Tämä on kuitenkin vain yksi kehykseen vaikuttavista voimista. Usein huomiotta jäävät muut voimat, mukaan lukien kaarreajossa koettu keskipakovoima, rungon reaktio töyssyihin ja muiden tien epätasaisuuksien vaikutukset.

Polkupyöriä suunnittelevien insinöörien on otettava huomioon kaikki nämä elementit luodakseen rungon, jolla on sopiva iskunvaimennuskyky, mutta myös riittävä jäykkyys, säilyttäen samalla koko pyörän mahdollisimman kevyenä.

Näin ollen, kun puhumme rungon jäykkyydestä, meidän on otettava se huomioon useissa rungon puolissa. Tämän arvon tarkastelu useilla kuvan alueilla paljastaa, kuinka kiehtova se on.

Toisin sanoen parhaan mahdollisen jäykkyyden saavuttaminen ei ole vaikeaa. Kyse on vain lisämateriaalin lisäämisestä, varsinkin jos perusmateriaalin vetolujuus on suuri, jolloin saadaan vahvempi rakenne. Sisällön lisäksi putken poikkileikkaus on varsin tärkeä. Sitä suurempi jäykkyys, mitä suurempi poikkileikkaus. Kompromissi on kuitenkin tietty painonnousu.

Lisäksi varsin ratkaiseva on hiilikuidun konfiguraatio. Tämän päivän tärkein menetelmä riippuu yksisuuntaisten kuitujen järjestelyn muuttamisesta. Yksisuuntaisilla kuiduilla on suuri jäykkyys kuitujen suunnassa, mutta erittäin pieni jäykkyys kohtisuorassa siihen suuntaan. Tämän ansiosta insinöörit voivat luoda useita osia runkoon kunkin kuitulevyn sijainnista riippuen tiettyyn tarkoitukseen sopivaksi.

Täydellinen yhteensopivuus vaatii melko pitkälle kehitettyjä laskelmia. Onneksi 21-luvun insinöörit luottavat tämän työn viimeistelyyn enimmäkseen Finite Element Analysis (FEA) -ohjelmistoon korkean suorituskyvyn tietokoneissa. Insinöörit voivat luoda satoja virtuaalisia kehyksiä ja toistaa niiden reaktiot vaihteleviin sovellettuihin jännityksiin tällä ohjelmalla.

Runkosuunnittelu pyrkii saavuttamaan tasapainon ja lisäämään jäykkyyttä vain tarpeen mukaan. Määrittelemme polkupyörän runkoon useita erilaisia ​​jäykkyysvaihtoehtoja tätä varten.

Jäykkä poljin – sivuttaisjäykkyys

Ensinnäkin yksi useimmin käytetyistä mittareista on sivuttaisjäykkyys, jota valmistajat testaavat laboratorioissaan ajamalla painoja pohjakiinnikkeen päälle toistaakseen polkemista. Useimmiten tämä jäykkyys mittaa vääristymän astetta alatuen alueella jokaisella polkimen painalluksella. Kiehtovaa on, että suurempi sivuttaisjäykkyys on aina toivottavaa, koska sivuttaisliikkeen vähentäminen mahdollistaa luomamme vektorivoiman siirron mahdollisimman tehokkaasti takapyörään.

Takakolmion on myös oltava riittävän jäykkä estääkseen muodonmuutoksen ketjun siirtäessä voimaa taaksepäin.

Pyörän testaajina tämä on mittari, jota haluamme mitata pyörän nopean kiihtyvyyden mittaamiseksi. Kiipeilijät ja pikajuoksijat, jotka tarvitsevat pyörän ylläpitääkseen maksimaalista tehoa hyökkäyksen tai ryhmäsprintin aikana, ovat erityisen riippuvaisia ​​tästä kyvystä. Mutta useimmilla markkinoilla olevilla kehyksillä on erittäin hyvä poljinteho risteilynopeudella, koska tehontuotanto on vakaampaa eikä poikkea paljon siitä, mitä me, tavalliset harrastajat, voimme saavuttaa.

Valmistajat ovat keskittyneet ottamaan käyttöön suurempia pohjakannattimia ja 30 mm kampiakselia saavuttaakseen korkean sivuttaisjäykkyyden alatuen alueella. Vaikka takapyörien yhteensopivuuden vaarantamisen estämiseksi ei ole liioiteltua, takakolmio on yleensä myös jonkin verran vahva, etenkin sen sivuilla. Sekä takakolmiossa että alakannattimessa on runsaasti epäsymmetrisiä malleja, jotka tasapainottavat vasteita useisiin vetopuolen ja muun puolen rasitukseen. Lisäksi tämän vaikutuksen maksimoimiseksi niin paljon kuin mahdollista käytetään erilaisia ​​hiilikuituja.

Tarkka käsittely – vääntöjäykkyys

Vääntöjäykkyys on kriittisempi, mutta harvoin mainittu tekijä. Tämä määrittää kehyksen kiertymisasteen eri kuormituksilla. Varsinkin kaarreajon aikana tällä vääntymällä voi olla suuri vaikutus etu- ja takapyörien linjaukseen, mikä vaikuttaa pyörän ajettavuuteen.

Pyörä tuottaa keskipakovoimaa, joka yleensä työntää meidät ulos linjasta kohdistamalla keskipakovoimaa käännöksen sisäpuolelle nopean kaarreajon aikana. Etuhaarukan ja takakolmion väliset rakenteelliset vaihtelut aiheuttavat sen, että etu- ja takapyöriin vaikuttavat voimat eivät ole aivan kohdakkain, mikä johtaa pieneen pyörien kohdistusvirheeseen matkan varrella.

Kutsumme tätä ajajien epätarkkaksi käsittelyksi. Se on samanlaista kuin yrittää jäljittää viiva siveltimellä mutkan poikki; pyörän palaute ei ole niin terävää kuin toivoisi. Sitä vastoin pyörä, joka toimii hyvin tässä kriteerissä, ei ainoastaan ​​helpota kaarteiden luomista, vaan myös yksinkertaisella toimenpiteellä pyörä voidaan ohjata kohti käännöksen huippua. Pyörä palaa asteittain suoralle linjalle melko tasaisella, progressiivisella liikkeellä huipun ohituksen jälkeen. Lisäksi reaktio äkillisiin suunnanmuutoksiin kulman yli on nopeampi. Koko kaarretuntuma tulee kevyeksi ja suoraksi, vapaaksi hitaudesta, joka koetaan heikkojäykkyisillä pyörillä.

Yleensä käyttämällä halkaisijaltaan suurempia pääputkia ja vahvistamalla haarukkaa valmistajat auttavat estämään rungon kiertymisen helposti. Itse asiassa kuulokkeiden laakereiden koko on vähitellen muuttunut ajan myötä perinteisestä 1 tuumasta alemmassa kuulokkeessa tyypillisesti nähtyihin 1.5 tuuman laakereihin. Koska se tarjoaa ensisijaisen tuen runkorakenteelle, myös pyörän alaputkella on yleensä levein poikkileikkaus.

Silti on otettava huomioon myös toinen tekijä. Vääntöjäykkyys ja sivuttaisjäykkyys on tasapainotettava, jotta varmistetaan, että runko toimii optimaalisesti ilman kompromisseja. Toisaalta liian voimakas sivuttaisjäykkyys sekä etu- että taka-akselissa voi tehdä pyörän ajamisesta vaikeaksi, kun tieolosuhteet eivät ole optimaaliset, koska se tuottaa pomppimista jokaisen maahan osumisen jälkeen. Siksi pitäisi ajatella paljon enemmän kuin vain näitä elementtejä.

Tasainen ajo – pystysuuntainen jäykkyys

Kun edellisissä kohdissa pyritään mahdollisimman suureen jäykkyyteen, niin pystytasossa lähestymistapa on aivan päinvastainen: jäykkyyttä täytyy olla tietty määrä pomppimisilmiön välttämiseksi, mutta samalla muodonmuutoksia on oltava riittävästi. kyky vaimentaa tien epätasaisuudet.

Tämä on erityisen haastava säädettävä mittari, koska ratsastajan paino määrittää sen ja pyörän suunnittelussa on otettava huomioon laaja kirjo kuljettajatyyppejä. Tietysti ison datan analyysi ratsastajista auttaa meitä ennustamaan tiettyä kokoa käyttävien ajajien tyypillisen vartalotyypin, jolloin insinöörit voivat muokata tätä arvoa tarkemmin.

Yleisesti ottaen pystyjäykkyyteen vaikuttaa paljon runkoputkien poikkileikkaus ja hiilikuitukokoonpanon konfiguraatio, samoin kuin sivuttaisjäykkyyteen. Tavoitteena on optimoida pystyjäykkyys siten, että sivuttaisjäykkyydestä tinkimättä saadaan aikaan täydellinen tasapaino iskunvaimennuksen ja voimansiirron tehokkuuden välillä.

Aerodynaamiset putkimuodot parantavat putken pystysuoraa poikkileikkausta, mikä vaikuttaa pystyjäykkyyteen ja siten aerodynamiikkaan. Toisaalta pienempi vaakasuora poikkileikkaus vaikuttaa sivuttaisjäykkyyteen ja tuottaa siten päinvastaisen vaikutuksen kuin rungon tavoittelee.

Yleensä vastaus tähän vaikeuteen on suurentaa putken vaakasuuntaista poikkileikkausalaa ja käyttää virtuaalisia häntäsiipiputkimuotoja. Tämä vaikuttaa kuitenkin aerodynaamiseen suorituskykyyn ja painoon.

Entä jos pyörä on liian jäykkä tai liian pehmeä?

Kuten olemme sanoneet, on melko helppoa rakentaa pyörä melko jäykästi käyttämällä nykyaikaisia ​​materiaaleja, jos ehdoton jäykkyys on tärkein seikka. Mutta hyvin harvat meistä voivat ajaa sellaisella pyörällä yli tunnin – ei vain siksi, että liian herkät käsittelyvoimat pakottavat meidät pysymään jatkuvasti jännittyneinä, vaan myös siksi, että vaihtuvat tienpinnat helisevät käsiämme ja selkäämme nopeasti.

Itse asiassa meillä oli tällaisia ​​moottoripyöriä joskus aiemmin. Vaikka ne saattoivat tuntua hämmästyttäviltä ensimmäisellä poljiniskullasi – varsinkin kiihdytyksessä – ymmärsit pian, että nämä pyörät olivat hyödyttömiä todellisessa maailmassa. Ne aiheuttivat ajan mittaan enemmän vahinkoa kuin hyötyä, ja jokaisessa alamäkeen käännöksessä, vaikka luotimme kaarreajoon, he antoivat meille vain vähän hyvää palautetta. Monet meistä epäilemättä muistavat täysalumiiniset kilpa-moottoripyörät, jotka hallitsivat 2000-luvun alkua – todellista "kaksi pyörää ja keppi, ei muuta, mene vain".

Toinen ääripää olisi se, mitä kutsuimme "puuvillapyöriksi". Tällaiset pyörät näyttävät siltä, ​​että yli puolet työstäsi menee hukkaan, koska sinun on jatkuvasti tuotettava suuria määriä tehoa vain risteilynopeuden ylläpitämiseksi. Puhumattakaan, vastaus on yhtä hidas kuin vanhuksen, kun yrität nopeuttaa.

Nämä pyörät voivat laukaista unelmia kaarrelinjoista. Keskiluokan teräsrunkoisilla maantiepyörillä ajajat tietävät epäilemättä tarkalleen, mitä tarkoitan. Vaikka voimme kutsua näitä moottoripyöriä "tyylikkäästi suunniteltuiksi ja ylellisiksi", ne, jotka tuntevat todellisen historian, tietävät toisin.

Edellisen keskustelun perusteella voimme yleisesti sanoa, että useimmissa tapauksissa enemmän jäykkyyttä on selvästi toivottavaa; Kuitenkin perusteellinen testaus rungon joka puolella on ehdottoman välttämätöntä, jotta lopulta saavutetaan täydellinen tasapaino kaikkien kriteerien välillä. Pohjimmiltaan kehysten yleinen jäykkyys on selvästi muuttunut vuosien aikana. Kun käytät ehkä kymmenen vuoden takaista mallia, saatat joutua tekemään paljon enemmän työtä; uusimmissa versioissa sinun tarvitsee ehkä painaa vain muutama poljin. Tämä analogia auttaa sinua luonnollisesti arvostamaan runkosuunnittelutiedon kehitystä, suunnittelutyökalujen monipuolisuutta ja materiaalikehityksen suurta vaikutusta pyörän suorituskykyyn.