Blog, Kinh nghiệm chơi xe, Tin tức MCycle, Tư vấn xe đạp
Độ cứng của khung xe đạp: Tại sao nó quan trọng?
Th7
Nhẹ hơn, khí động học hơn, cứng hơn… nhưng độ cứng của khung xe đạp thực sự ảnh hưởng đến chuyến đi của bạn như thế nào? Và liệu nhiều hơn có luôn tốt hơn không?
Khi nói đến hiệu suất đạp xe, cứng hơn có nghĩa là tốt hơn. Hoặc ít nhất đó là những gì các nhà tiếp thị trong ngành xe đạp muốn chúng ta tin. Họ có thể có lý, mặc dù ý nghĩa của từ “cứng” trong kỹ thuật xe đạp có phần phức tạp hơn một chút so với câu “càng cứng càng tốt”.
Cùng với trọng lượng và khí động học, độ cứng là một trong những động cơ thúc đẩy thiết kế xe đạp composite hiện đại. Nhưng trong khi con số trên cân và cách khung xe cắt qua không khí là những khái niệm tương đối dễ hiểu, độ cứng lại khó định lượng hơn nhiều.
Các thông số mà bạn cần lưu tâm
Có thể đưa vào con số không? Chắc chắn rồi. Có đủ loại tiêu chí phức tạp mà các nhà sản xuất sử dụng để đo độ cứng, nhưng đối với người đi xe đạp trung bình, điều này ít liên quan đến con số chính xác mà liên quan nhiều hơn đến cảm giác.
Phân tích thành các yếu tố cơ bản tuyệt đối của nó, độ cứng là đối lập với độ uốn cong, là dấu hiệu cho thấy khung dễ bị uốn cong ở một số mặt phẳng nhất định như thế nào.
‘Độ uốn cong là độ lệch so với đầu vào được xác định,’ Reggie Lund, kỹ sư cơ khí tại Trek giải thích. ‘Nói cách khác, khung xe uốn cong bao nhiêu khi có lực tác dụng vào. Chúng tôi thường xem xét nó theo khía cạnh xử lý khi lái, chẳng hạn như vào cua, leo dốc và chạy nước rút.’
Khung xe đạp là bộ phận quan trọng bậc nhất
Nhìn chung, khung xe càng “cứng” thì càng chống lại được lực tác động vào nó thông qua việc đạp và vào cua. Về lý thuyết, điều này có nghĩa là đối với người đạp xe đạp, lượng công suất tối đa có thể được truyền từ thân xe sang xe đạp, với lượng mất mát tối thiểu do khung xe bị uốn cong.
Nói một cách dễ hiểu, độ cứng phù hợp sẽ giúp khung xe không bị xoắn khi vào cua, giúp một bánh xe theo bánh xe kia qua cung cua.
Khung xe càng cứng, xe đạp càng tốt?
Tuy nhiên, việc tăng độ cứng lên 11 trên toàn bộ khung xe không nhất thiết sẽ tạo ra một chiếc xe đạp tốt hơn. Nó phức tạp hơn thế một chút.
‘Khi nói đến mọi thứ tác động đến tay lái, tôi thực sự nghĩ rằng độ cứng cao hơn sẽ tốt hơn’, Stefan Christ, giám đốc nghiên cứu và phát triển tại BMC cho biết. ‘Tôi gần như nghĩ rằng bạn không thể có đủ thứ này. Nhưng khi nói đến việc đạp xe, chúng tôi biết rằng độ cứng cao hơn không dẻo dai linh hoạt hơn.
‘Những gì chúng tôi muốn làm là điều chỉnh độ cứng sao cho khung được tải như lò xo với mỗi lần đạp. Vì vậy, chúng tôi muốn độ cứng cao, nhưng không quá cao, vì một khung quá cứng sẽ không hỗ trợ chuyển động đạp đó, đặc biệt là khi không ở trên yên xe.
‘Hãy tưởng tượng bạn đang thực hiện một cuộc leo núi lớn trên một khung xe trượt. Bạn sẽ cảm thấy rất lạ, vì một khung xe cứng như vậy sẽ không hỗ trợ được chuyển động của bạn.’
Các loại độ cứng khung xe đạp
Có hai loại độ cứng chính mà các nhà thiết kế và kỹ sư phải cân nhắc: độ cứng ngang (từ bên này sang bên kia) và độ cứng xoắn (xoắn).
Graham Shrive, giám đốc kỹ thuật của Factor cho biết: ‘Độ cứng xoắn liên quan đến vị trí của hai bánh xe so với nhau và cách chúng bị xoắn hoặc không bị xoắn khi bạn rẽ vào góc cua’.
‘Nếu bạn đi quanh một góc cua trên một khung xe mềm dẻo, bánh trước và bánh sau sẽ bắt đầu lệch khỏi mặt phẳng. Đó là cách bạn bị thiếu lái hoặc thừa lái. Điều này chủ yếu truyền qua ống nằm và qua các thanh xích, đó là lý do tại sao bạn thấy các thương hiệu sản xuất những ống nằm lớn tuyệt vời này. Bởi vì nó thực sự là một ống xoắn tại thời điểm đó – nó thực sự xoắn lên.’
Thế nào là độ cứng bên, chống lại chuyển động sang hai bên. Độ cứng này cần phải cao ở phuộc để điều khiển tay lái, và cũng ở khung tam giác sau và giá đỡ dưới cùng để truyền năng lượng hiệu quả qua bàn đạp.
Hãy lắng nghe cảm giác đạp xe của bạn
Bạn thực sự có thể cảm nhận được điều này khi bạn nhấc khỏi yên xe trên một con dốc đẹp. Bạn có cảm giác chiếc xe đạp lao về phía trước với mỗi lần đạp. Đó là một chỉ báo tốt về độ cứng của khung dưới.
Mối quan hệ giữa khung dưới và độ cứng xoắn
Điều kỳ diệu thực sự nằm ở mối quan hệ giữa khung dưới và độ cứng xoắn, và tỷ lệ của hai yếu tố này ảnh hưởng đến cách xe đạp chạy. Quá nhiều hoặc quá ít yếu tố này so với yếu tố kia có thể khiến khả năng điều khiển xe đạp bị mất cân bằng.
Shrive cũng cho biết: ‘Tôi có cái mà tôi gọi là “tỷ lệ vàng” giữa độ cứng xoắn và độ cứng của giá đỡ dưới cùng. Trên thiết bị của chúng tôi, tỷ lệ này gần như là 50/50. Chúng tôi sử dụng newton mét trên độ làm phép đo độ cứng xoắn, vì nó không chỉ là độ dịch chuyển, mà còn giống như độ xoắn, do đó có một thành phần góc cạnh.
‘Sau đó, với độ cứng của giá đỡ dưới cùng, chúng tôi chỉ đo độ dịch chuyển tính bằng milimét. Nếu bạn có quá nhiều một trong hai, nó sẽ bắt đầu lấn át cái kia.’
Điều này được lấy ý tưởng này từ những chiếc xe đạp đua khung thép cũ của ngày xưa. Mặc dù linh hoạt hơn nhiều so với những chiếc xe đạp khung carbon ngày nay, những chiếc xe đạp đua thép được chế tạo tốt thường có cùng tỷ lệ chính xác giữa độ cứng của khung dưới và độ cứng xoắn, mang lại cảm giác lái năng động và phản ứng nhanh.
Cạnh tranh gay gắt
Vấn đề không phải là “cứng hơn thì tốt hơn”. Thay vào đó, vấn đề là làm cho khung và phuộc xe cứng chính xác như chúng cần để tăng hiệu suất mà không ảnh hưởng đến cảm giác lái và khả năng phản hồi.
Các kỹ sư và nhà thiết kế có hai công cụ quan trọng để đạt được điều này.
Hình dạng khung xe đạp
Cách thứ nhất, họ có thể sử dụng các cấu hình ống để có lợi cho mình. Ống khung xe rộng hơn là ống cứng hơn, nhưng điều này đi kèm với đánh đổi về trọng lượng và ảnh hưởng đến khí động học.
Tiến trình phủ carbon khung xe
Cách thứ hai liên quan đến tiến trình phủ carbon.
Điều này đề cập đến loại sợi, hình dạng của chúng (gọi riêng là ‘lớp’), số lượng, hướng và vị trí trong khung. Đây là những gì cho phép các kỹ sư điều chỉnh độ cứng và độ tuân thủ theo các phần khác nhau của cấu trúc và là những gì làm cho vật liệu composite sợi carbon có tính dị hướng quan trọng – thể hiện các mức độ cứng khác nhau theo các hướng khác nhau – trái ngược với tính đẳng hướng, như thép, trong đó vật liệu thể hiện cùng độ cứng theo mọi hướng.
‘Hãy tưởng tượng đến việc cố gắng tăng độ cứng khi đạp xe’, Lund của Trek nói. ‘Nếu bạn tăng gấp đôi vật liệu trong trụ yên, bạn sẽ thấy độ cứng khi đạp xe không thay đổi chút nào vì lực căng ở trụ yên khi đạp xe về cơ bản là bằng không.
‘Tuy nhiên, xung quanh giá đỡ dưới cùng thường có rất nhiều biến dạng dựa trên tải trọng, do đó, bằng cách đặt thêm vật liệu vào những khu vực có biến dạng cao đó, bạn sẽ giảm chuyển động cục bộ tổng thể, từ đó giảm độ dịch chuyển tổng thể.’
Đây là công thức cân bằng tinh tế mà tất cả các thương hiệu xe đạp đều cố gắng tạo ra, nhưng còn một thành phần quan trọng khác cần thiết cho một chuyến đi trọn vẹn.
Khung sườn xe đạp: Đừng quên sự thoải mái
Vẫn còn tồn tại một nhận thức giữa một số người đi xe đạp rằng lốp xe phải mỏng, áp suất phải cao và khung xe phải cứng như ván. Rốt cuộc, làm sao bạn có thể tuyên bố là mình đang đi nhanh nếu răng bạn không va vào nhau và ống tay áo của bạn không kêu lạch cạch?
May mắn cho đôi chân và mông của chúng ta, khoa học lại cho chúng ta biết điều ngược lại. Hiện nay, người ta đã chấp nhận rộng rãi rằng lốp 28mm chạy ở áp suất thấp hơn sẽ chạy nhanh hơn trên đường trung bình so với lốp 23mm được bơm căng để có cảm giác như đá granit.
Và điều tương tự cũng đúng với khung xe. Bây giờ chúng ta biết rằng độ cứng và sự thoải mái không loại trừ lẫn nhau, và có những yếu tố khác quan trọng hơn nhiều có thể được xem là có tác động đến cảm giác của xe đạp khi chạy trên đường.
Thử nghiệm về độ cứng và sự thoải mái
Shrive đã tiến hành một số thực nghiệm nhằm mục đích xác định mối quan hệ giữa độ cứng và sự thoải mái.
Anh ấy đã lấy ba khung xe đạp có ba cấp độ khác nhau từ cùng một dòng xe đạp, cân chúng để tất cả đều có cùng một chỉ số trên cân và yêu cầu người lái đánh giá chúng về mức độ thoải mái.
Hình dạng khung xe giống nhau ở cả ba chiếc, với độ cứng tương tự, điểm khác biệt chính là thành ống khung xe dày hơn ở khung xe rẻ hơn.
‘Độ dày của thành khung chỉ khoảng1/4 inch ở một số điểm, nhưng bạn sẽ lái nó xung quanh và cảm thấy, “Ồ, nó thực sự thoải mái, tôi thậm chí không thể cảm nhận được con đường xuyên qua nó.” Và khung xe thật sự cứng cáp. Độ dày của thành ống khung xe mới là yếu tố thực sự.’
Có phải tất cả mọi người đều thích khung xe cứng?
Ngay cả với tất cả các thử nghiệm và nghiên cứu trên thế giới, không thể phủ nhận rằng sự thoải mái và cảm giác lái xe là cá nhân. Một số người lái xe thích cảm giác êm ái, trong khi những người khác muốn cảm nhận mọi ổ gà trên đường.
Tuy nhiên, dù cảm giác lái là chủ quan, độ cứng tuyệt đối không nên là mục tiêu của một chiếc xe đạp. Thay vào đó, hãy kết hợp độ cứng với tất cả các biến số khác, từ khả năng uốn cong đến trọng lượng của người lái đến địa hình.
Hỏi đáp về khung xe đạp
Q: Khung xe quá cứng sẽ ảnh hưởng thế nào đến cảm giác lái?
A: Nó tương đương với việc đạp xe chạy chân trần trên bê tông, và bạn sẽ không thích đâu.
Q: Khung xe quá linh hoạt sẽ ảnh hưởng thế nào đến cảm giác lái?
A: Giống như chạy qua một lâu đài hơi. Hãy nghĩ xem người lái mất bao nhiêu sức lực vào chuyển động cơ bắp cần thiết chỉ để ổn định hệ thống.
Khung xe đạp: Tại sao độ cứng và mức giá luôn trái ngược nhau?
Một trong những vấn đề mà các kỹ sư carbon phải đối mặt về độ cứng là họ ngày càng bị dồn vào chân tường do hạn chế về ngân sách và buộc phải làm việc với các sợi có chất lượng thấp hơn. Một lý do lớn cho điều này, Graham Shrive, giám đốc kỹ thuật tại Factor, tuyên bố, là kỳ vọng của khách hàng về lớp sơn xa hoa với lớp hoàn thiện đẹp mắt đang ngốn hết chi phí có sẵn.
Chi phí thực tế của nhiều kiểu sơn bóng, phai màu đó sẽ chiếm khoảng một phần ba giá của khung. Điều đó gây áp lực lên các kỹ sư sử dụng sợi rẻ hơn. Thông thường, điều bạn nên tập trung vào sẽ là tỷ lệ phần trăm của các loại sợi khác nhau, vì vậy bạn sẽ cân nhắc qua lại với điều đó. Nhưng tổng thể thì bạn sẽ chỉ trọn được 2 trong 3 tiêu chí nhẹ, cứng, rẻ.
>> Xem thêm:
MCycle.vn