La geometria di un telaio può influenzare il modo in cui una bicicletta si manovra, ma puoi davvero prevedere quanto bene andrà una bicicletta solo con gli angoli del tubo?
Attenzione: nei prossimi paragrafi potresti riscontrare oscillazioni, flop e contrazioni. Non allarmarti: sono termini che ti aiuteranno a comprendere meglio il complesso argomento della gestione della bicicletta. In parole povere, la maneggevolezza è l'input richiesto per controllare la direzione di una bicicletta e il fattore più importante è la geometria della bicicletta.
Ci è voluto un secolo per avvicinarsi alla piena comprensione delle dinamiche, ma il professore assistente Arend Schwab della Technical University di Delft, Paesi Bassi, fa parte di un team di fisici che afferma di aver finalmente risolto il problema nel 2011.
"Nella nostra equazione ci sono 27 parametri", dice al ciclista. Questi includono angoli del tubo, dimensioni, inclinazione della forcella, altezza del movimento centrale e baricentro. Cambia solo un elemento e la gestione cambia.
Decenni di esperienza cumulativa hanno portato i costruttori di telai a una geometria generale per le bici da strada che rappresenta un equilibrio accettabile tra peso, comfort, efficienza e maneggevolezza.
Ciò significa che, oggi, la maggior parte delle modifiche alla maneggevolezza sono fatte con l'angolo del tubo sterzo e l'offset della forcella, a volte chiamato rake, perché determinano la "traccia".
Per avere un'idea del sentiero, immagina un raggio di luce che brilla attraverso il centro del tubo sterzo. Toccherà terra prima del punto in cui la gomma anteriore tocca terra.
La distanza tra questi due punti è il sentiero ed è uno dei fattori principali nel modo in cui una bicicletta si comporta.
"Il sentiero influisce sulla stabilità della bicicletta", afferma il costruttore di telai Richard Craddock di Craddock Cycles a Bromsgrove.
‘Tutte le biciclette sono più stabili quanto più velocemente si muovono, ma più piste rendono più facile rimanere in piedi. Sul lato negativo, più trail significano più oscillazioni quando sei fuori sella e richiede più sforzo da parte del ciclista per sterzare in curva.'
È quest'ultimo punto che dà energia ad Anders Annerstedt del marchio di biciclette lussemburghese Rolo.
'Una bici con un percorso più lungo è più difficile da mantenere sulla traiettoria ideale dietro un angolo. Quindi su un tornante dovrai sterzare attraverso la curva con forse due o tre input diversi.
'Devi essere forte perché la geometria vuole mantenere la bici nella sua traiettoria esistente,' dice.
Con meno trail, il ciclista non deve spendere tanta energia per apportare queste correzioni e può farlo più velocemente, aggiunge Annerstedt.
Mette a punto la sua geometria per eliminare l'eccessivo "flop delle ruote" - l'instabilità alle basse velocità - e tutti i costruttori di telai mirano a regolare il percorso per fornire il tipo di maneggevolezza più adatto all'uso previsto della bici.
Quindi una bici da turismo potrebbe avere molte piste per fornire una guida stabile e prevedibile, mentre una bici da corsa potrebbe avere una piccola quantità di piste per offrire curve rapide e strette.
Ci sono due modi principali in cui un telaista può regolare il percorso: modificando l'angolo del tubo sterzo o regolando l'inclinazione (offset) della forcella. Per ridurre il percorso, puoi rendere il tubo sterzo più ripido, aumentare l'inclinazione della forcella o entrambi.
I ciclisti su strada sono generalmente arrivati a preferire la maneggevolezza delle biciclette dove il percorso è di 50-60 mm. Un angolo di sterzo nella regione di 73° con un offset della forcella di circa 45 mm tende a raggiungere questo obiettivo.
Molti costruttori di telai sono cauti riguardo alle loro cifre precise, ma se conosci due delle tre variabili puoi calcolare la terza sul sito web bikecad.ca.
C'è un'ulteriore complicazione con le dimensioni ridotte del telaio perché la ruota anteriore è più vicina al movimento centrale, il che comporta il rischio che venga tagliata dalle dita dei piedi del ciclista.
Per aumentare il gioco, l'angolo sterzo deve essere ridotto o l'offset della forcella aumentato, entrambi influiranno sulla maneggevolezza a meno che non vengano apportate altre modifiche al design.
Pesi e misure
Purtroppo, controllare il grafico della geometria per valutare il percorso non ti dirà tutto ciò che devi sapere sulla gestione, perché ci sono altri fattori coinvolti.
I costruttori di telai citano l' altezza del movimento centrale e l'interasse come i prossimi due elementi geometrici più influenti per la manovrabilità.
Ulteriori modifiche alla manovrabilità possono essere apportate modificando la lunghezza dell'attacco manubrio, la larghezza del manubrio e il tipo di ruote e pneumatici.
Ruote e pneumatici più pesanti, ad esempio, hanno più inerzia e richiedono uno sforzo maggiore per girare le barre.
Il modo in cui una bicicletta gestisce anche la rigidità del telaio e delle forcelle, il che significa che i materiali e le forme dei tubi fanno la loro parte.
"La scelta e l'uso del materiale consentono a un produttore di biciclette di ottenere caratteristiche di maneggevolezza più specifiche all'interno di una geometria definita", afferma Tim Hartung, ingegnere progettista di Trek Bicycles.
'È qui che i materiali compositi hanno un grande vantaggio rispetto ai materiali isotropi come acciaio e alluminio.'
Gli piace il modo in cui il carbonio gli permette di controllare e regolare la rigidità con precisione attraverso schemi di lay-up, spessori dei tubi e forme delle sezioni trasversali.
Sviluppi moderni come i freni a disco sulle bici da strada hanno anche avuto un effetto sul modo in cui una bicicletta si manovra, secondo Hartung: "In genere, gli assi passanti sono molto più spessi [rispetto agli sganci rapidi standard], comunemente 12 mm o 15 mm.
'L'asse più spesso è più forte e più rigido e crea anche una connessione di sistema più rigida tra telaio e ruota. Può creare uno scenario in cui le ruote anteriori e posteriori non sono sincronizzate tra loro.
'La ruota posteriore e il telaio tenderanno a rimanere più sullo stesso piano l'uno con l' altro, il che può essere negativo quando si cerca di mantenere una linea costante in curva ad alta velocità.
'Puoi ritrovarti con una bici che non ha abbastanza "cedimento" o flessibilità nel sistema per mantenere una buona traiettoria in una curva o permetterti di controsterzare con successo di conseguenza.
'Questo potrebbe significare che la zona di contatto del tuo pneumatico con il terreno nella parte posteriore potrebbe essere compromessa. Oppure finisci per premere i freni per regolare la traiettoria in una curva ad alta velocità della strada ', aggiunge Hartung.
'Nessuno di questi è desiderabile in situazioni di gara. Tieni presente che questo livello di dettaglio viene notato solo dai ciclisti d'élite e alcuni di questi effetti possono essere mitigati modificando i parametri di rigidità del telaio.'
L'elemento organico
Non importa quale geometria e livelli di rigidità siano stati impostati in una bicicletta, ci sarà sempre una variabile impossibile da prevedere con precisione per il telaio: il ciclista.
Le forme del corpo e gli stili di guida influenzeranno la dinamica della maneggevolezza e Arend Schwab della Technical University of Delft ha opinioni precise su come la posizione del ciclista si relaziona alla maneggevolezza.
'La posa o la posizione del ciclista non è così importante quando si tratta di maneggevolezza, ma il modo in cui tieni il manubrio è molto importante', dice.
'La struttura dello sterzo è molto leggera e se aggiungi la grande massa di braccia e parte superiore del corpo, può influenzare il sistema e la sua risposta.'
Schwab suggerisce che, in teoria, tenere le barre con le braccia dritte alla stessa angolazione del tubo sterzo sarebbe la cosa migliore per la stabilità perché quindi la massa del braccio e della parte superiore del corpo ha un'influenza minima sul sistema di sterzo.
Il costruttore di telai londinese Tom Donhou aggiunge: Vuoi davvero mantenere il baricentro nel posto giusto, in particolare quando guidi ad alta velocità. L'oscillazione della velocità dipende dal posizionamento del peso, quindi è necessario ottenere la giusta distribuzione del peso tra le ruote.'
Per un telaista, cercare di bilanciare tutti gli elementi geometrici con la fisiologia del ciclista può essere un compito arduo, soprattutto quando i clienti possono essere molto esigenti, ma allo stesso tempo poco chiari, sul tipo di manovrabilità che desiderano.
"Le persone usano parole come reattivo, reattivo, agile, agile, aggressivo", afferma Tom Rodi del costruttore americano su misura Parlee Cycles.
'Ci sono 20 o 30 aggettivi che sentirai. A volte qualcuno parlerà di una bici che si sente "nervosa". Potrebbe essere troppo ripido sul tubo sterzo o la forcella è troppo rigida.
'Ci sono molti pezzi da guardare. C'è la rigidità torsionale della testa, dei tubi superiori e obliqui, la reattività torsionale dell'intero gruppo forcella e c'è la flessibilità verticale, la capacità di quelle cose di piegarsi in reazione alle anomalie della strada.'
Quello che è evidente è che non esiste una soluzione semplice per prevedere la maneggevolezza di una bicicletta. È qualcosa con cui i costruttori di telai continueranno ad armeggiare e perfezionare tanto attraverso tentativi ed errori quanto attraverso la scienza.
E una volta che hai la tua cornice, anche le parti che ci attacchi avranno un effetto, ma principalmente il modo in cui scolpisci attraverso quel tornante dipenderà da te.
Il modo in cui si manovra una bicicletta dipende in gran parte dalla persona che la gestisce.
