Enduro是自行车界的轴承巨头，这家企业成立于1996年，其设计和制造自行车轴承已有近30年的历史。Enduro的联合创始人马特·哈维是其自行车部门的主要领头人，他拥有机械设计学士学位，此前曾在White Industries、Gary Fisher Mountain Bikes和Bianchi等公司从事产品管理和研发工作。

1997年，Enduro推出了其第一款创新性产品：全系列MAX悬架枢轴轴承。这款产品直至现在都被视为行业标准。近30年，Enduro不断坚持创新研发，至今已研发出上千种用于花鼓、碗组、变速器导轮、中轴等部位的轴承产品。

现在，Enduro已成为一家全球性的企业，它为全世界超过数百家的OEM制造商和数千家零售经销商供应产品。而在世界的不同角落，数以百万计的骑行爱好者使用Enduro的轴承纵情“驰骋”。接下来我们就来看看Enduro是如何用各种试验解决业内的轴承难题的。

解决现代中轴的故障和缺陷

20世纪90年代末，为了提升踩踏效率，变速系统的行业领导者禧玛诺推出轴心更粗的花键中空曲柄，其轴心直径达22毫米。不幸的是，当时主流自行车的中轴外壳的内径一般为35毫米，用于容纳尺寸更小的17毫米方孔中轴。

那时的变速器市场“火药味”十足，众多的变速器品牌正在极力争夺市场份额。当时，自行车全行业都在使用ISIS(国际花键中轴标准)的中轴系统，中轴规格为22毫米（或21.5毫米）。

由于主流中轴外壳的内径与禧玛诺新款曲柄的轴心直径太过接近，这就大幅度压缩了中轴轴承的“所占空间”，其仅能容纳2毫米至2.5毫米的滚珠，非常脆弱。这个时候，马特·哈维开始了他的研发创新，以解决这个业界难题。

搭建测试仪器

如果想要迅速改进轴承设计方案，就需要一系列的测试仪器来大幅度地缩短研发时间。马特·哈维意识到，当时专用于测试自行车零部件的仪器尚不存在，于是他便自己动手设计制造了一台自行车轴承试验机。

在短短几个月的时间里，这台名为“Max Tester”的轴承试验机帮助马特·哈维成功搜集和模拟了大量数据，包括以高强度测试轴承的径向、轴向载荷和转速。这台试验机大大缩短了研发时间，从几个月的现场实地测试变为仅需几周的可控模拟试验。

不久之后，Enduro推出了一款适用于ISIS标准且兼容禧玛诺新曲柄的轴承，其耐用性相较于此前的17毫米方孔中轴也毫不逊色。

而在2000年中期，国际自行车市场普遍放弃了ISIS标准，转而使用一种外挂式的中轴设计。这种外挂式的中轴拥有更加巨大的轴承圈，能够更好地支撑车手的踩踏。

Enduro也迅速跟进响应，推出了一系列可靠、高效、持久的轴承解决方案。这些轴承系统使用优质的钢和陶瓷制成，拥有直径更大的滚珠和沟槽更深的轴圈。

此后，马特·哈维对这台轴承试验机器进行了更新和升级，研发出Max Tester二代。新的试验机器配备了三个数据测量设备。它不仅可以模拟测试轴承的使用寿命和故障情况；还可以通过功率瓦数的变化，测量其不同时间点的受力情况；以及通过振动跟踪，测试轴承的磨损情况。

振动跟踪测试在航空业和汽车业较为常见。将试验机器的干扰囊括在内的话，一般全新光滑轴承的振动读数为0.5毫米/秒至0.8毫米/秒。而当轴承逐渐磨损时，其振动读数将增加一至三倍，一般从内部胶圈开始磨损老化。当振动读数超过2毫米/秒时，这是轴承超过使用寿命的危险预警。

早期的测试数据显示，当轴承逐渐磨损老化时，其耗费的滚动功率也会相应增加。据了解，滚珠轴承的使用效率非常高，其摩擦系数也是相当低。在现实骑行中，一个制作精良的全新滚珠中轴只需耗费半瓦功率，而一个质量低劣的滚珠中轴可能会将耗费功率提升至一瓦。在一套干净润滑的传统系统中，链条是最大的功率“消耗者”，踩踏大约需要耗费五瓦功率。

将试验扩大化：更大的负载加速测试并提高精度

为了搜集更详细和准确的数据，诸如航空业和汽车业往往会采取扩大测试的做法。Enduro开始将人引入了轴承的各项试验之中。

参与试验的是一名体重为68公斤的职业车手，其以100转/分钟的转速和250瓦的平均功率输出，在较短时间内测试一款Enduro的中轴。相较于此前的无人试验，现在的功率输出是此前的两倍，重量是此前的三倍。

事实证明，虽然测试时间较短，但是测试成效卓著。将试验扩大化的另一个好处，就是能够在功率计的测量范围内持续搜集数据。例如，当时市售的功率测试电能表无法精准检测到小于一瓦特的功率差异。

实际测试和机器测试：两者都非常重要

2011年，经过试验机器和车手短时间的持续测试，Enduro推出了全球首款XD15陶瓷混合中轴，Enduro试图证明其轴承设计理念和先进材料的应用，将极大延长轴承的使用寿命。

而最有效的证明方法，就是在现实的骑行中进行的长期测试，这可能需要数年时间才能完成。早至2011年，几位职业自行车手在车上安装了XD15中轴，骑行多年没有发生故障。

而一位前Webcor自行车队的职业车手，同样在2011年的比赛中使用了XD15中轴，直至今日他还在使用，在各种极端的天气下骑行。他的XD15中轴已经使用了6万英里（约96560公里），并且从来没有维修过。

Bike Radar编辑詹姆斯在“虐待” XD15中轴一年后表示：“我们觉得普通的测试还不够苛刻，于是我们将XD15中轴的所有防水密封圈全部去掉，滚珠轴承完全裸露。在各种严苛的环境下进行数个月的骑行，即便已经没有任何的润滑剂，轴承里布满碎沙和灰尘，但它仍然能像新买的一样平稳运转。”

时间来到2021年，20世纪90年代末的一幕仿佛又上演了。曲柄轴心的直径越来约粗大，从22毫米增加至24毫米、29毫米甚至30毫米，这“逼迫”轴承厂商们不得不使用尺寸更小的轴承滚珠。

在这种情况下，Enduro想要测试其试验产品Maxhit的综合性能。团队制定了一系列的测试方案，并决定扩大加强其耐疲劳性测试。

测试概述和测试方案

在长达十五年的试验数据积累和现实环境的反复测试下，马特·哈维很快便确定了试验方案，并制定了详细的轴承研发计划。

该测试于2021年9月份开始，于2023年3月份结束。测试时间为周一至周五，上午九点至下午五点。所有的测试都由马特·哈维亲自或通过远程视频进行监督。测试机器放置于一个完全封闭的温控室中。在测试期间，所有用于测试的轴承都存放在清洁但非无菌的环境之中。

测试保持以100转/分钟的转速进行。在试验进入稳定状态之后，一台“Cinch”牌功率测量计和试验设备开始共同收集数据，记录轴承能够负载的最大瓦数值。

参与测试的一个中轴轴承（不是两个）需要在承重82公斤下运转，其总轴向承担的推力载荷为109公斤。在这样的测试情况下，测试车手踩踏出600瓦的稳定功率。

在轴承旋转和承受负载的过程中，测试人员也会对其施加额外的恒定压力。与航空工业一样，扩大测试范围是得到更一致和可测量结果的标准程序。

试验预热阶段

在没有安装中轴和施加负载的情况下，连接在试验设备上的功率测量计的读数为2至3瓦。安装中轴后并对其施加轻度的轴向载荷时，功率测量计的读数增加至3至4瓦。经过20分钟的测试预热，所有参与测试的全新轴承的功率测量都稳定在3瓦。

轴承测试数据采集

在测试进入稳定化后，测试人员开始对各个测试轴承进行数据间隔捕获，并重复以下步骤。

1、将测试轴承和周围的室温加热至20摄氏度。

2、进行2小时的试验预热。

3、直流电表和“Cinch”牌功率测量计的读数稳定在2瓦。

4、测试轴承在轻度径向承载和轻度推力载荷下以100转/分钟的转速运转20分钟。

5、测试轴承在满载状态，以100转/分钟的转速运转10分钟。

测试轴承：4款Enduro中轴及6款竞争对手的中轴

选取的这些测试中轴的外壳为铝制，采用压入式或集成式的轴承组件。这些测试品均从官方的经销商处订购，其中包括两款未发布的样品。

这些轴承的测试需要数年的时间才能真正完成，而不仅仅是18个月。

1、在充足的润滑油和密封下，所有的轴承在磨合期都表现良好。

2、磨合期后，轴承内仍然有充足的润滑油，所有轴承表现良好。前30个测试小时耗费的功率平均增加10至11瓦。

3、在功率瓦数增加后不久，轴承在机器的测试下开始变得嘈杂。轴承的运转环境变得更加粗糙，旋转阻力更大。这说明轴承已经磨损严重。

4、所有测试轴承的详细观察，请参见文末总结。

结论

1、数量较少、尺寸更大的轴承滚珠要比数量较多、尺寸更小的轴承滚珠性能更好，使用寿命更长。

在所有的测试情况下，拥有大直径滚珠和较深沟槽轴圈的轴承在效率（瓦数）和耐用性（运转次数）方面，产生了超预期的效果。

在既定的转速下，虽然较大的滚珠会比较小的滚珠滚动得较慢，在某些轴承上速度甚至相差一半。但是数量更少、尺寸更大的轴承更好地分散了负载，因为较大滚珠接触轴圈的总面积会更大。这种效应被称为“赫兹应力”。这意味着在既定转速下消耗的功率更小，轴承寿命更高。

与使用较小滚珠与较浅沟槽轴圈的一些型号相比，Enduro Maxhit和XD15所消耗的能量和功率会更少。

2、制作材料的搭配也会对轴承寿命造成影响。如果轴承内仅使用一种优质的材料，那么可能导致轴承过早磨损和失效。

当优质陶瓷滚珠与氮化不锈钢轴圈组合使用时，滚动效率和使用寿命这两个关键指标都会更佳，并优于陶瓷滚珠与铬钢轴圈组合的搭配。

440C不锈钢以其耐腐蚀性，高弹性和延展性而闻名。在高强度负载下，440C不锈钢轴圈与较小的440C不锈钢滚珠组合时，容易较早出现磨损状况；而当与较大的440C不锈钢滚珠组合时，其滚动效率和耐用性都会显著提高。

3、只有适用于结论1和结论2的轴承设计完成了300万次的循环运转测试，这些轴承测试后的效果仍然与新的一样。其余的轴承则在15万次的循环运转测试后开始老化，它们都在36万次的循环运转测试后报废。

从1997年发布的全系列MAX悬架枢轴轴承开始，Enduro就在其所有轴承产品中使用了深沟槽轴圈和大滚珠的设计。

XD15中轴产品使用的是直径为3.97毫米的陶瓷滚珠，而Maxhit BBs使用的则是直径为4.76毫米的440C不锈钢滚珠。两款产品使用的滚珠都要比行业标准（直径2毫米至3.175毫米）大得多，这种设计大大提升了轴承性能。

以Enduro的“看家产品” XD15中轴为例，这款产品使用超级不锈钢轴圈搭配精密陶瓷滚珠，拥有更高的滚动效率和耐用性。在长期的高负载使用下，XD15中轴反而会“越用越润”，这是任何其它测试的中轴产品无法达到的。

据悉，XD15使用的是一种由欧洲航空航天公司研发的氮化不锈钢。这种材料最早被应用于空客飞机的机身控制部件，“深埋”于机翼内部。因该部位的检修难度极大，所以这种材料就要求必须坚固耐用。

因此，XD15同样不受恶劣环境和化学物质的影响，其采用了精密的结构装配而成，比一般的轴承更加耐用坚固。

XD15“越用越润”的秘密，在于随着时间的推移，超硬的陶瓷滚珠会不断打磨和抛光轴圈内壁，因此会让整个轴承系统的运转愈发顺滑。Enduro颇有信心地为XD15中轴提供了终身质保的服务。

而Enduro Maxhit中轴的表现也不赖，在同样的长期转速标准下，Maxhit中轴耗费的功率要比其它的测试产品低，耐磨损性能也会更高。同XD15中轴一样，Enduro也为其提供了终身质保服务。

Maxhit中轴的设计初衷便是提升轴承系统的耐用性，它采取了众多的专利设计。例如将滚珠的直径增加了一倍，将近5毫米，并减少了滚珠的数量。

经过试验现场观察并结合理论推断，除了优秀的滚动效率和耐用性外，使用大滚珠的轴承系统也改进了不少轴承设计的缺陷。比如其拥有更宽的公差，能够容许轴圈与滚珠的些许错位；能够避免细小的灰尘污垢进入轴承内部，防止轴承过早磨损老化。

除了Enduro的轴承产品外，此次试验中还包括了其它品牌的性能对比和测试，以下是简略报告：

BB Infinite:这款产品使用的是直径为3.175毫米的陶瓷滚珠，但测试结果令我们失望。轴承系统在较短时间内便磨损粗糙。测试人员认为，可能是使用材质不太优异导致的。

Ceramic Speed：这款产品使用了优质的轴圈和滚珠，在测试初期的表现非常不错。但试验结果表明，直径为3.175毫米的陶瓷滚珠对于铬钢轴圈来说，还是太过坚硬。随着时间推移，轴承变得越来越松，尽管它在手中转动还是非常平滑，但在高负载骑行的状态下，它已经需要耗费更多的功率。

Chris King:超长时间的测试，对于这种采用全440C不锈钢打造的轴承产品颇有挑战。尺寸较小（3.175毫米）的滚珠在耐腐蚀但质地较软的轴圈内转动，其无法承受较重的多轴向载荷测试。整个轴承系统的密封设计也不太适合长时间的测试。

Enduro ABEC 3：这款轴承产品在售价上更加“亲民”。它使用的是价格实惠的铬钢滚珠和轴圈。其滚珠的尺寸（直径3.97毫米）也比其它测试产品稍大，其性能也表现不错。

Kogel:这款轴承产品由陶瓷滚珠与铬钢轴圈组成，它的性能优于BB Infinite的产品，但总体表现不及Ceramic Speed的产品。测试人员认为，还是与应用材料有关。

Race Face:与一些采用陶瓷滚珠、售价昂贵的轴承系统相比，Race Face的中轴产品售价也非常“亲民”。它使用的是铬钢轴圈和滚珠，可靠性和耐用性非常不赖。

SRAM:能以相对便宜的价格获得如此优秀的表现，SRAM的中轴产品令测试人员惊讶。虽然使用铬钢轴圈和滚珠，但是它能在高负载下达到很高的使用寿命。只要你生活在气候干燥的地方，并且不经常洗车，这款中轴产品能让你以较低的价格骑行很长时间，性价比不错。

责任编辑：Avalon