Como a geometria do quadro afeta uma bicicleta?

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Anonim

A geometria de um quadro pode afetar a maneira como uma bicicleta se comporta, mas você pode realmente prever o quão bem uma bicicleta vai andar apenas com os ângulos do tubo?

Atenção: nos próximos parágrafos você poderá sentir oscilações, flops e contrações. Não se assuste – são termos que ajudarão você a entender melhor o complexo assunto do manuseio de bicicletas. Simplificando, o manuseio é a entrada necessária para controlar a direção de uma bicicleta, e o maior fator é a geometria da bicicleta.

Demorou um século para chegar perto de compreender completamente a dinâmica, mas o professor assistente Arend Schwab, da Universidade Técnica de Delft, Holanda, faz parte de uma equipe de físicos que afirma ter resolvido o problema em 2011.

‘Em nossa equação existem 27 parâmetros’, ele diz a Cyclist. Estes incluem ângulos de tubo, dimensões, inclinação do garfo, altura do suporte inferior e centro de gravidade. Altere apenas um elemento e o manuseio muda.

Décadas de experiência acumulada levaram os construtores de quadros a uma geometria geral para bicicletas de estrada que é um equilíbrio aceitável entre peso, conforto, eficiência e manuseio.

Isso significa que, hoje, a maioria dos ajustes para manuseio são feitos com o ângulo do tubo da cabeça e o deslocamento do garfo, às vezes chamados de inclinação, porque determinam a 'trilha'.

Para ter uma ideia de trilha, imagine um feixe de luz brilhando pelo centro do tubo da cabeça. Ele tocará o solo à frente do ponto em que o pneu dianteiro toca o solo.

A distância entre esses dois pontos é a trilha e é um dos principais fatores no comportamento de uma bicicleta.

'Trail afeta a estabilidade da bicicleta ', diz o construtor de quadros Richard Craddock da Craddock Cycles em Bromsgrove.

‘Todas as bicicletas são mais estáveis quanto mais rápido elas se movem, mas mais trilha torna mais fácil ficar na posição vertical. No lado negativo, mais trilha significa mais oscilação quando você está fora do selim e exige mais esforço do piloto para dirigir nas curvas.'

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É este último ponto que anima Anders Annerstedt, da marca de bicicletas luxemburguesa Rolo.

‘Uma bicicleta com uma trilha mais longa é mais difícil de manter na trajetória ideal em uma curva. Então, em uma curva fechada, você terá que passar pela curva com talvez duas ou três entradas diferentes.

'Você tem que ser forte porque a geometria quer manter a moto em sua trajetória existente', diz ele.

Com menos trilha, o ciclista não precisa gastar tanta energia para fazer essas correções e pode fazê-lo mais rapidamente, acrescenta Annerstedt.

Ele ajusta sua geometria para eliminar o 'wheel flop' excessivo - instabilidade em baixa velocidade - e todos os construtores de quadros visam ajustar a trilha para fornecer o tipo de manuseio mais adequado ao uso pretendido da bicicleta.

Assim, uma bicicleta de turismo pode ter muita trilha para proporcionar um passeio estável e previsível, enquanto uma bicicleta de corrida pode ter uma pequena quantidade de trilha para oferecer curvas rápidas e afiadas.

Existem duas maneiras principais que um construtor de quadros pode ajustar a trilha: alterando o ângulo do tubo da cabeça ou ajustando a inclinação (deslocamento) do garfo. Para reduzir a trilha, você pode deixar o tubo da cabeça mais inclinado, aumentar a inclinação do garfo ou ambos.

Ciclistas de estrada geralmente preferem o manuseio de bicicletas onde a trilha é de 50-60mm. Um ângulo de cabeça na região de 73° com um deslocamento do garfo de cerca de 45 mm tende a conseguir isso.

Muitos construtores de quadros são cautelosos com seus números precisos, mas se você conhece duas das três variáveis, pode calcular a terceira no site bikecad.ca.

Habilidades de descida de bicicleta de estrada
Habilidades de descida de bicicleta de estrada

Há uma complicação extra com tamanhos de quadro pequenos porque a roda dianteira está mais próxima do suporte inferior, o que traz o risco de ser cortada pelos dedos do pé do ciclista.

Para aumentar a folga, o ângulo da cabeça deve ser menor ou o deslocamento do garfo aumentado, ambos afetarão o manuseio, a menos que outras alterações no projeto sejam feitas.

Pesos e medidas

Infelizmente, verificar o gráfico de geometria para avaliar a trilha não lhe dirá tudo o que você precisa saber sobre manuseio, porque há outros fatores envolvidos.

Os construtores de quadros citam a altura do suporte inferior e a distância entre eixos como os próximos dois elementos geométricos mais influentes para manuseio.

Mais mudanças no manuseio podem ser feitas alterando o comprimento do avanço, a largura do guidão e o tipo de rodas e pneus.

Rodas e pneus mais pesados, por exemplo, têm mais inércia e exigem mais esforço para virar o guidão.

A maneira como uma bicicleta se comporta também se deve à rigidez do quadro e dos garfos, o que significa que os materiais e as formas dos tubos desempenham seus papéis.

‘A escolha e o uso do material permitem que um fabricante de bicicletas alcance características de manuseio de bicicletas mais específicas dentro de uma geometria definida ', diz Tim Hartung, engenheiro de design da Trek Bicycles.

‘É aqui que os materiais compósitos têm uma grande vantagem sobre os materiais isotrópicos, como aço e alumínio.’

Ele gosta de como o carbono permite que ele controle e ajuste a rigidez com precisão através de padrões de lay-up, espessuras de tubos e formas de seção transversal.

Creta descendo
Creta descendo

Desenvolvimentos modernos, como freios a disco em bicicletas de estrada, também tiveram um efeito na maneira como uma bicicleta se comporta, de acordo com Hartung: 'Normalmente, os eixos passantes são muito mais grossos [do que os lançamentos rápidos padrão], geralmente 12 mm ou 15 mm.

'O eixo mais grosso é mais forte e rígido e também cria uma conexão de sistema mais rígida entre o quadro e a roda. Pode criar um cenário em que as rodas dianteiras e traseiras não estejam sincronizadas umas com as outras.

'A roda traseira e o quadro tendem a ficar mais no mesmo plano, o que pode ser ruim ao tentar manter uma linha constante em curvas de alta velocidade.

'Você pode acabar com uma bicicleta que não tem “dar” ou flexões suficientes no sistema para manter uma boa linha em uma curva ou permitir que você faça uma contra-viragem de acordo.

‘Isso pode significar que o contato do pneu com o solo na parte traseira pode ser comprometido. Ou você acaba pisando no freio para ajustar sua linha em uma curva de alta velocidade na estrada”, acrescenta Hartung.

‘Nenhum destes é desejável em situações de corrida. Lembre-se de que esse nível de detalhe só é percebido por ciclistas de elite e parte desse efeito pode ser mitigado alterando os parâmetros de rigidez do quadro.'

O elemento orgânico

Não importa quais níveis de geometria e rigidez foram ajustados em uma bicicleta, sempre haverá uma variável que é impossível para o construtor de quadros prever com precisão: o ciclista.

As formas do corpo e os estilos de pilotagem afetarão a dinâmica do manuseio, e Arend Schwab, da Universidade Técnica de Delft, tem opiniões definidas sobre como a posição do piloto se relaciona com o manuseio.

'A pose ou posição do piloto não é tão importante quando se trata de manuseio, mas a maneira como você segura o guidão é muito importante ', diz ele.

‘A estrutura de direção é muito leve e se você adicionar a grande massa de braços e parte superior do corpo, pode influenciar o sistema e sua resposta.’

Schwab sugere que, teoricamente, segurar as barras com os braços retos no mesmo ângulo que o tubo da cabeça seria o melhor para a estabilidade, porque o braço e a massa da parte superior do corpo têm influência mínima no sistema de direção.

O construtor de quadros baseado em Londres, Tom Donhou, acrescenta: ‘Você realmente quer manter o centro de gravidade no lugar certo, principalmente quando está pedalando em velocidade. A oscilação da velocidade se deve ao posicionamento do peso, então você precisa obter a distribuição correta do peso entre as rodas.'

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Para um construtor de quadros, tentar equilibrar todos os elementos geométricos com a fisiologia do ciclista pode ser uma tarefa assustadora, especialmente quando os clientes podem ser extremamente exigentes, mas ao mesmo tempo pouco claros, sobre o tipo de manuseio que desejam.

'As pessoas usam palavras como responsivo, reativo, ágil, ágil, agressivo', diz Tom Rodi, da construtora americana Parlee Cycles.

‘Existem 20 ou 30 adjetivos que você vai ouvir. Às vezes alguém vai falar sobre uma moto se sentindo “nervosa”. Pode ser muito íngreme no tubo de direção ou o garfo muito rígido.

'Há muitas peças para olhar. Há a rigidez de torção da cabeça, tubos superiores e inferiores, a capacidade de resposta à torção de todo o conjunto do garfo e há a conformidade vertical - a capacidade dessas coisas de dobrar em reação a anormalidades da estrada.'

O que é aparente é que não há uma solução simples para prever o manuseio de uma bicicleta. É algo que os construtores de molduras continuarão a mexer e refinar tanto por tentativa e erro quanto por meio da ciência.

E uma vez que você tenha sua armação, as partes que você anexar a ela também terão um efeito, mas principalmente a maneira como você esculpe essa curva fechada dependerá de você.

A forma como uma bicicleta se comporta depende em grande parte da pessoa que a manuseia.

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