1992年,Shimano开始为大众带来密封轴承中轴,并在1996年推出Octalink,这是一种更大直径的曲柄轴心,带有全新的曲柄接口。与此同时,Magic Motorcycle 开发了全新的额外置式中轴,为使用更粗的轴心奠定了基础。
随后是Shimano Hollowtech II 曲柄在2003年亮相,将轴心集成到曲柄中,这基本上也迎来了当前“中空”曲柄设计的时代。从那时起,曲柄的重量、刚性和可靠性得到了改善,而它们也变得更易于安装和维修。Shimano这一中轴系统的特点是:轴心为中空钢制,直径为24mm轴心与培林分离,培林外置,培林为两颗6805。通过培林外挂,使得培林间隔从原来的68mm(BSA公路)增加到了86.5mm(山地为91.5mm),此举减少了培林的压力,使得培林寿命增加。中轴系统的总长变成了90.5mm,这意味着Q-FACTOR会比原来的中轴系统更宽了。而这对部分骑手来说,会是个问题。
一体式中空中轴是目前使用范围最高的中轴规格,其拥有着安装方便(从安装方式上分为旋入式和压入式。两种中轴使用的车架无法通用),保养方便,重量轻,故障率小,刚性好,防水性佳,的特点,但也存在着规格多难以兼容的缺点,许多不同的车架和牙盘都需要不同的中轴去配合。
从安装方式上分为旋入式和压入式。两种中轴使用的车架无法通用。
Q值:指的是左右曲柄中心点间的宽度,是选用牙盘和中轴时的重要参数
轴心直径:指连接左右曲柄的轴心外径,一般有30mm,24mm,25mm,22mm,50mm,29mm。这是你选用牙盘的关键数据。在下文会详细解释(又给自己挖坑)
目前五通的设计规律:直径增加,宽度增加,这大大增加了曲柄和车架的侧向刚性。
2001年,Cannondale就联合FSA,在CAAD 6车架上推出了BB30压入式中轴,使用的就是最经典的BB30结构,宽度为68mm,内径为42mm,使用两个C型环作为限位,直接将轴承压在车架五通上(碳架则需在五通粘个铝合金轴套)。这样就可以使用30mm铝合金轴心的BB30牙盘,给牙盘带来更好的抗扭刚性,并且更小的Q-Factor更易于发力。除Cannondale自家的HollowGram曲柄和FSA外,SRAM也快速跟进了这个规格。SRAM公司针对BB30系统的公差要求高和与之相关的制造成本高的问题,在2009年推出了Press Fit 30(PF30)系统,它和BB30有着同样的培林尺寸和培林位置,但是增加了一层中间的复合物培林套,这样就可以降低车架公差要求,有利于更多小规模的车架厂商加入这个阵营。然后canondale推出了一些BB30的衍生型号如BB30A,PF30A,BB30A-83,PF30A-83。PF30A具有与BB30A相同的不对称73mm宽度,但具有PF30和46mm的直径。而BB30A-83类型则是具有额外10mm的宽度,以提供更多的轮胎间隙。以上所有型号Cannondale都在使用。不管是BB30A 还是BB30A-83,Cannondale 都会在车上使用相同的 BB30标志。BB30的培林孔公差要求是41.96+0.025/-0mm(也就是说培林孔可以稍微大一点,但是不能小了),PF30的培林孔公差要求是46.00+0/-0.05mm,公差要求差了一倍。顺带一提,Campy的UT牙盘对BSA五通宽度的公差要求是68mm+0.07/-0.07mm。可想而知,BB30的公差要求有多高。原本BB30的密封防水性能就比较一般,在恶劣环境骑行非常容易进水,一个不小心轴承报废之后就需要更换了。但这种轴承和轴套间“硬碰硬”的连接方式,在多次拆装之后会导致铝合金轴套磨损,从而加大公差,导致异响的产生。这也是促使PF30出现的重要原因。
那么,为什么Cannondale要以车架厂商身份费力的去推出新的BB标准呢?主要是因为当时的中轴系统以下一些问题:当时广泛使用的花键中轴突显了更大轴心与BSA五通尺寸之间的矛盾,花键中轴太重,一个差不多要260克,而方孔中轴就更重了。
当时的公路车主流车架已经都是铝架了,而提升铝架刚性的最佳方案,就是加粗车架各管的管径。但是传统BSA五通狭小的表面积显然已经是影响整个车架设计的短板了。对于竞争对手这样的“先手”,24mm轴心的“领袖”Shimano自然不会坐视不管,联合一众车架厂商推出了BB86压入式中轴,使用86.5mm宽、内径41mm的五通来弥补轴心扭转刚性的差距。并且轴承装在塑料轴套中压入车架,这种“软碰硬”的安装方式可以降低对五通精度的要求,车架厂商也可以使用全碳纤维五通来降低车架重量,同时降低成本。尼龙衬套的加入也在一定程度上降低了操作不当损坏五通和异响的几率。通过转换中轴,BB86也可以使用BB386规格的轴心牙盘。所以BB86是近年最常见的压入式五通规格。多年来,很多车友一直都误以为BB30采用30mm轴心(配合使用6806培林),是基于ShimanoHollowtech II/GXP系统的24mm轴心(配合使用6805培林)进一步改进升级而来的。这么想也很正常,毕竟6806刚好是比6805大了1个尺寸的标准工业轴承。而事实上,我们从BB30诞生年份(2001年)就可以知道,BB30从来都不是基于Hollowtech II(2003年),反而是更早于它。BB30和Hollowtech II之间没有传承关系,而是路线选择之争。为了解决问题,Cannondale这样的车架厂商选择了把BSA五通变粗,而Shimano为首的套件厂商为了向下兼容,而选择了沿用BSA,但是通过将培林外挂,把五通加长。
BB90是Trek车架专用的中轴,BB90是Trek联合Shimano在2007年的Madone上推出的压入式规格。做法十分激进,直接将轴承压在车架五通的碳纤维台阶上,并且中轴端盖与五通形成一个平面,这使得五通宽度加宽到90.5mm、内径37mm,从而得名BB90。但其兼容性很差,不能安装粗轴心牙盘。而且其配合间隙很大,有些车型中轴可以直接“放进去”,后来Trek推出了V2版,增大了0.1mm外径,但依然是亡羊补牢。
BB386是PF30和BB86五通的结合体,具有BB86的宽度。这个规格其实最早是Wilier公司最早想出来的(2010年至2011年期间,基本也就是BBright的开发时期)。在车架设计过程中,Wilier首先找到他们的主要合作方Campagnolo,问他们能不能针对BB386规格开发一款转换套,以便Campagnolo的UT牙盘可以用在新的车架上,但Campagnolo表示无法按时完成开发工作(估计精力都在PT牙盘的开发上了)。无奈Wilier只能去找FSA,看看FSA能不能帮他们开发一款适用的牙盘;而巧的是,BH公司正好也基于相同的理由找上了FSA(BH计划中的五通规格是80mm宽,和BB386还不完全一致)。FSA综合考虑下来,觉得BB386的方案通用性更强,因而同意对此进行开发,并说服了BH公司放弃他们的方案(Thank God, 否则又得多一种),一起使用Wilier的这个方案。这个规格也几乎只有willer和BH使用过,但其最大的优点实际上是牙盘的兼容性,BB386五通兼容市面绝大多数现有的牙盘,除了是那些专门给BB30/PF30或BBright系统(轴心太短)设计的。而反过来,BB386牙盘也可以应用于绝对大多数车架,除了Trek的BB90(TREK:???)。特别是对于很多使用旧款BSA五通设计的车架来说,他们只需要一个转接套就也可以用上最新30mm轴心的牙盘了。
GXP规格是SRAM的规格与Hollowtech II不兼容。区别在于非驱动侧的轴心直径是ISIS系统沿用过来的10角花键。同样有与之相匹配的中轴,GXP与Shimano采用相同24mm轴心,但两者在轴心末端有着较大的差异——Shimano 的轴心保持不变,而 GXP 的轴心缩减至 22mm,为非驱动侧的轴承提供一个台阶。
BBright又名BB79,是Cervelo和车架专用中轴 BB Right是在BB30基础上做优化。如果认真看过BB30牙盘的腿就知道,这牙盘的曲柄都外撇非常厉害,也算是小Q-factor的代价。BB Right就想两条腿都少撇一点,驱动侧的曲柄起点在大盘之外(BB30的驱动侧曲柄起始点在大盘内测,与小盘平齐)。然后五通整体往左边伸出来11mm,即五通总宽度为68+11=79mm。目前Cevelo部分车型采用此结构。BBright五通最大的问题则在于:一大票短轴心的BB30和PF30规格的牙盘就没办法用了,虽然近年的部分BB30牙盘也适当加长了轴心以适用于BBright。
关于BBright的异响案例,网络上看到的相对比较少,想来是因为Cervelo的车架加工精度比较高的缘故。但也听到有人抱怨,原厂培林套与车架外缘之间打滑而导致异响的案例。
还有BB386EVO、BB95、BB92等压入式中轴规格都是衍生规格,但目前还没有任何一个规格有统一当前市场的资本和能力。
Campagnolo在Hollowtech II推后的四年后(2007年),才姗姗来迟的将他们牙盘的中轴从方孔升级到了外挂式中轴,并取名ULTRA TORQUE(“UT”)。其特点在于:轴心采用全空心设计,材质为钛合金,轴心直径25mm。整个轴心一分为二,分别连接在两侧曲柄,两个轴心后通过端齿盘(Hirth joint)在五通中心连接,然后再用一颗10mm内六角螺丝锁定(要求扭力:50牛米)。HJ咬合的好处非常多,比如可以保证高转速大负载下的传输效率,结构简单(两个齿面,一个固定部件),力传输无延迟,自对齐(Self-centering)。而中轴的两颗培林也采用了与shimano不同的固定方案,它们在出厂时被直接固定在了齿柄和轴心连接处,而不是外挂的盖体内,旋入五通左右的两个外挂部件更像是一个衬托住培林的“空中碗”。这么做的好处在于:
1.大大简化和降低了技师和用户的工作量,因为培林出厂时就已经安装到位了;
2.轴心比shimano大了1mm,理论刚性更高了;
3. 只需要通过更换“外挂碗”,就可以让UT牙盘适用于各种不同规格的中轴(这一优点在BB30以后的年代,更是显得弥足珍贵)。
UT牙盘的缺点则在于:牙盘制造成本远高于竞争对手;因为HJ咬合这一非常规的设计,为确保咬合充分,故而对五通的宽度的精度要求非常高,例如:如果你的BSA五通宽度小于67.3mm,那么在装上UT牙盘,非常容易出现异响。
受限于UT牙盘的高成本,Campy在2011年又推出了相对低成本的外挂中轴系统,即POWER TORQUE(“PT”)。不再采用两段式的轴心设计,而是和Hollowtech II同样将其固定在驱动侧牙盘上了。驱动侧的培林设计依然和UT一样,出厂已安装在轴心末端,非驱动侧的设计同样和Hollowtech II一样,直接压入外挂壳中。原来的PT结构在拆装时非常麻烦,而且容易大力出奇迹,甚至还会需要专用工具和拉玛,新的改进版PT PLUS结构只需要一根14mm内六角扳手就可以完成拆装。而在2012年,Campy又一步推出了名为Over-Torque(“OT”)的牙盘(一共两款comp ultra, comp 1),OT牙盘系为了赶上30mm轴心的热潮,而专门研发的BB30版的牙盘组(通过换碗,也可以用于其它BB30的五通)。严格意义上说,OVER-TORQUE只能算是一个牙盘方案,而非中轴方案。
螺纹中轴主要有英规(BSA),意规(ITA),最新的T47规格和M48规格