Branchenstandards Teil 3 – Steifigkeit

Wie messen Fahrradhersteller die Rahmensteifigkeit? Gibt es einen Industriestandard für den Vergleich?

 

Einem „Industriestandard“ am nächsten kommen wir mit dem Zedler Steifigkeit-zu-Gewicht (STW)-Protokoll, das wir später in diesem Artikel näher erläutern werden. Es wird vom Tour Magazine verwendet, um den Steifigkeitswert von Rahmen zu vergleichen. Aber die Hersteller wenden diesen Standard nicht universell an.

Dies ist einer der Gründe, warum Cervélo ein eigenes Protokoll entwickelt hat, aber noch wichtiger ist, dass wir festgestellt haben, dass Zedler nicht die gleichen Randbedingungen wie beim realen Fahren berücksichtigt. Randbedingungen sind die Zwänge und Kräfte, die auf ein System wirken. Wenn es sich bei dem System um ein Fahrrad handelt, dann bestehen die Zwänge und Kräfte an den Kontaktpunkten des Fahrers, an den Reifenkontaktpunkten mit der Straße und in geringerem Maße an der Schwerkraft und den aerodynamischen Kräften, die auf das Fahrrad wirken. Die Herausforderung besteht darin, die Randbedingungen des realen Lebens nachzuahmen und gleichzeitig den Test so einfach zu halten, dass er gründlich und präzise durchgeführt werden kann, während er gleichzeitig in der Lage ist, so viele verschiedene Rahmengrößen und Geometrien wie möglich zu testen.

Zuerst müssen wir definieren, welche Aspekte der Steifigkeit für den Fahrer wichtig sind und was in der Realität passiert. Welchen Kräften unterliegt das Fahrrad? Wo im Rahmen? Durch einen langen Prozess des Testens unter realen Bedingungen konnten wir als Teil von Project California „Realität aufzeichnen“.

Basierend auf diesen Tests haben wir festgestellt, dass es drei Arten von Steifigkeitstests gibt, die von Wichtigkeit sind:

1. Drehsteifigkeit: Das ist es, was unseren Ansatz besonders auszeichnet. Der herkömmliche Test erfordert, dass der Rahmen an den hinteren Ausfallenden an einer Vorrichtung befestigt und in der Mitte des Steuerrohres abgestützt wird. Dann wird das Steuerrohr einer Torsionsbelastung ausgesetzt und der Rahmen verbiegt sich im Grunde. Obwohl der Rahmen einer Torsionsbelastung ausgesetzt wird, handelt es sich dabei nicht um einen realistischen Lastfall.

Aber durch Simulation der Ecklasten von den Reifen sowie der Trägheit des Fahrers (wie in Abbildung 2 unten) konnten wir das Rahmengewicht reduzieren, indem wir Carbonlagen entfernten, die keinen Einfluss auf die Drehsteifigkeit hatten.

Abbildung 2

2. Tretlagersteifigkeit: Bei der Messung der Tretlagersteifigkeit messen gängige Ansätze die Durchbiegung unter einer Kraft, die entweder auf eine horizontale oder vertikale Ebene ausgeübt wird. In unserem Fall wenden wir die Kraft im gleichen Neigungswinkel an, wie wenn Sie die Pedale mit maximalem Drehmoment treten, 15 Grad. Das Steuerrohr ist fixiert, um aus-dem-Sattel-Sprint zu simulieren, und die Messungen werden in der gleichen Richtung des Pedalkraftvektors durchgeführt, um eine genaue Messung der Pedaltritteffizenz zu erhalten.

3. Vertikale Steifigkeit: Dies ist der einfachste Fall. Anwendung einer Kraft direkt auf den Sattel und Messung der Durchbiegung. Das Zedler-Testprotokoll erreicht dies präzise, so dass wir sehr nahe am gleichen Prozess bleiben.

Was mitzunehmen ist: Wenn Sie Behauptungen hören, dass ein Rahmen steifer oder am steifsten sei, fragen Sie sich, wie er getestet wurde. Wie wurden die Kräfte angelegt? Spiegeln diese Messungen die realen Fahrbedingungen wider? Wie wurden diese Bedingungen definiert? Wie können Sie einem Unternehmen vertrauen, wenn es sagt, dass es so ist? Im Falle von Cervélo haben wir unseren Engineering-Prozess und die Daten geteilt, die unsere Teststandard-Realität verbindet.

Die Steifigkeit eines Rahmens ist für den Fahrer wichtig, um ein reaktionsschnelles Handling und eine effiziente Kraftübertragung zu gewährleisten. Eine weitere wichtige Eigenschaft ist, dass sich ein steifer Rahmen unter den Pedalen und bei Kurvenfahrten besser anfühlt und dem Fahrer mehr Vertrauen gibt, indem er sich vorhersehbar verhält und schnell auf Ihre Kräfteeinsätze reagiert. Während das „Gefühl“ eines Rahmens subjektiv ist, verbessern umfassende Datenerfassung und realitätsnahe Tests drastisch unser Verständnis davon, wie wir den bestmöglichen Fahrrahmen herstellen können.