Stivhed i en landevejscykel er essentiel, men den skal også afbalanceres mod komfort, vægt og omkostninger. Vi undersøger hvordan
Søg på internettet ved at bruge udtrykket 'stivhed', og du kommer ikke langt, før du ser reklamer, der sælger farmaceutiske løsninger til gentlemen's problemer. Det ser ud til, at cykler og soveværelser deler en urokkelig paranoia om slap ydeevne, hvilket forklarer, hvorfor markedsførings-gummien, der følger med hver ny cykel, uvægerligt er spækket med påstande om, hvordan stellet nu er superstivt, såvel som at det er lettere og mere komfortabelt. Men i det mindste i teorien er de tre kvaliteter i konflikt, og cykeldesignere forsøger konstant at finde sweetspot mellem dem ved at pille ved rørdimensioner og materialevidenskab.
Pedal til kulstoffet
Når ingeniører taler om stelstivhed, adresserer de virkelig to forskellige områder af en cykels ydeevne. Den første vedrører at have tilstrækkelig lateral stivhed til at tillade en rytters pedaling at overføre så effektivt som muligt til vejen. Den anden vedrører forudsigeligheden og stabiliteten af en cykels håndtering.
Med hensyn til sideværts stivhed, hver gang din fod tramper på pedalen, skaber du betydelige laterale (side-til-side) spændinger sammen med vridningskræfter, som kombineres for at løfte den nederste del af rammen ud af justering. Hver millimeter af rammebevægelse absorberer værdifuld energi, der kan kanaliseres til vejen, så minimering af denne flex maksimerer effektivt trædeeffektiviteten, deraf det ubarmhjertige fokus på rammernes stivhed.
'Hvordan du får den energi, du lægger gennem håndsvingene til baghjulet, handler i virkeligheden om bundbeslaget, kædestag, dropouts og hjulstivhed,' siger Gerard Vroomen, medstifter af Open bicycles og tidligere med- ejer af Cervélo. Denne udfordring kompliceres af en cykels enkeltsidede drivlinje, som skaber en ujævn belastning på bagenden af cyklen. Behovet for at modstå de større kræfter på højre side af stellet er grunden til, at mange cykler vælger et asymmetrisk design af kædestag og sæderør.
Men som Ben Coates, Treks vejproduktdirektør, minder os om, at det, du gør ved et område på en cykel, direkte påvirker et andet: 'Du kan øge stivheden ved bundbeslaget, for eksempel ved at tilføje laminat til undersiden af hovedrøret, men hvert stykke laminat påvirker hele cyklen. Du risikerer negative virkninger, hvis du ikke forstår, hvordan tilføjelse eller slibning af materialer påvirker de andre dele af cyklen.
‘Vi kan gøre cykler stivere, end selv de største og mest krævende ryttere i verden ønsker, men bare at gøre den stivere, eller lettere for den sags skyld, er ikke nødvendigvis en opskrift på en bedre cykel. Samtalen skal begynde med, hvordan du vil have cyklen til at køre, ikke hvor du vil have den stiv.’
teknikstivhed
Hvordan stivner designere en ramme de helt rigtige steder? Svaret ligger i diameteren af rørets tværsnit, såvel som deres længde og, i tilfælde af kulfibercykler, de mange lag kulfiber
bruges i deres konstruktion.
'Jo større et rørs diameter, jo stivere bliver det,' siger Adam Wais, CEO og grundlægger af den håndlavede carboncykelproducent Rolo. 'Og det er før du overhovedet begynder at se på materialer.'
Dette forklarer tendensen i cykeldesign til overdimensionerede nedrør, bundbeslag og kædestag. Fremskridt inden for kulfiber har gjort det muligt for producenterne at reducere tykkelsen af rørvægge, hvilket giver dem frihed til at skabe gigantiske rør uden at øge vægten.
Så hvis store nedrør og bundbeslag bruges til at kanalisere hver watt rytterkraft til vejen, hvorfor så ikke følge den samme filosofi ved toprøret og hovedrøret for at modstå svingkræfter og sikre præcisionsstyring?
Når du læner en cykel ind i et hjørne, samles tre store kræfter: tyngdekraften, som trækker lodret nedad; kinetisk energi, som holder dig fremad, og centripetalkraft, som presser dig udad – til venstre, når du drejer til højre og omvendt. Hvis rammen er for fleksibel, kan disse kræfter skubbe hjulene og hovedrøret ud af justering, hvilket fører til upræcis styring.
‘Du har brug for hjulene til at spore, og jo bedre de sporer for og bag, jo mere forudsigelige er de gennem et hjørne,’ siger Thomas McDaniel, produktchef hos BMC. 'Sig, at du skal igennem et hjørne, du har kørt tusind gange, så du er selvsikker og har en masse fart, men en dag finder du en massiv sten lige midt på den linje, du altid tager. Hvor godt kan cyklen acceptere dit behov for at lave en forandring midt i et hjørne? Det er her, front-end-stivhed spiller ind.’
Det viser sig, at hvis en cykel er for stiv i forenden, bliver den vanskelig at læne, hvilket skaber en anden type håndteringsproblem. Chris D'Aluisio, kreativ direktør hos Specialized, tager historien op ved at huske det øjeblik, hvor virksomhedens Tarmac SL4 erstattede SL3. Tidligere, da Specialized udviklede en ny cykel, ville den bruge rammestørrelsen på 56 cm som benchmark for et nyt sæt mål, inklusive stivhed. Når først målene var ramt, blev rammen skaleret, med lidt mindre rør til de mindre rammer og større rør til de større rammer.
‘Med SL4 gjorde vi 56 stivere og lettere, og højere ryttere – størrelse 56 og derover – sagde: "Wow! Det er så meget bedre." Men i min størrelse, 52, kørte den værre, siger D'Aluisio med forfriskende åbenhjertighed. »Det var for hårdt, ikke kun lodret, men også når du lænede dig ind i et hjørne. Den havde for meget stivhed foran, og den tillod ikke, at cyklen i mindre størrelser var eftergivende over vejen midt i hjørnet, så det ville få fronten til at skravle, især over en ujævn vejoverflade, hvilket kunne være nervøst..’
Det viste sig, at de justeringer, der blev foretaget med at skalere cyklen, ikke var gået nær langt nok, og at mindre stel med rør med et tilsvarende tværsnit og carbon-lay-up til 56 cm, var utroligt stive, fordi de rørene var kortere.
‘De små cykler var forholdsmæssigt meget stivere end de større cykler, hvilket er fuldstændig modsat, hvad rytteren har brug for, siger D’Aluisio. »Den højere rytter, med en længere sadelpind og højere tyngdepunkt, kræver, at cyklen udfører meget mere arbejde. Når du beder cyklen om at bevæge sig fra højre mod venstre i en manøvre, gør den cykel alt arbejdet for at flytte den rytters vægt fra den ene side til den anden og fange den rytter i at falde. Vi er nødt til at genvinde trækkraften, når rytteren vender.’
Som et resultat besluttede Specialized, at det var nødvendigt effektivt at behandle hver enkelt billedstørrelse, som om det var sit eget separate specialprojekt, en proces, som den kalder Rider First Engineering.
Dette hjælper med at forklare, hvorfor ingeniører ikke bare gør hele cyklen så stiv som muligt, men der er også en anden grund: komfort, også kendt som compliance, som er stellets evne til at kæmpe med ufuldkommenheder i vejen overflade og absorberer vibrationer fra asf alten.
Efter at have skabt Cervélo R3, en cykel, der nød podieplaceringer over de brutale brosten i Paris-Roubaix i syv på hinanden følgende år, ved Vroomen, hvad der skal til for en cykel, der kan levere kraft til baghjulet og samtidig beskytte rytteren fra de allerværste overflader.
'Ideelt set vil du have så lidt lodret stivhed som muligt, så du får noget komfort og compliance,' siger han. »Men det rør, man forstørrer for at få stivhed i torsion, bliver også større lodret og stivere lodret, og det er ikke nemt at adskille de to faktorer. I den forstand vil det altid være et kompromis – den mest behagelige cykel vil ikke være til at køre, fordi den er så fleksibel i alle retninger, og den stivest mulige cykel vil også være uretfærdig, fordi den er knogleskærende stiv, hvilket ikke kun er ubehageligt, men også langsommere. Du har brug for en form for overholdelse for at fjerne ruheden på vejen.'
Dæk gør meget af dette arbejde, men designere indfører også en vis grad af flex i rammen, især i sadelrøret og via meget tynde eller flade sædestag, som et middel til at fjerne de vejstød, der rejser op gennem bagenden af cyklen til rytteren.
Det velsagtens bedste eksempel på, hvordan vertikal compliance kan skilles fra bundbeslag og hovedrørsstivhed, er Trek Domane, den racertunede cykel, der bar Fabian Cancellara til det øverste trin på podiet ved Flandern Rundt og Paris-Roubaix. Domanens sæderør er 'afkoblet' fra toprøret, hvilket gør det muligt for sæderøret at bøje næsten uafhængigt af rammen uden at ofre stivheden. Den nye IsoSpeed-afkobling i det seneste Domane SLR har endda 'tuneable compliance', så rytteren kan personliggøre stivhedsniveauet.
‘Domane-tuning-området starter på nogenlunde samme niveau af lodret overensstemmelse som Madone [Trek's aero race rig] og går op til 35 % mere kompatibelt uden at påvirke pedalstivheden, siger Coates.
Fremtidens rammer
Den ubarmhjertige jagt efter stivere, lettere, mere komfortable stel viser ingen tegn på at aftage, med producenter på en konstant søgen efter at udforske nye materialer og teknologi. Det britiske cykelmærke Dassi, for eksempel, undersøger mulighederne for grafen, vidunderstoffet, der rummer et ekstraordinært potentiale, hvis producenterne kan finde måder at udnytte dets muligheder på.
'Graphene udviser egenskaber, der langt overstiger traditionelle kulstof, der er lagt op i en cykelramme,' siger Stuart Abbott, en tidligere rumfartsdesigningeniør, der etablerede Dassi for seks år siden. 'Der er en mystisk mulighed for at skabe en ramme, der kan veje så lidt som 300 g, fordi grafen er så meget lettere og så meget stærkere, at du har mulighed for at erstatte områder med kulstof, der kan være 2 mm eller 3 mm tykke visse steder på ramme – især omkring bundbeslaget – med noget, der er 100 gange lettere og en tusindedel af tykkelsen.'
I øjeblikket er et hurtigt realitetstjek dog på sin plads for alle, der er på nippet til at købe en ny cykel. Cykling er ikke som Formel 1, hvor den bedste bil altid vinder, alt undtagen uanset føreren. Masser af dette års store løb - herunder Paris-Roubaix, Flandern Rundt, Milano-San Remo, Paris-Nice og Rundt om Romandie - er blevet vundet af ryttere på forskellige cykler. Med andre ord handler ultimativ ydeevne om rytteren, ikke cyklen, og der er ikke noget objektivt "rigtigt" stivhedsniveau i en ramme, kun det niveau, der passer til dig.
Top 10 stiveste cykler
Hvordan måler du en cykels stivhed? Desværre har vi ikke et laboratorium til at udføre flextesten, men vi kender et sted, der gør. Vores venner på det tyske cykelmagasin Tour er kendt for deres videnskabelige tilgang til cykeltest, som omfatter at udsætte hver enkelt stel for et strengt batteri af bænktests for at fastslå stivhedsværdier.
En ligning baseret på den stivhedsscore, som rammen opnår ved hovedrøret (målt i Nm/°), divideret med rammens samlede masse (i kg), giver et stivhed-til-vægt-indeks, der giver Tour dens leaderboard for de stiveste rammer…
| Cykel | Dato | stivhed-til-vægt |
| 1. Cervelo Rca | januar 2015 | 142Nm/°/kg |
| 2. Specialized Tarmac SL4 | dec 2011 | 141,2Nm/°/kg |
| 3. Cannondale SuperSix Evo Ultimate | sep 2011 | 139,2Nm/°/kg |
| 4. Canyon Ultimate CF SLX | januar 2016 | 131,5Nm/°/kg |
| 5. Trek Emonda | dec 2014 | 131,3Nm/°/kg |
| 6. Fokus Izalco Max | Jul 2013 | 127,1Nm/°/kg |
| 7. Filt F1 | dec 2011 | 125,3Nm/°/kg |
| 8. AX Lightness Vial Evo | januar 2015 | 125,1Nm/°/kg |
| 9. Storck Aernario | okt 2015 | 123,9Nm/°/kg |
| 10. Rose X-Lite Team 8000 | dec 2014 | 123,7Nm/°/kg |
Carbon-jargon: hvad betyder det hele?
