Autorzy:
Kyle Russ, kierownik zespołu inzynierii biomechanicznej
Wendy Ochs, starszy inżynier ds. biomechaniki
Paul Harder, główny inżynier ds. badań i rozwoju
Ewolucja Domane Carbon: Od IsoSpeed do Gen 5
Powszechnie znana platforma Trek Domane przechodziła zmiany z każdą generacją, ale cel pozostaje niezmienny: Domane ma być wygodnym i wydajnym długodystansowym rowerem szosowym, który dodaje pewności i pozwala cieszyć się szybką, radosną i długą jazdą.
Domane pierwszej generacji zbudowany został z myślą o oponach 700 x 25c oraz hamulcach szczękowych, które musiały zacisnąć się na wąskiej obręczy. Pomijając siłę hamowania, cienkie opony wymagały wysokiego ciśnienia, więc inżynierowie i projektanci Treka opracowali rewolucyjną technologię pochłaniania nierówności, która czyniła jazdę wygodniejszą. Nazwali ten układ Rozdzielaczem IsoSpeed, często skracanym do samego IsoSpeed. IsoSpeed stanowił elastyczne łączenie między rurą podsiodłową i rurą górną, dzięki któremu rura podsiodłowa mogła odchylić się w większym stopniu niż w tradycyjnej ramie, co przekładało się na płynność i komfort jazdy.
Technologia ta pracowała tak sprawnie, że Fabian Cancellara, Lizzie Deignan i Elisa Longo Borghini sięgnęli na Domane szczytu podium podczas legendarnego wyścigu Paryż-Roubaix, gdzie nawierzchnia wystawia wszystkich na próbę.
Zbieranie przez lata nagród to oczywiście powód do dumy dla Treka, ale od 2012 wiele się zmieniło w technologiach rowerowych. Hamulce szczękowe ustąpiły miejsca tarczowym, które zajmują mniej miejsca i umożliwiają założenie większych opon. Dlatego pojemność opon zaczęła rosnąć w odpowiedzi na podążanie przez rowerzystów za sprawniejszą i jednocześnie płynniejszą jazdą. To właśnie dzięki rewolucji w oponach możliwe stało się stworzenie znacznie lżejszego roweru o mniej złożonej konstrukcji, podobnym poziomie pochłaniania nierówności i większej sztywności podczas pedałowania. Domane Gen 5 nadjeżdża
Rysunek 1: Kyle Russ i Paul Harder przenoszą aparaturę między rowerami w laboratorium badawczym Trek Performance Research Lab.
Gen 5 Domane w najdrobniejszych szczegółach
Zespołowi projektowemu Domane Gen 5 przyświecały trzy cele: ograniczenie mocy wibracyjnej1 przenoszonej na rowerzystę, poprawa sztywności podczas pedałowania, a także ograniczenie masy roweru. Moc wibracyjna to wskaźnik wykorzystywany przez zespół badawczy Trek Performance Research do pomiaru energii przenoszonej na rowerzystę podczas jazdy w trudnym terenie. Jak rower pozbawiony IsoSpeed wciąż zapewnia wygodną jazdę i jednocześnie większą sztywność przy pedałowaniu? Odpowiedź sprowadza się do trzech elementów: sztycy podsiodłowej, ramy i opony.
Geometria sztycy podsiodłowej i układ włókna węglowego zostały zoptymalizowane pod kątem pochłaniania wstrząsów w płaszczyźnie pionowej oraz sztywności bocznej. Owalny przekrój wewnętrzny sztycy umożliwia jej odginanie przy silnych uderzeniach, a jednocześnie dba o zachowanie sztywności bocznej, gdy siodełko jest obciążone podczas jazdy.
Rysunek 2: Sztyca podsiodłowa Domane Gen 5 zapewniająca płynność jazdy podczas prób pochłaniania wstrząsów pionowych na naszej firmowej bieżni.
Po stronie ramy ułożenie włókien zostało zoptymalizowane pod kątem zarówno pochłaniania wstrząsów pionowych, jak sztywności podczas pedałowania. Nowy rower uzyskuje o 6% wyższy wynik w próbie sztywności pedałowania Tour Magazine², więc Domane Gen 5 trafia idealnie między Domane Gen 4 i Madone Gen 8 — nie jest tak sztywny przy środku suportu jak wiodący rower wyścigowy, ale oferuje znacznie lepsze przeniesienie mocy na pedały w porównaniu z poprzednią platformą Domane.
Rysunek 3: Generowanie mocy z Domane Gen 5
Dlaczego próby pochłaniania nierówności w płaszczyźnie pionowej to tylko jeden element układanki
Tradycyjnie ramy umieszczano w specjalnych mocowaniach laboratoryjnych z obciążnikami zawieszonymi z siodełka w celu pomiaru całkowitego przesunięcia ramy i sztycy podsiodłowej. To standard, ale nie uwzględnia koła i opony w mierzonym układzie. Próba taka wykorzystuje również obciążenie statyczne, a nie realistyczne obciążenie dynamiczne. Pomiary pochłaniania wstrząsów przez cały układ stanowią wyzwanie, w szczególności przy uwzględnieniu dynamiki pedałowania w trudnym terenie, ale tu właśnie wkracza laboratorium Trek Performance Reasearch Lab. Powstało w celu badania interakcji między rowerzystą i rowerem w dynamicznym środowisku z pedałowaniem.
Kluczowym elementem laboratorium jest wykonana na zamówienie bieżnia segmentowa Woodway, dzięki której inżynierowie Treka mogą zamontować dowolną nawierzchnię. Pozwala im to zgłębić szczegóły dynamiki zachowania roweru, w którym to celu do bieżni dochodzi szeroka gama narzędzi do pozyskiwania danych. System rejestracji ruchu w trzech wymiarach, tensometry, akcelerometry zamontowane na rowerze – mawiamy, że w laboratorium „mierzymy wszystko od wybojów po ciało”. Dzięki temu zespół projektowy Domane mógł zadbać o to, by Domane następnej generacji osiągnął wyznaczone cele w zakresie osiągów.
Pomiar mocy wibracyjnej
Zespół badawczy Trek Performance Research pracuje z każdym zespołem pracującym nad produktami, aby pomóc w znalezieniu odpowiedzi na pytania dotyczące wygody, wydajności i kontroli. Jako że „kontrola” to subiektywne wrażenie, staramy się znaleźć dane wskazujące, co czyni rower wygodnym, dzięki czemu możemy porównać prototypy z istniejącymi rowerami Trek, jak i rowerami konkurencji.
Z punktu widzenia pozyskiwanych danych nasza definicja komfortu jest prosta: ograniczyć wibracje przenoszone na rowerzystę przy określonej kombinacji prędkości, terenu i roweru3. Metody rejestrowania mocy wibracyjnej, choć teoretycznie proste, okazują się w praktyce całkiem skomplikowane.
Rysunek 4: Paul Harder i Wendy Ochs przygotowują rower i rowerzystę na kolejną jazdę próbną.
Domane Gen 4 i Gen 5 Domane zostały wyposażone w siodełko i kierownicę rejestrujące siły. Mierząc je w punktach styku i wliczając prędkość pozyskaną z akcelerometrów w tych punktach, możemy obliczyć moc przeniesioną w każdym punkcie styku na rowerzystę. Przy wykorzystaniu tej metody zorganizowaliśmy pojedynek rowerów Gen 4 i Gen 5 na nierównej nawierzchni, z prędkościami od 11 do 32 km/h i ciśnieniami w wybranym zakresie.
Zalecane ciśnienia dla opon 32 mm i 35 mm określono za pomocą kalkulatora ciśnienia Wolf Tooth, który uwzględnia nawierzchnię, rower, masę rowerzysty, rozmiar opony i konstrukcję opony. Za zakres ciśnień obrano zalecane ciśnienie +/-20%. Do celów porównania z oponą 700 x 25c wykorzystaliśmy historyczne zalecenia dla ciśnienia opony z dętką.

Rysunek 5: Moc wibracyjna dla układu rowerzysty i roweru o masie 90 kg na nierównej nawierzchni bieżni.
Wykres powyżej pokazuje, że IsoSpeed miał sporo do zrobienia w czasach opon 25 mm z dętkami i wysokim ciśnieniem. Nawet z IsoSpeed przeniesienie mocy wibracyjnej dla roweru z oponami 25 mm jest o 19% większe w porównaniu z Gen 5 bez IsoSpeed. Przejście z opon 32 mm na 35 mm zwiększa powierzchnię wewnętrzną opony o około 10%. If pressure is kept the same, the total outward force acting on the tire casing therefore increases by 10%. Mając to na względzie, utrzymanie identycznej siły działającej na korpus opony w rozmiarach 32 mm i 35 mm wymaga w przypadku tej drugiej zmniejszenia ciśnienia o 10%.
W ten sposób wynik mocy wibracyjnej dla Domane Gen 5 różni się o zaledwie 5% w porównaniu z rowerem Gen 4 z IsoSpeed. Nieźle jak na rower, który waży 292 g mniej i nie wymaga konserwacji IsoSpeed. Oczywiście nie poprzestaliśmy wykonywaniu prób Domane w laboratorium. Kiedy sporządzaliśmy ten dokument, nasi rowerzyści spędzili już z przedprodukcyjnymi rowerami Gen 5 ponad 400 godzin i przejechali prawie 10 000 km.
Pomiar ruchu rowerzysty i roweru
W celu zbadania odpowiedzi roweru na trudny teren, który wiąże się z występowaniem dużych i małych sił oraz przyspieszeń, a zatem z powstawaniem mocy wibracyjnej, korzystamy z rejestracji ruchu w trzech wymiarach. Uchwyciliśmy ruch rowerzysty i roweru za pomocą 12 trójwymiarowych kamer podczerwonych OptiTrack PrimeX 22, aby zobaczyć zachowanie Domane Gen 4 i Gen 5 na bieżni.
Rysunek 6: Wendy Ochs podczas rejestracji ruchu w trzech wymiarach.
Każdy segment rowerów został wyposażony w odblaskowe znaczniki, dzięki czemu możemy zobaczyć, jak różne obszary roweru reagują na teren w trzech wymiarach. W kontekście „płynności pracy podwozia”, czyli tego, jak płynnie jedzie się na rowerze, przyglądamy się znacznikom wokół środka suportu. Aby zrozumieć wrażenia rowerzysty, gdy siedzi na siodełku, obserwujemy ruch miednicy i siodełka. Co do zasady, jazda jest tym płynniejsza, im bardziej „sprzęgnięte” są miednica i siodełko. Innymi słowy, podczas jazdy w trudnym terenie siodełko może podrzucać rowerzystę, powodując w ten sposób oddzielenie miednicy i siodełka. Alternatywnie rowerzysta może wstać z siodełka i w ten sposób wygładzić jazdę, ale wiąże się to z ekstremalnym obciążeniem metabolicznym.
Wykres poniżej pokazuje średnią wartość dla okrążeń (czyli średnie przesunięcie na okrążenie wykonane na bieżni) przy prędkości 32 km/h dla Domane Gen 4 z oponami 32 mm oraz dla Domane Gen 5 z oponami 35 mm. Odchylenia standardowe między okrążeniami wskazują lekko cieniowane obszary otaczające krzywą. Cieniowane obszary pod krzywą są wypełnione lekko przezroczystym niebieskim i żółtym kolorem, więc kolor zielony wskazuje ich nachodzenie. Wskazane trendy pozostają identyczne przy wszystkich prędkościach, ale skupimy się na 32 km/h, ponieważ to przy niej daje się zaobserwować największe w danym terenie przesunięcie roweru w pionie. Jak widać różnica w „płynności pracy podwozia”, czyli przesunięciu w pionie środka suportu, wynosi 0,08 mm, a różnica w przesunięciu siodełka względem kości krzyżowej, czyli ich „sprzęgnięciu”, wynosi zaledwie 0,11 mm. Można by więc określić różnicę w charakterystyce rowerów Gen 5 i Gen 4 jako praktycznie niezauważalną.

Rysunek 7: Wykres średniego przesunięcia suportu i siodełka względem kości krzyżowej pozyskany w drodze rejestracji ruchu w trzech wymiarach
Podsumowanie
Domane Gen 5 to lżejszy i prostszy rower z włókna węglowego, który zgodnie z obietnicą zapewnia płynną i wydajną jazdę dzięki geometrii i układowi włókien węglowych sztycy podsiodłowej oraz ramy, jak również zastosowanym oponom 35 mm*. Domane Gen 5 zachowuje również uwielbianą geometrię długodystansową na szosy oraz wspaniałe dopasowanie, zapewniając rowerzystom komfort, pewność i wydajność, z których Domane słynie od samego początku.
*prześwit na opony 35 mm to standard we wszystkich modelach oprócz SLR 9 AXS 1x
Bibliografia:
1. Drouet J-M, Covill D, Leroux M, Richard S (2022) On metrics to assess road bicycle dynamic
comfort during impacts. [Wskaźniki pomiarowe służące do badania komfortu dynamicznego na rowerze szosowym podczas uderzeń] Sports Eng 25:1. https://doi.org/10.1007/s12283-021-00366-x
2. Próba sztywności podczas pedałowania Tour Magazine: https://www.tour-magazin.de/en/buying-advice/components/how-tour-tests/how-tour-tests-the-tour-road-bike-test-in-detail/
3. Biała Księga Trek CheckOUT: https://www.trekbikes.live/us/en_US/checkout-full-suspension-science/