Hopp til innhold

Skrevet av:
Kyle Russ, Lead Biomechanical Engineer
Wendy Ochs, Senior Biomechanical Engineer
Paul Harder, Principal R&D Engineer

Utviklingen av Domane Carbon: Fra IsoSpeed til Gen 5

Den ikoniske Trek Domane-plattformen har utviklet seg for hver generasjon, men hovedprinsippet er urokkelig: Domane er en komfortabel og effektiv utholdenhetssykkel bygget for mange raske og morsomme kilometer på setet.

Første generasjon av Domane hadde 700x25c-dekk og felgbremser med smale felgprofiler. Uavhengig av bremsekraften krevde de tynne dekkene et høyt trykk, så Treks ingeniører og designere utviklet en revolusjonerende ettergivenhetsteknologi som gjorde syklingen jevnere. Denne teknologien kalte de IsoSpeed Decoupler, eller bare IsoSpeed. IsoSpeed ga en mykere forbindelse mellom seterøret og overrøret som gjorde at seterøret bøyde seg mye mer enn på en tradisjonell ramme på den tiden, noe som ga en jevnere og mer komfortabel sykling.

Teknologien fungerte så effektivt at Domane hjalp ryttere som Fabian Cancellara, Lizzie Deignan og Elisa Longo Borghini frem til seier på de røffe underlagene i det legendariske endagsrittet Paris-Roubaix.

Trek er stolte av sine rittresultater gjennom årene, men mye har endret seg innen sykkelteknologi siden 2012. Hydrauliske skivebremser har erstattet felgbremser, noe som frigjør plass til større dekk. Dekkvolumet har derfor økt gradvis i takt med at syklistene har ønsket seg jevnere og mer kapable landeveissykler. Denne dekkrevolusjonen har åpnet døren for å lage en mye lettere sykkel med mindre kompleksitet, tilsvarende ettergivenhet og forbedret pedalstivhet. Resultatet er Gen 5 Domane.

Figur 1: Kyle Russ og Paul Harder overfører instrumenter mellom testsykler i Trek Performance Research Lab.

Gen 5 Domane – ned til miste detalj

Designteamet for Gen 5 Domane hadde tre mål i tankene: begrense vibrasjonskraften1 som overføres til syklisten, forbedre pedalstivheten og redusere sykkelens vekt. Vibrasjonskraft er en måleenhet som brukes av Trek Performance Research-teamet for å måle energi som overføres til syklisten ved sykling i ulendt terreng. Så hvordan kan en sykkel uten IsoSpeed fortsatt gi komfortabel sykling og samtidig økt stivhet i pedalene? Svaret handler om tre komponenter: setepinne, ramme og dekk.

Setepinnegeometrien og karbonfiberoppsettet har blitt optimalisert for ettergivenhet vertikalt og stivhet sideveis. Setepinnen har et ovalt innvendig tverrsnitt som gjør den fleksibel ved harde sammenstøt, samtidig som den beholder stivheten sideveis når sykkelen håndteres sittende.

Figur 2: Setepinnen på Gen 5 Domane sikrer jevn sykling på tester av vertikal ettergivenhet på tredemølle.

På rammesiden er oppsettet optimalisert for både vertikal ettergivenhet og pedalstivhet. Den nye sykkelen har en økning på 6 % i Tour Magazines pedalstivhetstest², noe som plasserer Gen 5 Domane pent et sted mellom Gen 4 Domane og Gen 8 Madone – ikke fullt så stiv i kranklageret som den ultimate racersykkelen, men merkbart forbedret kraftoverføring til pedalene sammenlignet med den utgående Domane-plattformen.

Figur 3: Testing av Gen 5 Domane.

Hvorfor testing av vertikal ettergivenhet bare er én del av historien

Tradisjonelt har rammer med vekter hengende fra setet blitt plassert på fester i testlaboratorier, slik at den totale nedbøyningen fra rammen og setepinnen kan måles. Dette er standard praksis, men den inkluderer ikke felgen og dekket i systemet. Testen bruker også statisk belastning i motsetning til realistisk dynamisk belastning. Det er derfor utfordrende å måle systemets samlede ettergivenhet, spesielt når man skal ta hensyn til dynamikken fra pedaltråkk i ulendt terreng. Det er her Trek Performance Research Lab kommer inn i bildet. Trek Performance Research Lab ble bygget for å studere samspillet mellom syklist og sykkel i et dynamisk miljø med pedaltråkk.

Laboratoriet er bygget rundt en spesiallaget Woodway-tredemølle med ribber som gjør det mulig for Treks ingeniører å teste alle typer underlag. På den måten kan Trek analysere detaljene i en sykkels dynamikk ved å koble tredemøllen til et bredt spekter av dataregistreringsverktøy. Med alt fra 3D-bevegelsesregistrering til strekkmålere og akselerometre montert på sykkelen på laboratoriet måler vi alt «fra underlag til kropp». Med disse verktøyene kunne Domanes designteam sørge for at neste generasjons Domane nådde ytelsesmålene.

Måling av vibrasjonskraft

Trek Performance Research-teamet samarbeider med hvert enkelt produktutviklingsteam og bidrar med analyser av komfort, effektivitet og kontroll. Fordi komfort er en subjektiv opplevelse eller følelse, forsøker vi å tallfeste hva som gjør en sykkel komfortabel, slik at vi kan sammenligne prototyper med eksisterende Trek-sykler og konkurrenters sykkelmodeller.

I datainnsamlingen er definisjonen vår av «komfort» i prinsippet enkel: redusert mengde vibrasjonskraft som overføres til syklisten ved ulike hastigheter, terreng og sykler3. Selv om prinsippet er enkelt, er metodene for å registrere vibrasjonskraft ganske sofistikerte.

Figur 4: Paul Harder og Wendy Ochs gjør sykkel og syklist klar til nok en testtur.

Gen 4 og Gen 5 Domane ble utstyrt med et kraftfølende sete og styre. Ved å måle kraften ved berøringspunktene og integrere hastighet fra akselerometre på de samme stedene kan vi beregne kraften som overføres til syklisten gjennom hvert berøringspunkt. Med denne metoden kjørte vi Gen 4 og Gen 5 mot hverandre på et kontinuerlig ujevnt underlag med hastigheter fra 11 til 32 km/t og ulike dekktrykk.

De anbefalte dekktrykkene for 32 mm og 35 mm dekk ble bestemt ved hjelp av Wolf Tooth-trykkalkulatoren, som tar hensyn til underlagsforhold, sykkel- og ryttervekt, dekkstørrelse og dekkonstruksjon. Testtrykkene var anbefalt trykk +/- 20 %. For sammenligningen med 700x25c-dekket brukte vi en anbefaling for slangetrykk basert på historiske data.



Figur 5: Vibrasjonskraft for en syklist/sykkelsystem-vekt på 90 kg på ujevnt underlag på tredemøllen.

Diagrammet ovenfor viser at IsoSpeed bidro tungt da det var 25 mm slangedekk med høyt trykk som gjaldt. Selv med IsoSpeed er vibrasjonskraftoverføringen med 25 mm dekk 19 % høyere sammenlignet med Gen 5 uten IsoSpeed. Å gå fra 32 mm dekk til 35 mm dekk øker dekkets indre overflateareal med omtrent 10%. If pressure is kept the same, the total outward force acting on the tire casing therefore increases by 10%. For å holde kraften som virker utover på dekkstammen konstant for både 32 mm og 35 mm dekk må vi derfor redusere trykket med 10 %.

I målinger ligger Gen 5 Domane innenfor 5 % av vibrasjonskraften til Gen 4-sykkelen med IsoSpeed. Ikke verst for en sykkel som veier 292 g mindre og uten vedlikeholdet knyttet til IsoSpeed. Domane ble selvfølgelig ikke bare testet i laboratoriet. I skrivende stund har sykler fra førproduksjonen av Gen 5 gjennomgått over 400 timer og 9 600 kilometer med testing.

Måling av syklist- og sykkelbevegelse


For å undersøke hvordan en sykkel reagerer i ulendt terreng som gir høy eller lav kraft, akselerasjon og dermed vibrasjonskraft, bruker vi tredimensjonal bevegelsesregistrering, såkalt «mocap» (motion caputure). Vi registrerte syklistens og sykkelens bevegelse ved hjelp av 12 OptiTrack PrimeX 22 tredimensjonale infrarøde kameraer, for å se hvordan Gen 4 og Gen 5 Domane reagerte på tredemøllen.

Figur 6: Wendy Ochs registrerer tredimensjonal bevegelse.

Syklene utstyres med reflekterende markører på hvert segment, slik at vi kan se hvordan de forskjellige områdene av sykkelen reagerer på signaler fra terrenget i et tredimensjonalt rom. Vi analyserer jevnheten i rammen (dvs. hvor mye sykkelen jevner ut syklingen) ved å se på markørene rundt kranklageret. For å forstå hva rytteren opplever i setet, analyserer vi bevegelsene i bekkenet og setet. Enkelt sagt: Jo jevnere sykkelen er, desto mer forbindelse er det mellom bekkenet og setet. Sagt på en annen måte: Ved sykling i ulendt terreng kan rytteren komme til å sprette oppover fra setet, slik kontakten mellom bekkenet og setet forsvinner. Alternativt kan rytteren heve seg noe fra setet for å jevne ut syklingen, noe som er ekstremt slitsomt.

Diagrammet nedenfor viser gjennomsnittlig ensemble-gjennomsnitt (dvs. gjennomsnittlig forskyvning per runde på tredemøllen) ved 32 km/t for Gen 4 Domane med 32 mm dekk og Gen 5 Domane med 35 mm dekk. De lett skyggelagte områdene rundt kurven viser standardavvikene runde-til-runde. De skyggelagte områdene under kurven er farget i blått og gult, slik at overlappingen vises i grønt. De viste trendene gjelder for alle hastigheter, men vi fokuserer på 32 km/t, fordi denne hastigheten viser størst vertikal forskyvning av sykkelen over terrenget. Som vi kan se, er forskjellen i rammens jevnhet – vertikal kranglagerforskyvning – 0,08 mm, mens forskyvningen fra sete til korsbein – «forbindelsen» – bare varierer med 0,11 mm. Med andre ord er forskjellen i respons mellom Gen 5-sykkelen og Gen 4-sykkelen helt minimal.



Figur 7: 3D-bevegelse viser ensemble-gjennomsnitt for kranklager og forskyvning mellom sete og korsbein

Konklusjon


Gen 5 Domane er en lettere og enklere landeveissykkel i karbon som gir en jevn og effektiv sykling takket være setepinnens og rammens geometri og karbonfiberoppsett, samt dekkspesifikasjonen* på 35 mm. Gen 5 Domane beholder også den samme populære geometrien og passformen for langsykling på landevei, slik at syklistene får den samme komforten, selvtilliten og effektiviteten som har definert Domane fra starten av.

*35 mm dekklaring er standard på alle modeller unntatt SLR 9 AXS 1x