固定齒輪車 – 動力組指南 （上）

動力組(drivetrain)泛指負責驅動交通工具的發動結構。在固定齒輪車上來說，動力組粗略地說包含了五項元件：曲柄(Crankset)、齒盤（Chainring）、鏈條（Chain）、鉗齒輪（Cog）、BB (Bottom Bracket)。這一篇文章就是介紹所有動力組的零件，看看各項零件要怎麼互相搭配。

這個主題共分上中下三個章節，第一章介紹動力組的各項零件，第二章解釋如何最佳化動力組的效率，包括調整鏈條線與計算齒輪比，最後第三章會列出幾款市面上常見的產品。

動力組(drivetrain)泛指負責驅動交通工具的發動結構。在固定齒輪車上來說，動力組包含了曲柄(Crankset)、齒盤（Chainring）鏈條（Chain）、鉗齒輪（Cog）、BB(Bottom Bracket)，踏板也屬於動力組，但這邊暫時不做介紹。這一篇文章就是介紹所有動力組的零件，看看各項零件要怎麼互相搭配。

1. 各項零件概觀

1.1 曲柄

曲柄(Crankset)號稱單車動力組最重要的零件 ，乍看之下沒什麼差別，競技場上卻是那毫秒之差的致勝關鍵！

(圖片取自Business Cycles)

曲柄最重要的選購考量通常是硬度(stiffness)。各位一定很好奇為什麼看起來大家都一樣，但是幾支大廠的產品卻比別人貴一倍。大部分曲柄是以鋁合金製成，其中最後鍛造(Forging)的過程會影響到硬度，原則上鍛造次數越多硬度就越高，例如Sugino 75必須經過3次鍛造過程，而該廠最高級的Sugino Grand Mighty則高達26次。硬度高除了動力傳達效率較好之外，曲柄的耐用度也會跟著提昇。（參考 這則討論）

除了硬度之外，零件搭配上則需考量到曲柄的規格。這裡我們先來看看曲柄的各個規格，包括介面（Interface）、長度(Length)與五爪直徑(BCD，Bolt Circle Diameter)

1.1.1. 介面(Interface)

曲柄的介面用來安裝BB，介面有下列四種類別：方軸ISO (Square-taper ISO)、方軸JIS(Square-taper JIS)、Shimano Octalink與其他（像是ISIS、GXP等）。介面規格不同之外，適用的長度也是重要的考量。

幾種BB介面簡介
方軸ISO	傳統而高級的設計，一般義大利的零件與日本NJS認可的方軸曲柄都是這個介面的。
方軸JIS	日本仿效ISO而制定出來的規格，和ISO的差異是末梢較粗大。大致說來較便宜的曲柄會採用這個規格。
Shimano Octalink	Shimano的專用規格，設計優良但價格偏高，以場地車零件而言，原則上僅該廠FF-7710這組曲柄可選。
ISIS	仿效Octalink而生的通用規格，因為沒有高昂的授權費用問題，時下較新的公路車曲柄通常是採用這種設計。

選擇合適的BB長度目的是獲得完美的鏈條線（Chainline），關於鏈條線會在下面做較詳細的說明。

1.1.2. 長度(Length)

曲柄的長度選擇對龜毛的人來說真是超難。一般常見的曲柄長度介於165mm至175mm之間，以物理學的力矩角度而言，曲柄越長就越好，不過對腿短的人來說，曲柄太長代表雙腿的運動幅度加大，轉速反而會相對降低。另外，更進階的考量是與車架搭配，基本上曲柄較短者適合衝刺，較長者適合騎長程，關於這部份之後有機會再做討論。

對於固定齒輪車而言，安全距離（Clearance）也必須列入考量，簡單地說，較短的曲柄是比較佔優勢的。首先，場地車的車架為了操控的敏銳，前輪和車身重心的距離很近，也就是踏板與狗嘴套很容易會碰到前輪，在賽道上沒有影響，但是在街道通勤則有可能發生不預期的危險。其次與地面的距離越大越好，畢竟固定齒輪車過彎時內側踏板不能提起，短一點的曲柄可以避免碰地的問題。

有時候踏板和前輪打結是有點危險的…

由於車架的幾何各異，挑選一個安全的長度其實是必須實際裝上才能測量的，街車最省事的方式就是買最短的規格(165mm)。如果很講究速度，依照阿財的經驗來說，場地車的腿組可以選擇比公路車腿組長度少5mm者。

1.1.3. 五爪直徑(BCD)

曲柄的五爪直徑原則上就是規格上的差別，常見的有144mm，130mm與135mm。如果必須更換齒盤，記得得挑選BCD相容的。

1.2. BB概觀

BB（Bottom Bracket）負責連接曲柄與車架，內含轉動結構，也就是曲柄的轉動軸心。

(圖片取自Business Cycles)

除了上面提到的四種介面之外，螺紋規格與軸心的長度同樣必須注意。

1.2.1 螺紋

首先輪紋規格必須搭配車架選擇，目前主流的規格剩下兩種：直徑68mm的英國紋(English thread)與直徑70mm的義大利紋（Italian thread）。基本上除了義大利生產的車架，所有的車架都是以英國紋為主。

1.2.2 軸心

其次軸心的長度必須搭配曲柄挑選。基本上曲柄會有個建議值，照這個建議值選購就八成不會錯。如果要更仔細地量測正確的規格，下面鏈條線的章節會做更仔細的介紹。

各家BB的轉動結構與零件設計也有所不同，轉動結構和其他零件一樣是以培林(Bearing)為主，簡單地說可分為散珠式(Loose-ball/Cup-and-Cone Bearing)與封閉式(Sealed/Cartridge Bearing)：

(圖片同樣從Business Cycles借用)

原則上說來，散珠式的BB設計已經過氣了，目前僅NJS認證的或者古早零件是採用這種設計。散珠式的在零件效率上如果使用了稀薄一點的油，效率可以暫時達到高級封閉式BB的水準，不過因為會擔心沙子跑進去，而且製作的成本比封閉式高得多，所以基本說來是又貴又不強，嘖嘖，不是很推薦散珠式的。相對於散珠式BB的設計，封閉式BB改善了舊設計的缺點。目前較新的BB幾乎是以這種轉動結構設計為主。

1.3. 齒盤

齒盤(Chainring)就是鎖在曲柄上那個用來帶動鏈條的大齒輪了。

(Business Cycles照片拍得真棒)

許多曲柄會搭配著齒盤一起販售，如果需要選購的話，齒盤的規格相對於曲柄就顯得單純許多，考量的三項就是BCD、齒寬與齒數。

1.3.1 BCD

BCD規格的選擇必須配合曲柄，假設曲柄適用144mm的齒盤，這個齒盤就得買這個規格的。

1.3.2 齒寬

齒盤的齒寬(Thickness)牽涉到這個齒盤適用的鏈條。最常見的場地車適用鏈條寬度是1/8″，少數會用3/32″。1/8″鏈條較粗，3/32″較細，也就是說如果不考慮最佳效率的話，3/32″的齒盤可以搭配較粗的1/8″的鏈條，但是1/8″的齒盤不能用較細的3/32″的鏈條。

1.3.3 齒數

齒數的部分就是搭配鉗齒輪(Cog)計算齒輪比有關，要考量的有扭力(Torque)與磨胎點(Skid-patch)。這個部分之後會詳細介紹。

1.4. 鉗齒輪

鉗齒輪（Cog）是安裝在後輪上讓鏈條帶動的齒輪。

（照片從Phil Wood官網借來）

鉗齒輪材質以不鏽鋼為主，少數鋁製。由於這個零件承受的扭力大，同時咬合鏈條的牙齒又不像齒盤那麼多，也就是說各齒承受的力量很大，因此基本上建議選購不鏽鋼的。除了材料，基本上就是挑齒數了，同樣地，關於齒輪比會在後面解說。

1.5 鏈條

鏈條（Chain）就是連結齒盤與鉗齒輪的那條鏈子。

(Business Cycles應有盡有)

鏈條是動力組裡面常常被低估的一環，首先製作成本上的考量，高級的鏈條會有較細的研磨：其次鏈條的硬度與連結環的結構複雜度也個有不同。好的鏈條的連結結構多了一層環節，可以有效降低個連結之間的阻力。

(圖片從Business Cycles借來的)

鏈條的選用需參考齒盤與鉗齒輪的規格。大部分場地車是採用1/2″（單節長） x 1/8″（單節寬）的鏈條，其他也可能出現較細的 1/2″ x 3/32″，基本上選擇和齒盤與鉗齒輪相同的規格即可：如果兩個齒輪的尺寸不一，鏈條記得選粗的。

許多人騎固定齒輪車是不裝煞車的，這時大家也許會擔心鏈條的耐操程度 – 鏈條會不會在緊要關頭的時候斷掉？答案是 不會！(參考這篇) 根據操車操很兇的都市信差們現身說法，用久了的鏈條頂多拉長，會發出較大的噪音、咬合不夠密實而降低動力傳達率，如果安裝正確，鏈條是不會斷掉的。

參考連結:
Wikipedia: Crankset
Wikipedia: Bottom Bracket
Sheldon Brown Glossary

系列文章

固定齒輪車 – 動力組指南 （中）
固定齒輪車 – 動力組指南 （下）