似：提供了更宽的五通宽度但是没有影响曲柄间距，外加比传统有牙五通系统的铝制轴承套更轻量。从制造商的角度看，PF86/92系统的尺寸公差要求不如BB90/95的那么严格，因此把它安装到铝制车架中更为容易。只要五通两端同心，直径对了，表面平行，五通宽度合适，就放心装上吧。“这项技术让我们可以提高踩踏效率（在某些车架上比使用传统有牙五通系统提升达10%），”Giant全球营销总监Andrew Juskaitis说。“并且，（PF86/92）不太受制于尺寸公差，五通宽度有+/- 0.5mm的偏差完全没问题。”




【图片说明】Giant就是使用的BB86五通系统

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Scott美国市场营销和公关总监Adrian Montgomery对他们公司选择PF86/92系统而不是其他阐述了相似的理由：“我们可以制造五通更宽的车架，因而可以加粗连接到五通的车架管，以加强整个结构的刚性。我们不需要生产自己的牙盘中轴就可以达到这个效果，因为这个标准采用了和有牙五通系统相同的轴心。因为安装在五通外侧的合金轴承套被去掉了，所以这套系统更轻。另外，制造压入式中轴的成本也更少。你问缺点？我看不出有什么缺点。”

      优点: 和BB90/95系统一样

      缺点: 和BB90/95系统一样

      兼容的牙盘: 标准的24mm外挂轴承系统,     BB386 EVO

      BB30

      近些年一些公司已经进行过更改中轴规格的尝试（Gary Fisher、Klein、以及Merlin，这里仅举三例），但事实上直到Cannondale公司将它们当时所拥有的专利“BB30”系统开放之前，事情的进展一直是停滞的。BB30的卡式轴承直接压入精密配合的五通，就像Trek的BB90/95系统一样——虽然是多出了两对卡簧。但这里是五通和轴心的直径增加了，而五通宽度不变。该系统关键的优势是轻量，这归功于增大到30mm的铝轴心以及单独的轴承套的取消。另外，由于五通宽度仍然是68mm，牙盘可以制造成与五通留有更大的间隙——或者，根据设计制造成更窄的踩踏宽度（通常叫做Q值）。




【图片说明】良好的BB30系统需要五通内部大量细致的机械加工

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“创意就是，由于Cannondale已经掌握了车架和牙盘二者的制造，我们可以应用系统整合方法去设计优越的解决方案，哪怕意味着不再依靠传统的工业标准，”Cannondale研发副总裁ChrisPeck说。“（优势就是）更轻更具刚性的牙盘和30mm的合金中轴轴心；五通处有更多的空间，来装配（焊接）更大的下管、立管和后下叉；五通重量非常轻。”

      “（我们的）HollowgramSiSL2牙盘加上SpideRing齿盘仅重484g。相比之下，新的Dura-Ace 9000重大约678g（我们评测中的记录是637g，编者注）。除了重量，BB30的另一个优势就是刚性。通过加大轴心直径，中轴的抗扭强度增强了，而扭转正是牙盘大部分挠度的来源。粗略地讲，从脚踏测量到的整个挠度的70%来自于轴心的扭转。”

      然而，BB30五通确实需要更严格的公差标准才可以工作良好——这意味着生产成本更高。而且，除了一个明显的例外——Felt的产品使用碳中轴套——BB30通常要使用铝制中轴套压入五通，或者碳车架的五通已经做过处理。

      优点: 重量轻; 更加能抗轴心扭转；牙盘-轴承间隙加大；五通和轴心直径加大；具有使牙盘Q值更窄的潜力

      缺点: 五通只有68mm宽度；金属和金属的连接面容易异响；需要特殊的轴承压入和压出工具；制造公差要求高；轴承安装面在制造之后难以铣削加工

      兼容的牙盘:     BB30, BB386 EVO, 标准的24mm外挂轴承系统,     Specialized OSBB, BBright

      PF30

      SRAM针对BB30系统的公差太小和与之相关的制造成本高的问题，在2009年推出了Press Fit 30系统。正如PF86/92一样，PF30与BB30类似，有着同样的轴承和轴承位置，但是增加了一层中间的复合物轴承套，这样就可以降低车架公差要求。不出所料，PF30获得了业界广泛的关注，尤其是小型厂商，他们承受不住高的次品率。

      “我认为（该系统）更大的意义在于生产工艺的简化，”宾夕法尼亚定制厂商Engin Cycles的Drew Guldalian说道。“镗出一个标准的BB30的五通孔不是不可能，但在我看来，从制造商创造价值获得利润的立场出发那是不现实的。”

      “PressFit30系统使用了相同的技术，也就是同样大的轴承装在车架内部同样的位置。但是该系统利用了尼龙的优势，这样厂商就有了更现实的公差要求。”

      “由于使轴承插入塑料轴承套，更易于和车架配合，并且不用和单独的轴承一样精密，PressFit 30系统本质上提供了BB30系统所有最显著的优点，还降低了五通区域的机械加工精度，”SRAM传动系统产品经理Chris Hilton补充道。“PF30中轴系统同样有着一体的密封系统，这将有助于延长轴承寿命。”

      Cannondale的ChrisPeck给本站提供了技术细节。BB30的轴承孔公差要求是41.96 +0.025/-0mm（也就是说轴承孔可以稍微大一点，但是不能小了），PF30的轴承孔公差要求是46.00 +0/-0.05mm，精度要求正好降低了一半。

      根据Specialized前沿技术研究总监Chris D’Aluisio的说法，该公司的OSBB系统和BB30或是PF30几乎一样，但是有一些关键处不同。

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      【图片说明】Specialized的OSBB系统


      “使用薄壁铝轴心的时候，30mm轴承是个好选择，”他说，“牙盘需要将转动传递给轴心，较窄的轴承间距（相对于外置轴承系统）与碳牙盘配合表现良好。OSBB系统基本上和BB30相同，但是有一个略小更严格的公差，还有0.5mm的挡圈间距不同。两个系统的牙盘是相兼容的。”

      D’Aluisio甚至强调说OSBB系统提供相对于有牙五通的校准优势。

      “（OSBB系统和有牙五通系统的）公差要求没有大的差别，但是测量（加工）的方式却有很大不同。它们都需要校准同心度和与车架的相对位置。但是有牙五通需要从两侧进行切削，然后花很多时间来校准使两侧孔同心，这就是一个劣势。反观我们的OSBB系统，只需从一次性从一端切削即可——圆孔很方便测量。”

      优点: 和BB30系统相同，但是成本较低，安装更简单方便，还具有在轴承套中装入附加的轴承密封总成的潜力

      缺点: 五通也只有标准的68mm宽度；需要特殊的轴承取出/压入工具

      兼容的牙盘:     BB30, BB386 EVO, 标准的24mm外挂轴承系统,     Specialized OSBB, BBright

      BBright

      讲到这里，我们介绍过的所有中轴配件里都包含了安装在相对于车架中心线对称位置的一对轴承。然而，在2010年Cervélo带来了BBright中轴系统，打破了这个戒规。

      BBright继承了PF30系统的30mm铝制轴心，卡式轴承和驱动侧的轴承安装位置——并且事实上轴承套也和PF30的一样。

      但是，非驱动侧的轴承被向外推出了11mm——位置和传统外挂轴承系统、BB90、PF86系统的轴承位置相同了。这一点让BBright像个两大被广泛接受的系统的混合物。

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      【图片说明】Cervélo在R5ca上引入了BBright中轴系统


      “BBright系统因为外移的轴承套而多出了11mm的空间，这允许设计者加粗连接到五通的车架管：比如下管、左后下叉和立管，”Cervélo竞赛工程师Damon Rinard说，“所有这些都可以加宽11mm了。拿后下叉的情况来讲吧，这差不多使得关键的高度受力的部位（即后下叉和五通的连接处）加宽了一倍，进而使得刚性增加了数倍。”

     “这种设计所导致的惯性力矩的增加使我们获得了很大的刚性和强度，以至于尽管左后下叉更具刚性和强度，重量反而比右后下叉还要轻，”他继续说道，“因为无论加强哪根后下叉的刚性都会增强整个车架的刚性，最后的结果就是车架五通刚性的质的提升，以及车架重量的少量减轻。”

      同时，Rinard还坚持称改进的轴承间距不会造成功能的损失。

      “性能的提高没有额外改变基本的几何尺寸：左轴承还在原来的位置（针对传统外置轴承而言）；只是铝制轴承套换成了碳制的。并且由于轴承在原来的位置，左牙盘的位置完全没有变，所以Q值也没有变。车手的双脚踩踏在和原来完全一样的地方。”

      从一开始，Cervélo就把BBright作为一种开放标准，所有厂家都可以进入该阵营。不过虽然它看起来有良好的工程意义，其他的厂商并没有迅速跟进。当前，除了Cervélo，只有Open使用这个系统，Open是Cervélo的联合创始人Gerard Vroomen开办的山地车公司。

      优点: 在理论上比BB/PF30系统刚性强，并且没改变其他性质；良好的牙盘兼容性，比制造有牙五通或者BB30系统更便宜

      缺点: 寿命上有点可疑；需要特殊的轴承取出/压入工具和

      兼容的牙盘:     BBright, BB386 EVO, 标准的24mm外挂轴承系统

      BB386 EVO

      BB386 EVO是所有在这里介绍的中轴系统中最新的标准，它将加大尺寸的法则发挥到了极致。轴承有着和传统外挂轴承、BB90/95以及PF86/92标准一样的标称间距（在五通宽度方向），但是它使用了BB/PF30系统30mm直径的轴心。由于刚性和横截面尺寸直接相关，所以从理论上说BB386 EVO系统提供最高的刚性就不足为奇了。它有着最宽和最大直径的五通，这正是车架设计者们所梦寐以求的。此外，BB386系统使用和PF30以及BBright一样的轴承和轴承套，还有一样的制造公差和安装工具。

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      【图片说明】BB386 EVO系统使用和PF30一样的轴承套


      “（BB386EVO系统）更宽了，这在加强五通/后下叉区域的刚性和强度方面给了我们（设计者）巨大的机会，”BH总裁兼CEO Chris Cocalis（Cocalis还在Pivot公司担任同样的职位，Pivot的车架采用更适合山地车的PF92标准）说，“有了更大的驱动截面刚性，还有更多设计自由度，可以调整碳架管材连接部位以获得更好的骑行质量。”

      “对我们来说，该系统相对于传统有牙五通和标准BB系统没有劣势。我们有能力制造全碳的五通，不加任何的金属，这让我们获得了更强更轻的车架结构。”

      “用我们的制造方法，我们在公差控制方面没有任何问题。该系统不是为了降低成本而设计，但是它没有在车架里装入一个铝制的五通，矫正表面和螺纹的工序相对低成本，并且很可靠。”

      牙盘兼容性则是BB386 EVO系统的又一个强项。尽管尺寸巨大，五通仍旧兼容大多数现在的牙盘配件，除非是那些专门给BB30/PF30或BBright系统设计的。

      “BB386EVO系统的牙盘兼容几乎所有五通标准（英规螺纹、BB30、PF30、BB90），”FSA的Jason Miles说，“我们近期制造了能适应英规螺纹、BB30和PF30标准车架的以及在BB90中轴上工作的中轴或转换件。BB386 EVO标准的车架应当兼容几乎所有的牙盘。我们当前制造了配合Shimano、Campagnolo和SRAM 24mm轴心牙盘的转换件。”

      虽然该标准的车架应当是比符合BB/PF30标准的或有牙五通的车架刚性强， Miles承认BB386 EVO系统的牙盘实际在刚性上却略有倒退，但那仅仅是脱离整个系统单看牙盘的时候（才得出这种结论）。曲柄更直的牙盘也比那些略窄的标准牙盘与脚的间距更小。

      “因为曲柄更直，所以它们可以比BB30系统的牙盘更轻，”他说，“但是因为BB386 EVO系统的轴心更长，所以刚性不如BB30的中轴。不过，整体的刚性并不是只取决于曲柄。当考虑到刚性的因素中还有更宽的五通时，当BB386 EVO系统的车架配合BB386 EVO系统的牙盘，其整体的刚性将是最强的。”

      优点: 理论上的车架刚性是最强的；降低了制造成本；宽泛的牙盘兼容性

      缺点: 牙盘-轴承间隙并不如BB30系统好；需要特殊的轴承取出/压入工具

      兼容的牙盘:     BB386 EVO, 标准的24mm外挂轴承系统

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我买了什么系统，换零件时就只能用这种系统的了吗？

      正如你可能已经在前文的注脚里注意到的，大多数中轴标准都提供了很宽的牙盘选择范围。并且无需惊讶，好几家公司已经准备好帮助您换零件了。

      当前，在搭配转换领域的厂商们有WheelsManufacturing、Rotor、Praxis Works，甚至还有第三方分销商的自有品牌，比如Quality Bicycle Parts的ProblemSolvers。



      【图片说明】许多中轴转换套可供选择


      在系统之间转换通常是需要一些类型的转换件的。或者，在理想的情况下，中轴总成可以直接从一种系统转换到另一种，比如Praxis Works出色的BB/PF30转24mm传统外挂轴承中轴。

      虽然如此，总体上方针是相同的：尽量使需要用到的零件数量最少。组装在一起的零件多了，就会导致公差累积，并增加界面之间产生的异响。

      为什么有那么多的标准？

      本身有牙五通系统并没有什么问题，并且值得注意的是没有其他系统的厂商认为传统的外挂轴承系统有致命缺陷。但是，他们提到了传统标准对于车架设计的固有限制，正是基于这一点，很多厂商特别是那些努力探索前沿技术争做先锋的厂商继续拥抱无牙系统。

      厂商如何决定着手做这件事呢——准确地说是他们想要什么样的设计特性——才是真正的问题，因为每家都似乎有自己的想法，但目的却是统一的（更轻，更具刚性，制造成本更低）。

      “中轴系统标准的‘大爆炸’反映了各家车架和零件厂商丰富的设计目标和制造能力，”Shimano美国公关代表Eric Doyne说道。“Shimano观察并评估了使消费者能够方便地买到像中轴这种易耗品的重要性。”

      “标准的多样化对于消费者或者经销商来说不是什么好事，”Doyne接着说道。“本质上是自行车厂商在驱动这些标准。有牙五通系统没什么限制——它们可以方便地在车店清洗和修补，并且不影响轴承总成。”

      至少，在概念上我们涉及到的所有的系统都功能健全。但是放宽公差的实际情况会产生别的问题。例如，除了Shimano、Rotor、Specialized，以及一些FSA的型号使用可有效调节的牙盘间隙设计，大多数其他的系统都需要波浪形垫圈或者可压缩垫片来解决固有的五通宽度公差问题（Magic Motorcycle重新用回了精密的薄垫片，一些第三方配件厂商为现在的牙盘提供了类似的系统）。

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      【图片说明】中轴标准的大发展带来了新的配套工具的生产需求


      安装得当的东西就会工作良好。如果没有正确安装的话，你可能就会遇到使用中受力后的横向游隙（可能会掉链子）或者轴承承受了过大的预压（会减少轴承寿命）。密封性也是个问题。在设计良好的情况下，集成的轴承套和轴承系统至少可能会有良好的抗拒尘土和潮湿的能力。但是仅仅依靠压入车架的轴承（自身防水）的中轴系统有时候会碰到典型的轴承衬套本身的密封性不足的问题。有的系统甚至带给了车手特殊标准的优势。比方说，BB30系统提供了最窄的Q值，但是更宽的五通可以带来更宽的后下叉间距，给了山地硬尾车和CycloCross车架更大的轮胎间隙。最后，还有美学的考量。公路车厂商经常被BB30系统所吸引，他们看中了平滑、消瘦的造型元素。而小的以钢架为主的厂商则可能更青睐有牙五通系统，因为他们喜欢更成比例的造型。碳纤车架厂商寻求刚性指标的最大化（或者刚性重量比的最大化），一般来讲他们仅仅考虑怎么能做得尺寸更大。

      至于说什么系统“最好”，答案很简单：看情况而定。


来源：James Huang 作者：赵博(译)