Square Taper Bottom Bracket & Crankset 四方錐形中軸及大盤

現在大多數人的公路車上中軸 (bottom bracket, aka BB) 採用的是外部軸承*式 (External bearings) 中軸，很少是採用四方錐形軸 (square-taper spindle or axle) 的中軸。而我的兩台車都是裝Square taper BB，小藍的鋼管車也是。最近為了抓出我鈦車異音的禍首，拆裝BB跟大盤兩次，才注意到安裝上有兩派觀點。拆裝及抓異音上多虧小藍的幫忙，這裡就稍微紀錄一下歷程。

* bearings 軸承，在車界裡習慣以音譯方式來稱呼。後面就以常用”培林”來稱呼bearings。

Square Taper BB 四方錐形中軸

Square Taper BB歸類為三件式 (Three-piece) 中軸裡。我的兩個大盤都需要搭配Square Taper BB：

• Velo Orange Grand Crud 50.4BCD 採用118 mm JIS square taper: Shimano BB-UN54 & SKF BB (目前安裝此)。這兩種BB都屬於有外殼 (內含軸)，一邊直接鎖入車架，一邊轉接蓋 (Cartridges with one end flanged and threaded directly into the frame)。
• White Industries Road Crank (VBC) 採用113 mm JIS square taper: White Industries (WI) BB。這BB是兩端有封裝培林的杯蓋，無全長外殼；另有鎖環(lock ring)。

Shimano

Shimano BB-UN54 (118 mm, 295 g)。原先是搭配塑膠的adapter (就是左邊的蓋子)，因為鎖裂了[怎麼會想出用塑膠蓋呢？-_- ]，就換aftermarket的鋁蓋。UN54已經停產，取代的是鋁蓋的UN55。

這個使用過半年(曾在惡劣氣候下)，軸的轉動還很滑順，只是有點黏 (裡面油上得多？)。看不出來培林的位置(裡面？好防沙水入侵？)，也不知道如何更換培林。Shimano這類BB (UN54/55) 單價只有USD$25.95 (還看過特價只要EUR$10)，設計的理念就是用壞了整顆換掉就是。

拆裝工具是Shimano TL-UN74-S或是Park Tool BBT-22。這個在我的工具盒裡有 (另外VO crank需要Crank Puller) 。

小藍鋼管車上裝的Shimano BB-6400，是約1990左右推出的Ultegra 600系列。結構上有兩個珠碗式培林 (cup-and-cone bearings)，鎖上曲柄的軸。拆裝工具要用上lockring wrench (Park Tool BBT-7 )。

SKF

SKF的BB軸比一般的JIS要大些，因此猜是116 mm長的 (下次拆車，要拍照)，重量約300g。連同培林號稱有10年保固，單價US$149比Shimano的貴快6倍。當初買來只是為了搭配旅行車Rando Bike來使用。
(圖取自Compass Bicycle)

傳動側採用Roller培林，非傳動側的培林採用的珠子比一般用61903來的大 (4.5 vs 2.8 mm)。說其多層封裝設計的防水性比那單用塑膠蓋的 (例如下面的WI) 來得好。但看來也不是能夠自己換培林的。

拆裝工具是ISIS-type BB工具 (aka 八爪中軸工具)，也就是Park Tool BBT-18。一般工具箱沒有，還得另外買。千萬不要用單爪的拆BB扳手，很容易滑牙。

White Industries

跟TA的BB有點像，不同的是WI只有一邊 (非傳動側) 有lock ring (圖中右邊)。採用的是橡皮蓋6903-2RS規格(or 61903 in SKF)，但上面沒看出是用哪家的培林 (不像WI 後花轂培林上有寫Enduro)。

我的是鈦軸113 mm，226g (取自官網)。2014年定價USD$187。

拆裝工具是Park Tool BBT-7 (lockring wrench), BBT-22 (Shimano’s BB用的)。一般工具箱不會有BBT-7，甚至在Park Tool工具目錄裡也找不到了 (在Park Tool’s Bottom Bracket安裝說明還有寫)。安裝時，非傳動側需要用BBT-7跟BBT-22來適當地固定蓋子 (使得軸能滑順地轉動)。

固定在傳動側蓋子的軸看似拔不下來，但email詢問WI的回覆是可以敲下來的：

the fitment between the bearing and the spindle is an interference type fit and tapping on the end of the spindle will release the spindle from the cup. You probably can even use your finger tips and pull the cup away from the spindle.

Culprit of Noise? 異音的禍首?

在義大利單車旅行前，有將鈦車做些保養，包括將後輪的WI花轂裡的培林都有上油。回來後，陸續開始在騎乘時有異音。這異音發生於左腳往下踩得時候才會有的；站起來抽車也會有。換過後輪還是有，又不像是來自踏板，因此懷疑是WI大盤或是WI BB。檢查過大盤齒片螺絲有鎖緊後，就剩下BB。

其實之前騎鈦車，偶爾也是會有異音出現，還曾發生過WI大盤左邊曲柄會鬆的情況。後來用螺絲膠來加強固定，異音好像也就消失。在義大利騎車時有時候也會有，但那時候還以為是貨架造成的。等貨架拆除，這異音仍然不除，尤其在爬坡時更是擾人。

之前檢查WI BB，只有單純用手轉動軸看滑順度，看來沒問題。但這次 (2015/03) 拆解時才發現，裡面的油都快乾了且傳動側培林裡面還生鏽了！ 從2012年八月中開始使用，約1,3000 km里程數，歷經三次大颱風及數次雨中騎乘，我又沒細心保養當然被我操壞了。

先清理重新上油，裝回BB跟大盤再試。第一次騎寶山鄉路 (33 km)，沒聽到擾人的異音。第二次騎寶二水庫，在上水庫的最後一個坡及環湖時，異音開始了。 第三次騎到花園部落時，更加明顯。

難道是WI BB的培林廢了嗎？ 我還有之前拆下來的Apex大盤 (含BB)，要換回去–雖然就沒有卑鄙30T小盤可以用–也是可以，只是就要重新換變速線。或是考慮換掉WI BB裡面的密封式培林 (如果懂得拆掉那個軸)？還是乾脆換整顆BB (目前價格上只能用得起Shimano的)?

但是否就確定異音的來源是BB嗎？如果不是，花大心力更換BB裡面的培林 (or 更換BB) 也沒有解決問題。在第二次拆BB時，我還特別仔細看了車架五通處，有沒有裂痕。

一方面等候八爪中軸工具到手，一方面查Square taper BB資料看如何解決問題…

To Grease Or Not? 該不該上油

在亂看之際，閱讀Wiki上面介紹Bottom Braket的種類時，在Interface types下”Square Taper”提到關於四方錐形軸上上油的爭議 (“Greasing of tapered cranks“)：

Most manufacturers (Specialites TA and White Industries being notable exceptions) recommend that square-taper cranks be fitted to the bottom bracket “dry”, with no grease or other lubricant.

簡單地來說，早期以Campagnolo為首的廠商，建議裝square taper大盤曲柄時，不要在軸上上油或是潤滑劑。在Park Tool網站及大部分的自行車維修保養書籍也是這樣說明 (見附註1)。他們的理由是避免過度鎖 (overtightening) 曲柄，使得曲柄往內滑，竟而被四方錐形軸撐大，影響chainline甚至將曲柄撐裂 (見附註2)。

但也有不少人反對這樣的安裝建議，如寫編輪書的Jobst Brandt就指出，造成曲柄在鎖上BB軸處龜裂的原因是忽略了其他因素 (“repeated re-tightening of properly installed cranks”) 。安裝曲柄時在軸上上潤滑劑可以確保在適當的力矩下該有的迫緊 (press fit)力道。

看到Wiki上面寫著”…White Industries being notable exceptions”，回想到最近3/4月的拆裝並沒有在軸上油。回頭找出WI的安裝說明，果然有說要上油。當下再拆下曲柄上油 (我已經學會如何拆裝)。去清大後山重踩爬坡，沒再聽到擾人的異音了！上週末騎去獅頭山試試，幾段爬坡也都沒有踩踏的噪音。看來似乎是解決異音的問題。 我希望是這樣，但還要再多試幾次才行。

至於去年拆裝時有沒有上油已經不記得了(可能有，記得是有找出說明來看)。因此也不確定先前時有時無的異音是不是因為這個原因，還是因為鬆了左曲柄螺絲造成預緊 (preload) 不夠。

Note 補充說明

附註1：除了Wiki列出這段”歷史上爭議”，手邊的Zinn公路車維修”寶典”並沒有提到，難怪一開始我們沒注意到。

Zinn & The Art of Road Bike Maintenance (2nd ed., 2005), p.168: b. Installation
“With square-taper spindles, clean off all grease from both parts. Greasing the axle may allow the soft aluminum crank to slide too far onto the hrd steel or titanium axle and could deform the square hole in the crank.” [Zinn說不要上油]

另外常參考維修保養資訊的Part Tool網站，在”Crank Installation and Removal- Square Spindle Type“:
“Aluminum cranks typically do not require lubrication of this press fit. Aluminum by its nature is self-lubricating as it is covered with a thin layer of oxidation. Adequate torque is typically enough to keep arms from creaking.” [Park Tool說不要上油]

Zinn跟Park Tool的安裝說明完全忽略某些廠牌大盤的曲柄安裝是要在四方錐形軸上油的。這讓我有點失望。

反觀在Bicycling Magazine’s Illustrated Bicycle Maintenance (5th ed., 2005)，是說不要上油只是有但書：
“One should avoid is greasing the spindle tapers before installing the cotterless crankarm, unless the crankarm manufacturer specifically prescribes it. Exceptions to this rule include RaceFace and a few late-model mountain bike crankarm sets manufactured by Shimano.

Another rare exception to this rule is crankarms that develop a chronic creaking noise. It’s usually caused by corrosion between the steel spindle and the aluminium crankarm, and it usually occurs on cranksets with bottom brackets that use a nut-style spindle.”

隨著Sqare-taper BB的淡去 (Campagnolo在2006年就停止，Shimano好在還”繼續”服務老車友以及少數小廠還有出)，這類的討論也少。(說不定連最近出版的自行車書上都不會寫了)

在2012年Jan Heine在這篇”To grease or not to grease?“，針對他們推出的René Herse 大盤，建議要上油 (“lightly grease the crank spindle”)。至於舊大盤像Campagnolo的，”the crank arm does slid further up when teighten with grease applied”。兩者的差異在，前者是forged的，後者是機械切割的。

還有：
“Crank bolts can loosen over time, but that does not mean that you should re-tighten them. (這點跟Jobst Brandt一樣) Instead, remove your cranks every couple of years and inspect them for cracks. (You should do this with all cranks, no matter the brand.) Then put them back on, and enjoy them some more.”

(PS: Jan Heine那篇有位車店的回覆說，”… we made this discovery about 20 years ago. Bikes often came in with “creaking” cranks. We’d remove the arms, lightly lube the spindle with grease, reinstall, and voila! Fixed! Also very correct about NOT over-torquing, especially cheap melt-forged cranks.)

附註2：Jobst Brandt曾詢問過大盤廠商，為何建議乾式安裝。廠商回覆說，因為遇到拿龜裂的曲柄要求保固賠償的例子不少。我就遇過左邊曲柄龜裂的情況，就是在2011年九月拆VO大盤時發現的。

使用不到半年，卻發生這樣的事，當下我自然就跟Velo Orange反應，要求保固。VO認為曲柄強度並沒有問題，而是過度鎖緊造成。那時安裝及保養都是交給在Long Island上的車店來做，我也email詢問車店是不是安裝不當。車店自然否認，不過VO還是很有責任地更換新的左邊曲柄給我。

拆下來的VO大盤跟新換的左邊曲柄後來就安裝在旅行車上。目前還沒有什麼問題，中間也拆裝過BB跟大盤一次 (鋼管防鏽處理)。經歷過這些事情後，安裝上得要多注意些 (VO沒有提供安裝說明)。

References 參考

• Bottom Bracket Tool Selection (Park Tool)
• Tool Tips: Choosing and installing a cartridge bottom bracket (Sheldon Brown’s)
• Bottom Bracket Wiki