כַּאֲשֵׁריצרני אופני הריםמשיקים דגמים חדשים, לעתים קרובות הם מדגישים את הקשיחות, המשקל, הנוחות או הביצועים האווירודינמיים המשופרים של הדגם החדש. מבין הפרמטרים הללו, הקשיחות היא החשובה ביותר, שהיא גורם המפתח להפיכת האופניים ליעילים ככל האפשר בהעברת כוח. עם זאת, ישנם פרטים רבים החבויים תחת המושג הכללי של נוקשות.
בין שלל נקודות המכירה שיצרני אופני הרים מציינים על מנת למכור את מוצריהם, מופיעה תמיד "נוקשות מוגברת". זהו למעשה פרמטר שהרבה אנשים מדברים עליו אבל מעטים מבינים מה זה באמת אומר. עם זאת, בדיוק כמו משקל האופניים, אנשים רבים מעריכים יתר על המידה את תפקידה של קשיחות מוגברת. נוקשות לא בהכרח חזקה יותר.
מהי קשיחות
לפני שנתחיל לנתח מה המשמעות של פרמטר זה, הדבר הראשון שצריך לעשות הוא להבהיר מהי קשיחות. על פי ההגדרה המקובלת בהנדסה, קשיחות היא היכולת של אלמנט מבני (במקרה של אופניים, השלדה) להתנגד לעיוות הנגרם מהפעלת כוחות חיצוניים.
זו הסיבה שכאשר אנו מדברים על קשיחות, רוב האנשים חושבים מיד על הכוח שאנו מפעילים על הדוושות ועד כמה המסגרת מתעוותת לרוחב עם כל מהלך דוושה.
עם זאת, זהו רק אחד מהכוחות המשפיעים על המסגרת, ולעיתים לא נלקחים בחשבון כוחות אחרים, כמו השפעות הכוח הצנטריפוגלי בעת פניות, התגובה למהמורות בכביש ואי סדרים אחרים שנתקלים בכביש.
המהנדסים שמפתחים אופניים חייבים לקחת בחשבון את כל ההיבטים הללו כדי להשיג לא רק תפוקה חזקה במיוחד של האופניים, אלא גם יכולת ספיגת פגיעות נכונה, תוך הפיכת כל האופניים לקלים ככל האפשר.
לכן, כשמדברים על קשיחות המסגרת, עלינו להעריך אותה באזורים שונים של המסגרת, כך תגלו שהפרמטר הזה מעניין יותר מהאחר.
במילים פשוטות, השגת הקשיחות הגבוהה ביותר האפשרית אינה בעיה. עצם ערימת החומרים, במיוחד אם לחומרי הגלם יש חוזק מתיחה גבוה, תגרום למבנה קשיח יותר. בנוסף לחומר, החתך-של הצינור חשוב גם הוא. ככל שהחתך- גדול יותר, כך הקשיחות גדולה יותר. אבל תופעת הלוואי היא שהמשקל בהכרח יעלה.
גם סידור סיבי הפחמן חשוב מאוד. שיטת המיינסטרים הנוכחית מסתמכת על סידורים שונים של סיבים חד-כיווניים, המתאפיינים בקשיחות גבוהה בכיוון סידור הסיבים, אך מעט מאוד קשיחות בכיוון הניצב לסיב. זה מאפשר למהנדסים להשיג שימושים מתאימים באזורים שונים של המסגרת בהתאם לאופן מיקומו של כל בד סיבים.
השגת ההתאמה המושלמת דורשת עבודה חישובית מורכבת מאוד, אשר למרבה המזל נעשית על ידי מהנדסים במאה ה-21 בעיקר על מחשבים בעלי ביצועים גבוהים- תוך שימוש בתוכנת ניתוח אלמנטים סופיים (FEA), המאפשרת למהנדסים ליצור מאות פריימים וירטואליים ולדמות את תגובתם לכוחות שונים המופעלים.
מטרת עיצוב המסגרת היא להשיג איזון ולהוסיף קשיחות רק היכן שצריך. לשם כך אנו מגדירים מספר סוגי קשיחות במסגרות אופניים.
דיווש נוקשה - קשיחות צידית
ראשית, הדבר שאנו מחשיבים לרוב הוא קשיחות רוחבית, הנמדדת במעבדות שלהם על ידי הפעלת עומס על התושבת התחתונה כדי לדמות את הכוחות המופעלים על ידי דיווש. קשיחות זו מודדת בעיקר את מידת העיוות של אזור התושבת התחתונה בכל פעם שהרגליים שלנו דורכות על הארכובה. מעניין לציין שהקשיחות הצידית חייבת להיות גבוהה ככל האפשר, כי על ידי מזעור התזוזה הצידית, הכוח הווקטור שאנו יוצרים יכול להיות הכוח המרבי המועבר לגלגל האחורי.
בנוסף, המשולש האחורי חייב להיות קשיח מספיק כדי לא להתעוות כאשר השרשרת מעבירה כוח לאחור.
זה הפרמטר שאנו מבקרי האופניים מנסים להעריך באיזו קלות אופניים יכולים להאיץ במהירות, והביצועים הללו חשובים במיוחד עבור מטפסים ואצים שדורשים שהאופניים עדיין יוכלו לשמור על מלוא הכוח בעת שיגור התקפה או מול ספרינט קבוצתי גדול. עם זאת, במהירויות שיוט, ניתן לומר שרוב המסגרות בשוק הן יעילות מאוד, מכיוון שתפוקת הכוח יציבה יותר ולא שונה בהרבה מהתפוקה של חובבים רגילים.
כדי להשיג את המטרה של קשיחות תושבת תחתית רוחבית גבוהה, יצרני האופניים התחייבו לבחור בסוגריים תחתונים רחבים יותר ובארכובה של 30 מ"מ. גם עמודי השרשרת הם לרוב עבים מאוד, במיוחד בצדדים, אך הם אינם עבים מדי כדי למנוע התאמה לגלגל האחורי. התושבת התחתונה ותומכי השרשרת הם לרוב אסימטריים כדי לאזן את התגובה לכוחות השונים הנוצרים בצד הכונן ובצד שאינו-. סידורים שונים של סיבי פחמן משמשים גם כדי למקסם את האפקט הזה.
בקרת דיוק - קשיחות פיתול
פרמטר חשוב יותר אך פחות מוזכר הוא קשיחות פיתול. זה מגדיר עד כמה המסגרת מתפתלת תחת כוחות שונים. הטוויסט הזה משפיע על יישור הגלגלים הקדמיים והאחוריים ולכן יש לו השפעה משמעותית על התנהלות האופניים, במיוחד בעת פניות.
בעת פניות במהירות גבוהה, האופניים מפעילים כוח צנטריפטלי על החלק הפנימי של העקומה, מה שיוצר כוח צנטריפוגלי שנוטה להזיז אותנו מהעקומה. בשל ההבדלים במבנה המזלג והמשולש האחורי, הכוחות על הגלגלים הקדמיים והאחוריים אינם זהים, מה שגורם לגלגלים להיות לא מיושרים בקו הנע שלהם.
עבור הרוכב, נתאר זאת כטיפול לא מדויק. בעיקרון, כשהרוכב מצייר קו בפינה כמו מכחול, האופניים לא נותנים לך את התגובה ההדוקה שאתה רוצה. להיפך, כאשר אופניים מתפקדים היטב בפרמטר זה, לא רק קל לצייר עקומה, אלא גם בתנועה פשוטה, אתה יכול לכוון את האופניים למרכז העיקול, ולאחר חיתוך מרכז העיקול, הוא מתקן בהדרגה את זווית האורך של העיקול שלך עם התקדמות אחידה מאוד, והתגובה לשינויים פתאומיים של קו האופניים בפינה הקדמית תהיה גם מהירה יותר בכיוון האופניים. באופן כללי, כל בקרת הפניות תהפוך לקלילה וישירה, ולא תהיה תחושה איטית של אותם דגמים פחות נוקשים.
על מנת למנוע מהמסגרת להתפתל בקלות, היצרנים בדרך כלל מחזקים את גוף המזלג ומשתמשים בצינור היגוי גדול יותר. למעשה, מיסב האוזניות גדל משנה לשנה, מהמיסב המסורתי של 1 אינץ' ועד מיסב 1.5 אינץ' שנראה לעתים קרובות בקערה התחתונה. זו גם הסיבה לכך שהצינור המורד של אופניים הוא בדרך כלל החתך הרחב ביותר- מכיוון שהוא החלק התומך העיקרי של מבנה המסגרת.
אבל יש עוד היבט שצריך לקחת בחשבון. זה שחייבים לאזן קשיחות רוחבית ופיתול כדי לתת למסגרת את הביצועים הטובים ביותר ללא כל פשרות. מצד שני, קשיחות רוחבית רבה מדי בסרנים הקדמיים והאחוריים עלולה להקשות על הרכיבה על האופניים כאשר תנאי הדרך אינם מושלמים, מכיוון שהם יתאוששו לאחר כל פגיעה בכביש. אז יש יותר היבטים שיש לקחת בחשבון מאשר רק אלה.
נסיעה חלקה - קשיחות אנכית
אם המטרה של הנקודות הקודמות היא להשיג את הקשיחות החזקה ביותר האפשרית, אז במישור האנכי, זה הפוך: קשיחות מסוימת כדי למנוע את אפקט ההקפצה, אבל באותו זמן, מספיק יכולת דפורמציה כדי לפתור את אי הסדירות של פני הכביש.
זהו פרמטר קשה מאוד להתאמה מכיוון שהוא מושפע ממשקל הרוכב, ועיצוב האופניים לוקח בחשבון סוגים שונים של רוכבים. כמובן שכיום ניתן להסיק את הגודל הממוצע של רוכב בגודל מסוים באמצעות ניתוח ביג דאטה של רוכבים, כך שמהנדסים יוכלו להתאים את הפרמטר הזה בצורה מדויקת יותר.
באופן כללי, כמו קשיחות רוחבית, לחתך-של צינור המסגרת וסידור בד הפחמן תהיה השפעה משמעותית על הקשיחות האנכית. התאמת הקשיחות האנכית שואפת גם להשיג איזון מושלם בין בלימת רעידות ויעילות העברת הכוח מבלי להשפיע על הקשיחות הצידית.
קשיחות אנכית משפיעה בדרך כלל על אווירודינמיקה, מכיוון שהצינור האווירודינמי יגדיל את החתך האנכי -של הצינור, ובכך יגדיל את הקשיחות האנכית ויפחית את החתך האופקי-, מה שישפיע על קשיחות רוחבית, הפוכה לחלוטין ממה שהמסגרת מחפשת.
הפתרון לבעיה זו מסתמך בדרך כלל על צינור זנב וירטואלי קטום והגדלת שטח החתך האופקי- של הצינור, אבל זה משפיע לא רק על המשקל, אלא גם על הביצועים האווירודינמיים.
מה אם האופניים נוקשים מדי או רכים מדי?
כפי שאמרנו בהתחלה, אם הערך המוחלט של קשיחות חשוב, קל מאוד להפוך אופניים לקשיחים במיוחד עם חומרים מודרניים. עם זאת, מעטים מאיתנו יכולים להחזיק מעמד יותר משעה על אופניים כאלה, לא רק בגלל שהשינויים בשטח הכביש ישברו במהירות את הידיים והגב, אלא גם בגלל שהתגובה לכל פעולה קטנה מהירה מדי, מה שמאלץ אותנו להיות עצבניים כל הזמן.
למעשה, בתקופה מסוימת בהיסטוריה, היו לנו פעם אופניים כאלה, ולמרות שהם הרגישו נפלאים כשעליתם עליהם לראשונה, במיוחד בהאצה, מהר מאוד התברר שאופניים כאלה לא היו מעשיים בעולם האמיתי. ככל שחלפו הקילומטרים, זה כאב לנו יותר ממה שזה עזר, או בכל עיקול בירידה, זה לא נתן לנו שום פידבק חיובי מלבד יותר מדי ביטחון בפניות. אני מאמין שכולם עדיין זוכרים את כל-דגמי המירוצים מאלומיניום שהיו פופולריים בתחילת המאה ה-21. אלה היו אמיתיים "שני גלגלים ומוט, אין מה לעשות".
בקצה השני, נהגנו לחשוב עליהם כעל "אופני כותנה". כנראה מסוג האופניים שדורשים תפוקה מתמשכת בעצימות גבוהה- כדי לשמור על מהירות שיוט, ואתה תרגיש שיותר ממחצית מהכוח שלך נעלם, שלא לדבר על התגובה של זקן כשאתה מאיץ.
אופניים כאלה גם יעוררו את זיכרונות הסיוט של אנשים בעת סיבוב ומעקב. אני מאמין שרוכבים שבבעלותם אופני כביש מפלדה-בינוניים יכולים להבין למה אני מתכוון. אמנם אפשר לקרוא לאופניים כאלה "אלגנטיים בצורתם ויוקרתיים במרקם", אבל מי שמבין יבין.
לאחר ההקדמה לעיל, אנו יודעים שברוב המקרים, קשיחות גבוהה יותר בהחלט תהיה פופולרית יותר, אך היא חייבת להיבדק בקפדנות בכל אזור של המסגרת ולבסוף להשיג איזון מושלם בין אינדיקטורים שונים. בקיצור, הקשיחות הכללית של המסגרת גדלה משמעותית עם השנים. בדור האחרון של דגמים, ייתכן שתצטרכו לדרוך עליו רק כמה פעמים, בעוד שעל אותו דגם שאולי היה לפני עשר שנים, ייתכן שתצטרכו לדרוך עליו הרבה יותר. באמצעות השוואה כזו, ניתן לחוש בצורה אינטואיטיבית מאוד את ההשפעה העצומה של פיתוח ידע בעיצוב מסגרת, העשרת כלי עיצוב ושיפור איכות החומר על ביצועי האופניים.
