Độ cứng của một chiếc xe đạp đường trường là điều cần thiết, nhưng nó cũng phải được cân bằng giữa sự thoải mái, trọng lượng và chi phí. Chúng tôi điều tra cách thức
Tìm kiếm trên internet bằng cách sử dụng thuật ngữ "độ cứng" và bạn sẽ không bao lâu nữa sẽ thấy những quảng cáo bán rong các giải pháp dược phẩm cho các vấn đề của quý ông. Có vẻ như xe đạp và phòng ngủ có chung một nỗi hoang tưởng không thể thay đổi về hiệu suất khập khiễng, điều này giải thích tại sao những lời quảng cáo tiếp thị đi kèm với mọi chiếc xe đạp mới luôn có những tuyên bố về việc khung giờ đây siêu cứng, cũng như nhẹ hơn và thoải mái hơn. Tuy nhiên, ít nhất trên lý thuyết, ba phẩm chất này mâu thuẫn với nhau và các nhà thiết kế xe đạp liên tục cố gắng tìm ra điểm hợp giữa chúng bằng cách nghiên cứu về kích thước ống và khoa học vật liệu.
Đạp lên carbon
Khi các kỹ sư nói về độ cứng của khung, họ thực sự đang giải quyết hai lĩnh vực khác nhau về hiệu suất của một chiếc xe đạp. Điều đầu tiên liên quan đến việc có đủ độ cứng bên để cho phép đầu vào bàn đạp của người lái chuyển sang mặt đường một cách hiệu quả nhất có thể. Vấn đề thứ hai liên quan đến khả năng dự đoán và tính ổn định của việc xử lý xe đạp.
Về độ cứng bên, mỗi khi chân bạn dậm lên bàn đạp, bạn sẽ tạo ra lực căng ngang (từ bên này sang bên kia) đáng kể cùng với lực xoắn (xoắn), kết hợp để đẩy phần dưới của khung ra ngoài của sự liên kết. Mỗi milimet chuyển động của khung đều hấp thụ năng lượng quý giá có thể truyền đến mặt đường, do đó, việc giảm thiểu độ uốn này giúp tối đa hóa hiệu quả đạp một cách hiệu quả, do đó, tập trung không ngừng vào độ cứng của khung.
'Cách bạn truyền năng lượng qua các tay quay đến bánh sau thực sự là về giá đỡ phía dưới, các trục, độ trễ và độ cứng của bánh xe,' Gerard Vroomen, đồng sáng lập của Open bike và trước đây là đồng sáng lập cho biết. chủ sở hữu của Cervélo. Thử thách này rất phức tạp bởi hệ thống truyền động một mặt của xe đạp, hệ thống này tạo ra tải trọng không đồng đều ở phần sau của xe đạp. Sự cần thiết phải chống lại các lực lớn hơn ở phía bên phải của khung là lý do tại sao nhiều xe đạp chọn thiết kế không đối xứng của các trụ và ống yên.
Nhưng như Ben Coates, giám đốc sản phẩm đường bộ của Trek, nhắc chúng tôi rằng, những gì bạn làm đối với một khu vực của xe đạp sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khu vực khác: 'Bạn có thể tăng độ cứng ở khung dưới cùng, chẳng hạn bằng cách thêm cán mỏng vào mặt dưới của ống đầu, nhưng mỗi mảnh ghép ảnh hưởng đến toàn bộ chiếc xe đạp. Bạn có nguy cơ bị ảnh hưởng xấu nếu bạn không hiểu cách thêm hoặc mài dũa các vật liệu ảnh hưởng đến các bộ phận khác của xe đạp.
‘Chúng tôi có thể làm cho những chiếc xe đạp cứng hơn cả những tay đua lớn nhất và khắt khe nhất trên thế giới mong muốn, nhưng chỉ làm cho nó cứng hơn hoặc nhẹ hơn cho vấn đề đó không nhất thiết phải là công thức cho một chiếc xe đạp tốt hơn. Cuộc trò chuyện phải bắt đầu với việc bạn muốn chiếc xe đạp như thế nào, chứ không phải là nơi bạn muốn nó bị cứng.’
Độ cứng kỹ thuật
Làm thế nào để các nhà thiết kế cố định khung ở những vị trí thích hợp? Câu trả lời nằm ở đường kính của mặt cắt ngang của các ống, cũng như chiều dài của chúng và trong trường hợp xe đạp carbon, nhiều lớp sợi carbon
được sử dụng trong xây dựng của họ.
“Đường kính của ống càng lớn thì ống càng cứng,” Adam Wais, Giám đốc điều hành và người sáng lập của nhà sản xuất xe đạp carbon thủ công Rolo cho biết. "Và đó là trước khi bạn bắt đầu xem xét tài liệu."
Điều này giải thích xu hướng trong thiết kế xe đạp hướng tới các ống xuống quá khổ, các khớp nối giá đỡ phía dưới và các bánh răng. Những tiến bộ trong sợi carbon đã cho phép các nhà sản xuất giảm độ dày của thành ống, cho phép họ tự do tạo ra những chiếc ống trông khổng lồ mà không cần thêm trọng lượng.
Vì vậy, nếu các ống giảm cực lớn và giá đỡ phía dưới được sử dụng để chuyển từng watt công suất của người lái vào mặt đường, tại sao không tuân theo cùng một triết lý ở ống trên cùng và ống đầu để chống lại lực vào cua và đảm bảo tay lái chính xác?
Khi bạn nghiêng xe vào một góc, ba lực lớn sẽ hội tụ: trọng lực kéo theo phương thẳng đứng xuống dưới; động năng, giúp bạn chuyển động về phía trước và lực hướng tâm, đẩy bạn ra bên ngoài - sang trái khi rẽ phải và ngược lại. Nếu khung quá mềm, những lực này có thể đẩy bánh xe và ống đầu ra khỏi sự thẳng hàng, dẫn đến việc đánh lái không chính xác.
‘Bạn cần các bánh xe để theo dõi, và chúng càng theo dõi tốt hơn từ trước đến sau, chúng càng dễ dự đoán hơn qua một góc cua,” Thomas McDaniel, giám đốc sản phẩm tại BMC cho biết. 'Giả sử bạn đang đi qua một góc cua mà bạn đã cưỡi hàng nghìn lần, để bạn tự tin và tăng tốc độ, nhưng một ngày bạn tìm thấy một tảng đá khổng lồ ngay giữa đường mà bạn luôn chụp. Làm thế nào để chiếc xe đạp có thể chấp nhận nhu cầu của bạn để thực hiện một thay đổi ở giữa một góc? Đó là lúc độ cứng của giao diện người dùng phát huy tác dụng.’
Hóa ra là nếu một chiếc xe đạp quá cứng ở phần đầu xe thì rất khó để nghiêng người, điều này tạo ra một kiểu xử lý khác. Chris D’Aluisio, giám đốc sáng tạo tại Professional, kể lại câu chuyện bằng cách nhớ lại khoảnh khắc khi Tarmac SL4 của công ty thay thế SL3. Trước đây, khi Professional phát triển một chiếc xe đạp mới, nó sẽ sử dụng kích thước khung 56cm làm tiêu chuẩn cho một loạt mục tiêu mới, bao gồm cả độ cứng. Sau khi trúng mục tiêu, khung hình sẽ được thu nhỏ lại, với các ống nhỏ hơn một chút cho khung nhỏ hơn và ống lớn hơn cho khung lớn hơn.
‘Với SL4, chúng tôi đã làm cho 56 tay đua cứng hơn và nhẹ hơn, và những tay đua cao hơn - cỡ 56 trở lên - nói,“Chà! Nó tốt hơn rất nhiều. Nhưng ở kích thước của tôi, 52 tuổi, nó hoạt động tồi tệ hơn,”D’Aluisio nói với ánh nến sảng khoái. ‘Nó quá khắc nghiệt, không chỉ theo chiều dọc mà còn khi bạn nghiêng vào một góc. Nó có quá nhiều độ cứng của phần đầu xe và nó không cho phép chiếc xe đạp ở kích thước nhỏ hơn tuân thủ ở góc giữa đường, vì vậy nó sẽ khiến phần đầu xe bị kêu, đặc biệt là trên mặt đường gập ghềnh, điều này có thể gây khó chịu.’
Hóa ra là những điều chỉnh được thực hiện trong việc điều chỉnh kích thước chiếc xe đạp đã không đi đủ xa, và những khung nhỏ hơn, với các ống có mặt cắt ngang tương tự và lớp carbon lên đến 56cm, cực kỳ cứng vì những ống ngắn hơn.
‘Những chiếc xe đạp nhỏ tương ứng với độ cứng hơn nhiều so với những chiếc xe lớn hơn, điều này hoàn toàn trái ngược với những gì người lái cần,” D’Aluisio nói. ‘Người lái cao hơn, với dây an toàn dài hơn và trọng tâm cao hơn, đòi hỏi người đạp phải thực hiện nhiều công việc hơn. Khi bạn yêu cầu xe đạp chuyển động từ phải sang trái, xe đạp đó sẽ thực hiện tất cả công việc để di chuyển trọng lượng của người lái đó từ bên này sang bên kia và đỡ cho người lái đó không bị ngã. Chúng ta phải lấy lại lực kéo khi người lái rẽ.’
Do đó, Expert quyết định cần phải xử lý hiệu quả từng kích thước khung hình khác nhau như thể đó là một dự án tùy chỉnh riêng biệt của riêng mình, một quy trình được gọi là Rider First Engineering.
Điều này giúp giải thích tại sao các kỹ sư không chỉ đơn giản làm cho toàn bộ chiếc xe đạp cứng nhất có thể, mà còn có một lý do khác: sự thoải mái, còn được gọi là sự tuân thủ, là khả năng của khung chống lại sự không hoàn hảo trên đường bề mặt và hấp thụ rung động từ đường băng.
Đã tạo ra Cervélo R3, một chiếc xe đạp giành được vị trí bục danh dự trên những hòn đá cuội tàn bạo của Paris-Roubaix trong bảy năm liên tiếp, Vroomen biết những gì cần thiết cho một chiếc xe đạp có thể truyền lực đến bánh sau đồng thời bảo vệ người lái từ những bề mặt tồi tệ nhất.
‘Lý tưởng nhất là bạn muốn độ cứng theo chiều dọc càng ít càng tốt để bạn có được sự thoải mái và tuân thủ nhất định,’ anh ấy nói. 'Nhưng ống bạn phóng to để có được độ cứng khi xoắn cũng trở nên lớn hơn theo chiều dọc và cứng hơn theo chiều dọc và không dễ dàng để tách hai yếu tố đó ra. Theo nghĩa đó, nó sẽ luôn là một sự thỏa hiệp - chiếc xe đạp thoải mái nhất sẽ không thể thay đổi được vì nó rất linh hoạt theo mọi hướng và chiếc xe đạp cứng nhất có thể cũng sẽ không thể thay đổi được vì nó cứng như xương, không chỉ khó chịu mà còn chậm hơn. Bạn cần tuân thủ một số loại để loại bỏ độ gồ ghề của con đường.’
Lốp xe thực hiện phần lớn công việc này, nhưng các nhà thiết kế cũng đưa ra một mức độ linh hoạt vào khung, đặc biệt là trong ống yên xe và thông qua các dây an toàn rất mỏng hoặc phẳng, như một phương tiện để làm tiêu tan các cú sốc trên đường đi qua phía sau của chiếc xe đạp cho người lái.
Có thể cho rằng ví dụ điển hình nhất về cách có thể tách rời sự tuân thủ theo chiều dọc khỏi giá đỡ dưới cùng và độ cứng của ống đầu là Trek Domane, chiếc xe đạp điều chỉnh đường đua đã đưa Fabian Cancellara lên bậc cao nhất của bục vinh quang tại Tour of Flanders và Paris-Roubaix. Ống ghế của Domane được ‘tách rời’ khỏi ống trên cùng, cho phép ống ghế có thể uốn cong gần như độc lập với khung mà không làm giảm độ cứng. Bộ tách sóng IsoSpeed mới trong Domane SLR mới nhất thậm chí còn có tính năng "tuân thủ điều chỉnh", để người lái có thể cá nhân hóa mức độ cứng.
‘Phạm vi điều chỉnh của Domane bắt đầu ở mức độ tuân thủ theo phương thẳng đứng gần giống với Madone [giàn Trek’s aero race] và tuân thủ nhiều hơn tới 35% mà không ảnh hưởng đến độ cứng của bàn đạp,” Coates nói.
Khung của tương lai
Việc theo đuổi không ngừng các khung hình cứng hơn, nhẹ hơn, thoải mái hơn không có dấu hiệu giảm bớt, với các nhà sản xuất luôn nỗ lực khám phá các vật liệu và công nghệ mới. Ví dụ, thương hiệu xe đạp của Anh Dassi đang nghiên cứu khả năng của graphene, chất kỳ diệu có tiềm năng phi thường nếu các nhà sản xuất có thể tìm cách khai thác khả năng của nó.
Stuart Abbott, một cựu kỹ sư thiết kế hàng không vũ trụ, người đã thành lập Dassi sáu năm trước, cho biết‘Graphene thể hiện các đặc tính vượt xa các loại cacbon truyền thống được lắp trong khung xe đạp. 'Có một cơ hội thần bí để tạo ra một khung có thể nặng ít nhất 300g, bởi vì graphene nhẹ hơn rất nhiều và mạnh hơn rất nhiều nên bạn có cơ hội thay thế các khu vực carbon có thể dày 2mm hoặc 3mm ở một số vị trí nhất định trên khung - đặc biệt là xung quanh khung dưới cùng - bằng thứ gì đó nhẹ hơn 100 lần và độ dày bằng một phần nghìn. '
Tuy nhiên, hiện tại, một cuộc kiểm tra thực tế nhanh chóng dành cho bất kỳ ai sắp mua một chiếc xe đạp mới. Đạp xe không giống như Công thức một, nơi chiếc xe tốt nhất luôn thắng, tất cả, trừ người lái. Rất nhiều cuộc đua lớn của năm nay - bao gồm Paris-Roubaix, Tour of Flanders, Milan-San Remo, Paris-Nice và Tour of Romandie - đã giành được chiến thắng bởi các tay đua trên các loại xe đạp khác nhau. Nói cách khác, hiệu suất cuối cùng là về người lái chứ không phải về chiếc xe đạp và không có mức độ cứng "đúng" khách quan trong khung, chỉ có mức phù hợp với bạn.
Top 10 xe đạp cứng nhất
Bạn đo độ cứng của xe đạp như thế nào? Đáng buồn là chúng tôi không có phòng thí nghiệm để thực hiện thử nghiệm linh hoạt, nhưng chúng tôi biết một nơi có thể làm được điều đó. Những người bạn của chúng tôi tại tạp chí đua xe đạp của Đức Tour nổi tiếng với phương pháp tiếp cận khoa học đối với việc kiểm tra xe đạp, bao gồm việc đưa từng khung trần vào một cuộc thử nghiệm pin nghiêm ngặt để kiểm tra độ cứng.
Một phương trình dựa trên điểm độ cứng mà khung đạt được ở ống đầu (đo bằng Nm / °), chia cho khối lượng tổng thể của khung (tính bằng kg), cung cấp chỉ số độ cứng so với trọng lượng cho Tour của nó bảng xếp hạng cho những khung hình khó nhất…
| Xe đạp | Ngày | Độ cứng của trọng lượng |
| 1. Cervelo Rca | Jan 2015 | 142Nm / ° / kg |
| 2. Tarmac SL4 chuyên dụng | Tháng 12 năm 2011 | 141,2Nm / ° / kg |
| 3. Cannondale SuperSix Evo Ultimate | Tháng 9 năm 2011 | 139,2Nm / ° / kg |
| 4. Canyon Ultimate CF SLX | Jan 2016 | 131,5Nm / ° / kg |
| 5. Trek Emonda | Tháng 12 năm 2014 | 131,3Nm / ° / kg |
| 6. Focus Izalco Max | Jul 2013 | 127.1Nm / ° / kg |
| 7. Nỉ F1 | Tháng 12 năm 2011 | 125.3Nm / ° / kg |
| 8. AX Lightness Lọ Evo | Jan 2015 | 125.1Nm / ° / kg |
| 9. Storck Aernario | Tháng 10 năm 2015 | 123,9Nm / ° / kg |
| 10. Rose X-Lite Team 8000 | Tháng 12 năm 2014 | 123,7Nm / ° / kg |
Biệt ngữ carbon: tất cả có nghĩa là gì?
