自行车花鼓设计之 轴承支撑结构的变迁

　　而轴心口径的增加也意味着必须使用更大的轴承。但是从图4可以看到，更大的轴承却会增加不少的重量。为了不增加重量，花鼓厂商不得不使用更薄的轴承，而这却导致了花鼓能承受的载荷明显下降，并且耐用度也堪忧。

　　Figure 10 为了降低重量，多数的花鼓品牌都在高端系列上使用更薄的轴承——一个相当方便快捷的方式，可是却付出了耐用性的代价。

　　也许有人会说，“即使是68系列轴承的动载荷能力也有200kg左右啊？这已经绰绰有余了吧？”

　　虽然200kg已经远超出了骑行者的体重，但是实际的情况却是，在骑行中轮组受到路面的不断冲击，传递到轴承上的瞬间载荷可以轻易超越轴承的承受能力。这也是为什么台湾产的花鼓绝大多数都不耐用的原因——一小部分原因是防水结构不好，而最大的原因往往是轴承在冲击中损坏。人们常可以感觉到即使从来没有在雨天使用这些花鼓，但是它们的轴承还是在几百公里的骑行后便变得不润且有颗粒感。

　　相较之下，轴承分置两边并且滚珠直径较大的shimano花鼓（当然也包括早期的Campagnolo和Suntour花鼓……可惜Campagnolo现在已经把结构改掉了，Suntour已经不入流了），一向拥有无敌的耐用度，笔者曾经保养过一个有十年历史的6500花鼓，已经使用了十几年且从未拆开维护过，当打开轴档之后发现里面的黄油居然还保持有Shimano“神油”特有的绿色，简直是叹为观止。

　　粗略地做了一个FEA的对比。模拟轴心外径为15mm，厚度1.5mm，长度120mm，忽略快拆压力，竖向载荷45kgf（大概相当于人+车70kg的情况下，后轮的典型受力），分别模拟了支撑点离中心35/12.5mm，和48/45mm两种情况：

　　Figure 11 轴承间距为35/12.5mm的情况下，轴心发生的形变量。最大形变量约为0.025mm，模拟图作了100倍的放大。

　　Figure 12 轴承间距为35/12.5mm的情况下，轴心所受的应力。最大应力约为33.7Mpa（对于花鼓上常用的铝合金，因应不同牌号和热处理方式，其屈服强度在250-500Mpa范围内）。

　　Figure 11 轴承间距为48/45的情况下，轴心发生的形变量。最大形变量约为0.002mm，模拟图作了100倍的放大。

　　Figure 12 轴承间距为48/45mm的情况下，轴心所受的应力。最大应力约为12.6Mpa。

　　一部分有“追求”的（或者说是……有良心？我也不知道怎么形容:P）也意识到这在力学范畴上说是一种很糟糕的设计，从而费尽心思地把右侧轴承往右移。支撑壳体的结构在近年也大有卷土重来之势。

　　Figure 13 mavic的花鼓一向都沿用支撑壳体的设计，但是为了让其容身于塔基内部，塔基的内侧轴承不得不使用了一个尼龙滑动轴承，壳体上用的轴承是小而厚的型号，轴心分成两段，右段是一个钢质的小口径边塞，并且由于驱动结构仍然做在壳体上，壳体的厚度也是相当厚。这让Mavic的花鼓难以减重，算不上一个成功的设计。

　　Figure 14 Easton最近发布的echo系列花鼓重新起用了支撑壳体结构，从而一扫以往R4花鼓轴承寿命极差的坏名声。其驱动结构改为做在塔基底部，从而使得壳体的厚度能够减小，既保证了轴承耐用度，又确保了轻量化。

　　Figure 15 Chris King花鼓引以为豪的Drive Ring结构。其巧妙地把行星齿轮机构放置在轴壳右侧轴承的左边，避免了DT花鼓上行星齿轮占用轴壳右侧大量的宝贵空间的缺点，增加了花鼓的寿命，而且还获得了一种独特的响声。

　　Figure 16 散装花鼓领域的厂商其实从未落后过——alchemy最新的ORC-UL花鼓，直接把右侧支撑轴承放在了整个塔基的右边，通过可拆卸的支撑壳体固定在轴壳上。因为轴承是如此的靠外，其得以使用直径为11.6mm、厚度仅有1.3mm的轴心。这种巧妙的设计令其重量降到了195g之谱，并且防水性和耐用性在散装花鼓市场上可算是首屈一指。当然其高达180/440美刀的售价也让国内消费者望而生畏：“为毛我要用10倍的钱去买一个看上去和久裕没啥区别的花鼓？”呵呵。

　　Figure 17 至于极端轻量的领域还是老样子。Tune通过把右侧支撑轴承和塔基轴承二合为一（该轴承被称为XOT轴承），令支撑点右移——不算是一个彻底的方法，但是好歹也有点用。

　　总而言之，虽然花鼓内部的结构往往难以被一般的消费者所了解和分辨，其反映到表面上就仅剩下秤上的重量，以及难以被量化讨论的耐用性而已。厂商在这方面投入的研究，往往比不上在花鼓外壳、轮圈、辐条上的修改来得吸引眼球，但是其实这方面的改进一直都是“暗流涌动”，一直都没有停止过。反观一些台产的花鼓，只会简单地通过压榨轴承尺寸的方式来减重，导致了秤上数字漂亮但是耐用性完全说不过去的境地，跟国外的品牌在设计水平上的差距越来越大，只能靠低价冲击市场。这种状况真的值得业内人士的反思。

　　（来源：philipeleven的新浪博客 ）