Maantiepyörän jäykkyys on välttämätöntä, mutta se on myös tasapainotettava mukavuuden, painon ja kustannusten kanssa. Tutkimme miten
Hae Internetistä termillä "jäykkyys", niin et pääse pitkälle ennen kuin näet mainoksia, joissa myydään lääkeratkaisuja herrasmiesten ongelmiin. Polkupyöriin ja makuuhuoneisiin näyttää liittyvän horjumaton vainoharhaisuus heikkoa suorituskykyä kohtaan, mikä selittää, miksi jokaisen uuden pyörän mukana tuleva markkinointipuhe on aina täynnä väitteitä siitä, että runko on nyt erittäin jäykkä sekä kevyempi ja mukavampi. Mutta ainakin teoriassa nämä kolme ominaisuutta ovat ristiriidassa, ja pyöräsuunnittelijat yrittävät jatkuvasti löytää niiden välistä makeakohtaa puuhailemalla putkimittojen ja materiaalitieteen kanssa.
Pedaali hiileen
Kun insinöörit puhuvat rungon jäykkyydestä, he todella käsittelevät kahta eri osa-aluetta pyörän suorituskyvyssä. Ensimmäinen liittyy riittävään sivuttaisjäykkyyteen, jotta ajajan poljinteho siirtyy mahdollisimman tehokkaasti tielle. Toinen koskee pyörän ajettavuuden ennustettavuutta ja vakautta.
Latkittaisen jäykkyyden suhteen: joka kerta kun jalkasi painaa poljinta, luot huomattavia sivuttaisjännityksiä sekä vääntövoimia (kiertymisvoimia), jotka yhdessä nostavat rungon alaosan ulos linjauksesta. Jokainen kehyksen liikkeen millimetri imee arvokasta energiaa, joka voitaisiin ohjata tielle, joten tämän jouston minimoiminen maksimoi poljintehokkuuden tehokkaasti, minkä vuoksi säälimätön keskittyminen runkojen jäykkyyteen.
'Se, miten saat energian, jonka käytät kampien kautta takapyörään, on todellakin kiinni alakannattimesta, ketjutuista, irroksista ja pyörän jäykkyydestä, sanoo Gerard Vroomen, Open polkupyörien perustaja ja aiemmin Cervélon omistaja. Tätä haastetta vaikeuttaa pyörän yksipuolinen voimansiirto, joka luo epätasaisen kuormituksen pyörän takapäähän. Tarve vastustaa rungon oikealla puolella olevia suurempia voimia on syy siihen, miksi monet pyörät valitsevat ketjutukien ja istuinputkien epäsymmetrisen suunnittelun.
Mutta kuten Ben Coates, Trekin tietuotejohtaja, muistuttaa meitä, se, mitä teet yhdelle pyörän alueelle, vaikuttaa suoraan toiseen: 'Voit lisätä jäykkyyttä alakannattimessa esimerkiksi lisäämällä laminaattia pääputken alapuolella, mutta jokainen laminaatin pala vaikuttaa koko pyörään. Jos et ymmärrä, kuinka materiaalien lisääminen tai hiominen vaikuttaa polkupyörän muihin osiin, vaarana on haitallinen vaikutus.
’Voimme tehdä pyöristä jäykempiä kuin jopa maailman suurimmat ja vaativimmat ratsastajat haluavat, mutta niiden tekeminen jäykemmäksi tai kevyemmäksi ei välttämättä ole paremman pyörän resepti. Keskustelun tulee alkaa siitä, miten haluat pyörän ajavan, ei siitä, missä haluat sen olevan jäykkä.'
Insinöörin jäykkyys
Kuinka suunnittelijat jäykistävät rungon juuri oikeissa paikoissa? Vastaus piilee putkien poikkileikkauksen halkaisijassa, pituudessa ja hiilikuitupyörien tapauksessa useissa hiilikuitukerroksissa
käytetään niiden rakentamisessa.
'Mitä suurempi putken halkaisija on, sitä jäykempi se tulee olemaan, sanoo Adam Wais, käsintehtyjen hiilipyörien valmistajan Rolon toimitusjohtaja ja perustaja. 'Ja se on ennen kuin alat edes katsoa materiaaleja.'
Tämä selittää pyörän suunnittelun taipumuksen käyttää ylimitoitettuja alaputkia, alatuen liitoksia ja ketjutukia. Hiilikuidun kehityksen ansiosta valmistajat ovat voineet pienentää putken seinämien paksuutta, mikä antaa heille vapauden luoda jättimäisen näköisiä putkia lisäämättä painoa.
Joten jos v altavia alaputkia ja alakiinnikkeitä käytetään ohjaamaan kuljettajan jokainen teho wattia tielle, miksi ei noudattaisi samaa filosofiaa yläputkessa ja yläputkessa, jotta ne vastustavat kaarreajovoimia ja varmistavat tarkan ohjauksen?
Kun nostat pyörän nurkkaan, kolme suurta voimaa yhtyvät: painovoima, joka vetää pystysuunnassa alaspäin; kineettinen energia, joka pitää sinut liikkumassa eteenpäin, ja keskipitkä voima, joka työntää sinut ulospäin – vasemmalle käännettäessä oikealle ja päinvastoin. Jos runko on liian joustava, nämä voimat voivat työntää pyörät ja pääputken linjasta, mikä johtaa epätarkkuuteen.
’Tarvitset pyörät seurataksesi, ja mitä paremmin ne kulkevat edestä taaksepäin, sitä paremmin ne selviävät kulman läpi, sanoo Thomas McDaniel, BMC:n tuotepäällikkö. 'Sano, että kuljet mutkan läpi, jolla olet ajanut tuhat kertaa, jotta olet itsevarma ja kannat paljon vauhtia, mutta jonain päivänä löydät massiivisen kiven aivan linjan keskeltä, jota käytät aina. Kuinka hyvin pyörä voi hyväksyä tarpeesi tehdä muutos keskellä mutkaa? Siinä etupään jäykkyys tulee peliin.'
On käynyt ilmi, että jos pyörä on liian jäykkä edestä, sitä on vaikea nojata, mikä aiheuttaa erilaisen ajo-ongelman. Specializedin luova johtaja Chris D’Aluisio ottaa tarinan esille muistelemalla hetkeä, jolloin yhtiön Tarmac SL4 korvasi SL3:n. Aiemmin, kun Specialized kehitti uuden pyörän, se käytti 56 cm:n runkokokoa vertailukohtana uusille tavoitteille, mukaan lukien jäykkyys. Kun kohteet osuivat, kehys skaalattiin siten, että pienemmille kehyksille oli hieman pienempiä putkia ja isompia kehyksiä varten suurempia putkia.
’SL4:llä teimme 56:sta jäykemmät ja kevyemmät, ja pitemmät ratsastajat – koko 56 ja enemmän – sanoivat: "Vau! Se on niin paljon parempi." Mutta minun koossani, 52, se ratsasti huonommin, D'Aluisio sanoo virkistävästi. "Se oli liian ankara, ei vain pystysuunnassa, vaan myös kun nojasit nurkkaan. Siinä oli liian paljon etupään jäykkyyttä, eikä se sallinut pienempien kokoisten pyörän olla mukautuvaa tien keskikulman yli, joten se sai etuosan tärisemään, etenkin kuoppaisella tienpinnalla, mikä saattaa olla ahdistavaa..'
Kävi ilmi, että pyörän mittakaavassa tehdyt säädöt eivät olleet edenneet läheskään tarpeeksi pitkälle ja että pienemmät rungot, joissa putket olivat poikkileikkaukseltaan samank altaisia ja hiilipohjaisia 56 cm asti, olivat uskomattoman jäykkiä, koska putket olivat lyhyempiä.
'Pienet pyörät olivat suhteellisesti paljon jäykempiä kuin suuret pyörät, mikä on täysin päinvastaista kuin ajaja tarvitsee, D'Aluisio sanoo. Pidempi ratsastaja, jolla on pidempi satulatolppa ja korkeampi painopiste, vaatii pyörältä paljon enemmän työtä. Kun pyydät pyörää liikkumaan oike alta vasemmalle liikkeessä, pyörä tekee kaiken työn siirtääkseen ajajan painoa puolelta toiselle ja saada ajajan kiinni putoamisesta. Meidän on saatava pito takaisin ajajan kääntyessä.’
Tämän seurauksena Specialized päätti, että jokaista eri kehyskokoa oli käsiteltävä tehokkaasti ikään kuin se olisi oma erillinen mukautettu projektinsa, jota se kutsuu Rider First Engineeringiksi.
Tämä auttaa selittämään, miksi insinöörit eivät vain tee koko pyörästä mahdollisimman jäykkää, vaan siihen on myös toinen syy: mukavuus, joka tunnetaan myös nimellä vaatimustenmukaisuus, joka tarkoittaa rungon kykyä taistella tien epätäydellisyyksien kanssa. pintaan ja vaimentaa asf altin tärinää.
Luottuaan Cervélo R3:n, pyörän, joka nautti palkintokorokkeesta Pariisin-Roubaix'n brutaalien mukulakivillä seitsemänä peräkkäisenä vuotena, Vroomen tietää, mitä tarvitaan pyörältä, joka voi toimittaa voimaa takapyörään ja samalla suojella ajajaa. pahimmilta pinnoilta.
'Ihannetapauksessa haluat mahdollisimman vähän pystysuoraa jäykkyyttä, jotta saat mukavuutta ja mukavuutta, hän sanoo. Mutta putki, jota suurennetaan saadaksesi jäykkyyttä vääntöön, tulee myös isommaksi pystysuunnassa ja jäykemmäksi pystysuunnassa, eikä näitä kahta tekijää ole helppo erottaa toisistaan. Siinä mielessä se on aina kompromissi – mukavin pyörä on ajokelvoton, koska se on niin joustava kaikkiin suuntiin, ja jäykin mahdollinen pyörä on myös ajamaton, koska se on luuta hivelevän jäykkä, mikä ei ole vain epämukavaa, vaan myös hitaampaa. Tarvitset jonkinlaista noudattamista tien epätasaisuuden poistamiseksi.’
Renkaat tekevät suuren osan tästä työstä, mutta suunnittelijat lisäävät myös jonkin verran joustavuutta runkoon, erityisesti istuinputkeen ja erittäin ohuiden tai litistettyjen istuintukien kautta. pyörästä ajajalle.
Epäilemättä paras esimerkki siitä, kuinka pystysuora vaatimus voidaan erottaa alatuen ja pääputken jäykkyydestä, on Trek Domane, kilpailuun viritetty pyörä, joka nosti Fabian Cancellaran palkintokorokkeen ylimmälle tasolle Tour of Flandersissa ja Pariisi-Roubaix. Domanen istuinputki on "irrotettu" yläputkesta, jolloin istuinputki voi taipua melkein riippumatta rungosta tinkimättä jäykkyydestä. Uusimman Domane SLR:n uudessa IsoSpeed-erottimessa on jopa "viritettävä yhteensopivuus", jotta ajaja voi mukauttaa jäykkyystason.
’Domane-viritysvalikoima alkaa suunnilleen samalla pystysuoran yhteensopivuuden tasolta kuin Madone [Trekin aerokilpalauta] ja on jopa 35 % yhteensopivampi ilman, että se vaikuttaa polkimien jäykkyyteen, Coates sanoo.
Tulevaisuuden kehykset
Jäykempien, kevyempien ja mukavampien kehysten jatkuva pyrkimys ei osoita laantumisen merkkejä, ja valmistajat etsivät jatkuvasti uusia materiaaleja ja teknologiaa. Esimerkiksi brittiläinen pyöräbrändi Dassi tutkii grafeenin, ihmeaineen, jolla on poikkeuksellisen paljon potentiaalia, mahdollisuuksia, jos valmistajat löytävät tapoja hyödyntää sen ominaisuuksia.
'Grafeenilla on ominaisuuksia, jotka ylittävät huomattavasti perinteiset pyörän runkoon laitetut hiilet, sanoo Stuart Abbott, entinen ilmailu- ja avaruussuunnitteluinsinööri, joka perusti Dassin kuusi vuotta sitten. On mystinen tilaisuus luoda kehys, joka painaa jopa 300 g, koska grafeeni on niin paljon kevyempää ja vahvempaa, että sinulla on mahdollisuus korvata hiilialueita, jotka voivat olla 2 mm tai 3 mm paksuja joissakin paikoissa runko – erityisesti alatuen ympärillä – jolla on 100 kertaa kevyempi ja tuhannesosa paksuudesta.'
Toistaiseksi nopea todellisuustarkastus on kuitenkin kaikkien uuden pyörän oston partaalla olevien kohdalla. Pyöräily ei ole kuin Formula 1:ssä, jossa paras auto voittaa aina kuljettajasta riippumatta. Monet tämän vuoden tärkeimmistä kilpailuista - mukaan lukien Paris-Roubaix, Tour of Flanders, Milan-San Remo, Paris-Nice ja Tour of Romandie - ovat voittaneet eri pyörillä ajavat ajajat. Toisin sanoen äärimmäinen suorituskyky liittyy ajajaan, ei pyörään, eikä rungossa ole objektiivista "oikeaa" jäykkyystasoa, vain sinulle sopiva taso.
10 jäykintä pyörää
Miten mittaat pyörän jäykkyyden? Valitettavasti meillä ei ole laboratoriota joustotestien tekemiseen, mutta tiedämme paikan, jossa on. Ystävämme saksalaisessa pyöräilylehdessä Tour ovat tunnettuja tieteellisestä lähestymistavastaan pyörätestaukseen, joka sisältää jokaisen paljaan rungon suorittamisen tiukoilla penkkitesteillä jäykkyysarvojen selvittämiseksi.
Yhtälö, joka perustuu kehyksen pääputken jäykkyyspisteisiin (mitattuna Nm/°) jaettuna kehyksen kokonaismassalla (kg), tarjoaa jäykkyys-painoindeksin, joka antaa Tourille sen tulostaulukko jäykimmille kehyksille…
| Pyörä | Päivämäärä | Jäykkyys painoon nähden |
| 1. Cervelo Rca | tammikuu 2015 | 142Nm/°/kg |
| 2. Erikoistunut asf altti SL4 | joulukuu 2011 | 141.2Nm/°/kg |
| 3. Cannondale SuperSix Evo Ultimate | Syyskuu 2011 | 139.2Nm/°/kg |
| 4. Canyon Ultimate CF SLX | tammikuu 2016 | 131.5Nm/°/kg |
| 5. Trek Emonda | joulukuu 2014 | 131.3Nm/°/kg |
| 6. Focus Izalco Max | heinäkuu 2013 | 127.1Nm/°/kg |
| 7. Huopa F1 | joulukuu 2011 | 125.3Nm/°/kg |
| 8. AX Lightness Vial Evo | tammikuu 2015 | 125.1Nm/°/kg |
| 9. Storck Aernario | lokakuu 2015 | 123.9Nm/°/kg |
| 10. Rose X-Lite Team 8000 | joulukuu 2014 | 123.7Nm/°/kg |
hiilen ammattikieltä: mitä se kaikki tarkoittaa?
