O guia do ciclista para a rigidez do quadro

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O guia do ciclista para a rigidez do quadro
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Anonim

A rigidez em uma bicicleta de estrada é essencial, mas também deve ser equilibrada em relação ao conforto, peso e custo. Investigamos como

Pesquise na internet usando o termo 'rigidez' e você não irá muito longe antes de ver anúncios vendendo soluções farmacêuticas para problemas de cavalheiros. Bicicletas e quartos, ao que parece, compartilham uma paranóia inabalável sobre desempenho fraco, o que explica por que o bufão de marketing que acompanha cada nova bicicleta é invariavelmente salpicado de alegações sobre como o quadro agora é super rígido, além de ser mais leve e confortável. Mas, pelo menos em teoria, as três qualidades estão em conflito, e os designers de bicicletas estão continuamente tentando encontrar o ponto ideal entre elas, mexendo nas dimensões dos tubos e na ciência dos materiais.

Pedal ao carbono

Quando os engenheiros falam sobre rigidez do quadro, eles estão realmente abordando duas áreas diferentes do desempenho de uma bicicleta. A primeira refere-se a ter rigidez lateral suficiente para permitir que a pedalada de um ciclista seja transferida da forma mais eficiente possível para a estrada. A segunda diz respeito à previsibilidade e estabilidade do manuseio de uma bicicleta.

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Em termos de rigidez lateral, cada vez que seu pé pisa no pedal, você cria tensões laterais substanciais (lado a lado) junto com forças de torção (torção), que se combinam para alavancar a parte inferior do quadro para fora de alinhamento. Cada milímetro de movimento do quadro absorve energia preciosa que poderia ser canalizada para a estrada, portanto, minimizar essa flexão maximiza efetivamente a eficiência da pedalada, daí o foco implacável na rigidez dos quadros.

'Como você obtém a energia que está colocando nas manivelas para a roda traseira é realmente sobre o suporte inferior, escoras, dropouts e rigidez da roda ', diz Gerard Vroomen, co-fundador da Open bikes e anteriormente co- proprietário do Cervélo. Esse desafio é complicado pelo sistema de transmissão de um lado da bicicleta, que cria uma carga irregular na extremidade traseira da bicicleta. A necessidade de resistir às forças maiores no lado direito do quadro é a razão pela qual muitas bicicletas optam por um design assimétrico de escoras e tubos de selim.

Mas, como Ben Coates, diretor de produtos rodoviários da Trek, nos lembra, o que você faz em uma área de uma bicicleta afeta diretamente outra: 'Você pode aumentar a rigidez no suporte inferior, por exemplo, adicionando laminado ao lado inferior do tubo da cabeça, mas cada pedaço de laminado afeta toda a bicicleta. Você corre o risco de sofrer efeitos adversos se não entender como adicionar ou aprimorar materiais afeta as outras partes da bicicleta.

‘Podemos tornar as bicicletas mais rígidas do que os maiores e mais exigentes ciclistas do mundo desejam, mas apenas torná-las mais rígidas, ou mais leves, não é necessariamente uma receita para uma bicicleta melhor. A conversa deve começar com como você quer que a bicicleta ande, não onde você quer que ela fique rígida.’

Rigidez de engenharia

Como os designers enrijecem um quadro nos lugares certos? A resposta está no diâmetro da seção transversal dos tubos, bem como no seu comprimento e, no caso das bicicletas de carbono, nas múltiplas camadas de fibra de carbono

usado em sua construção.

'Quanto maior o diâmetro de um tubo, mais rígido ele será', diz Adam Wais, CEO e fundador da fabricante de bicicletas artesanais de carbono Rolo. 'E isso antes mesmo de você começar a olhar para os materiais.'

Isso explica a tendência no design de bicicletas para tubos de baixo de grandes dimensões, junções de suporte inferior e chainstays. Os avanços na fibra de carbono permitiram que os fabricantes reduzissem a espessura das paredes dos tubos, dando-lhes a liberdade de criar tubos de aparência gigantesca sem adicionar peso.

Então, se enormes tubos inferiores e suportes inferiores são usados para canalizar cada watt de potência do ciclista para a estrada, por que não seguir a mesma filosofia no tubo superior e no tubo dianteiro para resistir às forças das curvas e garantir uma direção precisa?

Quando você encosta uma bicicleta em uma curva, três grandes forças convergem: a gravidade, que puxa verticalmente para baixo; energia cinética, que o mantém em movimento, e força centrípeta, que o empurra para fora – para a esquerda ao virar à direita e vice-versa. Se o quadro for muito flexível, essas forças podem empurrar as rodas e o tubo da cabeça para fora do alinhamento, levando a uma direção imprecisa.

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‘Você precisa que as rodas acompanhem, e quanto melhor elas acompanharem da frente para trás, mais previsíveis elas serão nas curvas ', diz Thomas McDaniel, gerente de produto da BMC. ‘Digamos que você está passando por uma curva que você já fez mil vezes, para que você esteja confiante e com muita velocidade, mas um dia você encontra uma pedra enorme bem no meio da linha que você sempre pega. Quão bem a moto pode aceitar sua necessidade de fazer uma mudança no meio de uma curva? É aí que a rigidez do front-end entra em jogo.’

Acontece que, se uma bicicleta for muito rígida na frente, torna-se difícil inclinar-se, o que cria um tipo diferente de problema de manuseio. Chris D'Aluisio, diretor criativo da Specialized, retoma a história lembrando o momento em que a Tarmac SL4 da empresa substituiu a SL3. Anteriormente, quando a Specialized desenvolvia uma nova bicicleta, ela usava o tamanho do quadro de 56 cm como referência para um novo conjunto de metas, incluindo rigidez. Uma vez que os alvos fossem atingidos, o quadro seria então dimensionado, com tubos ligeiramente menores para os quadros menores e tubos maiores para os quadros maiores.

‘Com o SL4, tornamos os 56 mais rígidos e leves, e os pilotos mais altos – tamanho 56 e acima – disseram: “Uau! É muito melhor.” Mas no meu tamanho, 52, ficou pior ', diz D'Aluisio com franqueza refrescante. “Foi muito duro, não apenas verticalmente, mas também quando você se inclinava em um canto. Tinha muita rigidez na dianteira e não permitia que a bicicleta em tamanhos menores fosse compatível com a estrada no meio da curva, por isso faria com que a frente vibrasse, especialmente em uma superfície de estrada esburacada, o que poderia ser enervante.’

Acontece que os ajustes feitos no dimensionamento da bicicleta não foram longe o suficiente, e que os quadros menores, com tubos de seção transversal semelhante e lay-up de carbono até os 56cm, eram incrivelmente rígidos porque aqueles os tubos eram mais curtos.

'As motos pequenas eram proporcionalmente muito mais rígidas do que as motos maiores, o que é completamente o oposto do que o ciclista precisa', diz D'Aluisio. “O piloto mais alto, com canote mais longo e centro de gravidade mais alto, exige que a moto faça muito mais trabalho. Quando você pede à bicicleta para se mover da direita para a esquerda em uma manobra, essa bicicleta está fazendo todo o trabalho para mover o peso do ciclista de um lado para o outro e evitar que ele caia. Temos que recuperar a tração à medida que o piloto vira.'

Como resultado, a Specialized decidiu que precisava tratar efetivamente cada tamanho de quadro diferente como se fosse seu próprio projeto personalizado separado, um processo que chama de Rider First Engineering.

Isso ajuda a explicar por que os engenheiros não estão simplesmente tornando a bicicleta inteira o mais rígida possível, mas também há outro motivo: conforto, também conhecido como conformidade, que é a capacidade do quadro de lidar com imperfeições na estrada superfície e absorver as vibrações do asf alto.

Tendo criado a Cervélo R3, uma moto que desfrutou de posições de pódio sobre as brutais paralelepípedos de Paris-Roubaix por sete anos consecutivos, Vroomen sabe o que é preciso para uma moto que pode fornecer potência à roda traseira enquanto protege o piloto das piores superfícies.

'Idealmente, você quer o mínimo de rigidez vertical possível para obter algum conforto e conformidade', diz ele. “Mas o tubo que você amplia para obter rigidez na torção também se torna maior verticalmente e mais rígido verticalmente, e não é fácil dissociar esses dois fatores. Nesse sentido, sempre será um compromisso – a bicicleta mais confortável será impossível de pilotar porque é muito flexível em todas as direções, e a bicicleta mais rígida possível também será impossível de pilotar porque é extremamente rígida, o que não é apenas desconfortável, mas também mais lento. Você precisa de algum tipo de conformidade para tirar a aspereza da estrada.'

Os pneus fazem muito desse trabalho, mas os designers também introduzem um grau de flexibilidade no quadro, particularmente no tubo do selim e através de escoras muito finas ou achatadas, como um meio de dissipar os choques da estrada que viajam pela traseira da moto para o ciclista.

Indiscutivelmente o melhor exemplo de como a conformidade vertical pode ser divorciada do suporte inferior e da rigidez do tubo de direção é a Trek Domane, a bicicleta ajustada para corrida que levou Fabian Cancellara ao degrau mais alto do pódio no Tour of Flanders e Paris-Roubaix. O tubo do selim da Domane é “desacoplado” do tubo superior, permitindo que o tubo do selim flexione quase independentemente do quadro sem sacrificar a rigidez. O novo desacoplador IsoSpeed na mais recente Domane SLR tem até "conformidade ajustável", para que o ciclista possa personalizar o nível de rigidez.

‘A faixa de ajuste Domane começa aproximadamente no mesmo nível de conformidade vertical que o Madone [equipamento de corrida aerodinâmica da Trek] e vai até 35% mais compatível sem afetar a rigidez da pedalada ', diz Coates.

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Quadros do futuro

A busca incansável por quadros mais rígidos, leves e confortáveis não mostra sinais de diminuir, com os fabricantes em busca contínua de explorar novos materiais e tecnologias. A marca britânica de bicicletas Dassi, por exemplo, está investigando as possibilidades do grafeno, a substância maravilhosa que possui um potencial extraordinário se os fabricantes puderem encontrar maneiras de aproveitar suas capacidades.

'O grafeno exibe propriedades que excedem em muito os carbonos tradicionais que são colocados em um quadro de bicicleta ', diz Stuart Abbott, ex-engenheiro de design aeroespacial que montou a Dassi há seis anos. “Existe uma oportunidade mística de criar um quadro que pode pesar apenas 300g, porque o grafeno é muito mais leve e muito mais forte que você tem a oportunidade de substituir áreas de carbono que podem ter 2mm ou 3mm de espessura em certos lugares no quadro – principalmente em torno do suporte inferior – com algo que é 100 vezes mais leve e um milésimo da espessura.'

Por enquanto, no entanto, uma rápida verificação da realidade é necessária para quem está prestes a comprar uma bicicleta nova. Andar de bicicleta não é como a Fórmula 1, onde o melhor carro sempre vence, independentemente do piloto. Muitas das principais corridas deste ano - incluindo Paris-Roubaix, Tour of Flanders, Milan-San Remo, Paris-Nice e Tour of Romandie - foram vencidas por pilotos em diferentes motos. Em outras palavras, o desempenho final é sobre o ciclista, não a bicicleta, e não há um nível objetivo de rigidez "certo" em um quadro, apenas o nível certo para você.

Top 10 bicicletas mais rígidas

Como você mede a rigidez de uma bicicleta? Infelizmente, não temos um laboratório para fazer os testes flexíveis, mas conhecemos um lugar que tem. Nossos amigos da revista alemã de ciclismo Tour são conhecidos por sua abordagem científica aos testes de bicicletas, que inclui submeter cada quadro nu a uma bateria rigorosa de testes de bancada para determinar os valores de rigidez.

Uma equação baseada na pontuação de rigidez que o quadro atinge no tubo de direção (medida em Nm/°), dividida pela massa total do quadro (em kg), fornece um índice de rigidez/peso que dá ao Tour sua tabela de classificação para os quadros mais rígidos…

Bicicleta Data Rigidez ao peso
1. Cervelo Rca Janeiro 2015 142Nm/°/kg
2. Specialized Tarmac SL4 Dez 2011 141,2Nm/°/kg
3. Cannondale SuperSix Evo Ultimate Set 2011 139,2Nm/°/kg
4. Canyon Ultimate CF SLX Jan 2016 131,5Nm/°/kg
5. Trek Emonda Dez 2014 131,3Nm/°/kg
6. Foco Izalco Max Jul 2013 127,1Nm/°/kg
7. Feltro F1 Dez 2011 125,3Nm/°/kg
8. Frasco AX Lightness Evo Janeiro 2015 125,1Nm/°/kg
9. Storck Aernário Out 2015 123,9Nm/°/kg
10. Rose X-Lite Team 8000 Dez 2014 123,7Nm/°/kg

Gargão de carbono: o que tudo isso significa?

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