Hur vi vet att Supercaliber Gen 2 är vår bästa tävlingscykel någonsin
Nörda loss på det vetenskapliga när våra ingenjörer på Trek Performance Research mäter prestandahöjningarna hos Supercaliber med en aldrig tidigare skådad uppsättning innovativa tester som visar exakt hur mycket bättre en cykel kan bli. Genom noggranna tester på laboratoriet och ute på stigen tar de fram bevisen för vårt påstående att generation två av Supercaliber inte bara är bekvämare och mer effektiv än sin föregångare, utan till och med effektivare än en hardtail.
Vid utvecklingen av Supercaliber Gen 2 tog Treks MTB-ingenjörer sin unika IsoStrut-design ett snäpp högre för att kunna leverera ännu bättre effektivitet, kontroll och komfort.
Det är uppenbart att 33 % extra slaglängd ger generösare axelrörelser överlag. Detta gäller såväl kompression som extension från dämpningens inställningsläge. Det innebär att den kan tryckas ihop mer vid nedslag och även ”förlängas” ned i fåror och på baksidan av gupp. Dessutom har Supercaliber Gen 2 en 18 % högre utväxling, vilket gör fjädringen mer reaktionssnabb, eftersom den är bättre på att klara friktionen från tätningen. Slutligen har ingenjörerna på Trek och RockShox även haft ett intensivt samarbete för att finjustera kompressionsdämpningen så att den får en tävlingsinriktad balans mellan pedaleffektivitet och gensvar på terrängen, samtidigt som den ökade slaglängden ger snabbare rekyl för att hålla hjulet i kontakt med marken.
För dig som cyklist innebär allt detta att det blir mindre ansträngande att köra snabbt (bättre effektivitet), du får bättre grepp (mer kontroll) samt en jämnare och smidigare åkning (högre komfort). För att illustrera dessa prestandahöjningar har Treks forskningsingenjörer utfört en rad tester, såväl i labbet som ute på stigarna.
Alla cross country-cyklister vet att det viktigaste för att ta sig över rötter och stenar är att kunna trampa effektivt. Dämpningen spelar en kritisk roll för att behålla rörelsekraften framåt med däcket kvar på marken, samtidigt som den minskar obekväma och störande skakningar från chassit. Kort sagt krävs det en riktigt bra dämpning för att få såväl bättre komfort som kontroll och effektivitet.
Labbet flyttar ut på stigen
På rullbandet i Treks Performance Research Lab kunde vi testa Supercalibers effektivitet i svår terräng genom att undvika variationen i vägval och manövrering samtidigt som vi kunde reglera temperatur, hastighet och terrängprofil noggrant. För att skapa terrängprofilen körde vi först på Treks stigar med en fjädringssensor för att mäta dämpningens aktivitet på en stigsträcka med många rötter. Med hjälp av dessa data finjusterade vi profilen för att kunna replikera dämpningsaktiviteten på stigen.
Effektivitet
Uppmätt med en metabolisk andningsmask
När vi hade jämfört vår rullbandsyta med stigen använde vi en VO2 Master, en s.k. metabolisk andningsmask, för att mäta den övergripande effektiviteten hos både cyklist och cykel för Supercaliber Gen 2, Supercaliber Gen 1 och en hardtail. Masken mäter cyklistens syreförbrukning, vilket är ett mått på cyklistens ansträngning.
Varför går det inte att jämföra effektiviteten med en kraftmätare? Kraftmätare mäter bara den energi som går åt för att driva cykeln framåt, och inte den som cyklisten spenderar på att absorbera stötar och manövrera cykeln genom teknisk terräng. Därför är syreförbrukningen det mer exakta sättet att avgöra vilken cykel som är snabbast.
För att få ett konsekvent och giltigt mått på syreförbrukningen körde vi tester på fem minuter i 16 km/h vid 60 % av cyklistens tröskeleffekt, vilket innebär en medelhård ansträngning. Genom att finkamma resultaten kontrollerade vi att värdena för det primära måttet (syreförbrukning) och sekundära variabler (som puls och vevkraft) var stabila, vilket indikerade att cyklisterna inte hann bli utmattade. För att minska variabiliteten ytterligare ställdes fjädringen på alla cyklar in på samma inställning på 29 % ”sag”, samt fabriksrekommenderade inställningar från Treks fjädringsberäknare.
Nog om testerna, nu vill vi höra resultaten
I våra tester med dessa förhållanden var Supercaliber Gen 2 6 % mer effektiv än Supercaliber Gen 1, och 23 % mer effektiv än en hardtail på samma stigsträcka.
Komfort
Uppmätt med 3D-kameror
Supercaliber Gen 2 tog priset som den effektivaste cykeln, i huvudsak tack vare dess uppdaterade IsoStrut-dämpning som ger den smidigaste cyklingen. I ojämn terräng innebär det att absorbera gupp (fjädring) och sprida den energin (stötdämpning) så att minsta möjliga av rörelserna överförs till cyklistens kontaktpunkter (styre, pedaler och sadel). Stötdämpningen minskar cyklistens behov att använda sina muskler för att absorbera stötar och hålla kontrollen. Och så klart ger den smidigaste cykeln också den mest bekväma cykelturen.
För att utforska dessa effekter användes hela tolv stycken 3D-kameror för att noggrant spåra rörelserna hos ett antal markörer som placerades på cykeln och cyklistens kropp. Kamerorna registrerade data med en hastighet på 630 gånger per sekund. Varje cykel spelades in under 60 varv på ett rullband och ett genomsnittsvarv beräknades baserat på alla data för att utjämna inkonsekvenser mellan varven.
Först fokuserade vi på vevlagerområdet, där benen först har chansen att absorbera vertikal rörelse för att bibehålla effektiva pedaltramp. Som vi ser i det övre punktdiagrammet minskades chassits vertikala rörelse vid vevlagret med 15 %, vilket innebär att cyklisten får ta emot mindre stryk via fötterna och kan lägga mer energi på att trampa än att hålla balansen.
Därefter tittade vi på den relativa rörelsen mellan sadeln och cyklistens bäcken. Detta värde bör helst vara noll, förutom pedalrörelsernas cykliska påverkan. Högre variation i avståndet mellan sadel och bäcken tyder på att cykeln trycker upp cyklisten ur sadeln eller att cyklisten använder benen för att ”hänga i luften” och låta sadeln röra sig fritt. Båda dessa alternativ leder till sämre trampförmåga. Som vi ser i det nedre diagrammet hade Supercaliber Gen 2 hela 22 % mindre rörelse mellan sadel och bäcken än dess föregångare.
Kontroll
Uppmätt med höghastighetskamera
Du kan inte köra snabbare än du kan hålla kontrollen Den främsta uppgiften för cykelns dämpning är att hålla däcket kvar på marken, trots ojämnheter, för att på så sätt ge bättre fäste och kontroll. Och bättre fäste innebär dessutom effektivare kraftöverföring för att driva cykeln framåt.
I den här videon får vi se en jämförelse mellan axelrörelserna på Supercaliber Gen 2 (blå) och Supercaliber Gen 1 (orange). När markörerna på axlarna läggs på varandra ser vi att Gen 2 håller högre hastighet, har bättre kontroll över bakhjulet och får snabbare grepp igen efter nedslag.
Dämpningsaktivitet
Uppmätt med fjädringssensor
För att ta reda på varför Supercaliber Gen 2 uppnår bättre effektivitet, kontroll och komfort satte vi en linjär potentiometer på dess IsoStrut för att mäta dämparens aktivitet med en samplingshastighet på 5 000 per sekund. Efter några beräkningar fick vi fram detta diagram över dämpningsområdet vid bakaxeln som ger en heltäckande bild av hur fjäder och dämpare rör sig för att hjulet ska kunna fortsätta att rulla under dessa identiska åkförhållanden. I detta överlägg syns det att den nya IsoStrut-designen på Supercaliber Gen 2 ledde till en mycket mer aktiv dämpning i detta åkscenario. Bakhjulet kunde röra sig i ett 68 % större område och hela 71 % snabbare. Detta inkluderar både mer komprimering och extension i relation till dämparinställningen, vilket är avgörande för att absorbera slag och följa terrängen (grepp).
Så här långt gick testningen ut på att undersöka prestandan vid cykling på ojämnt underlag, vilket förvisso är en viktig del av cross country-tävlingar. Men moderna cross country-banor blir allt mer lämpade för cyklar som obehindrat kan ta sig fram över avancerade hinder och steniga utförslöpor. För att undersöka hur Supercaliber Gen 2 skulle hantera den typen av terräng hängde vi av oss labbrockarna och gav oss ut i skogen.
Tillbaka i skogen
Ute på MTB-stigarna kring Treks huvudkontor hittade vi en stenig backe och började med att kartlägga dess topologi med hjälp av en högupplöst 3D-laserskanner. Den steniga sträckan var omkring 8 meter lång med 15 % lutning och hade flera gupp och avsatser som var upp till 180 mm höga.
Komfort och effektivitet
Uppmätt med 3D-kameror
Med hjälp av stora stativ, specialbyggda fästen på träden och extremt långa förlängningskablar lyckades vi sätta upp labbets konstellation av tolv kameror för att fånga rörelser i 3D i skogen. Tack vare denna banbrytande testteknik kunde vi återskapa cykelns exakta rörelser och placering på stigen.
Eftersom stigen är en oreglerad miljö jämfört med labbet gjorde vi allt vi kunde för att styra de olika variablerna, såsom initial hastighet och vägval. Genom att 3D-spåra cykeln upprepade gånger på samma sträcka kunde vi mäta och jämföra variablerna och dela in åken i liknande grupper. I slutänden analyserades fem åk på varje cykel där den initiala hastigheten var 21 km/h +/- 0,7 (standardavvikelse). Med hjälp av markörer både på cykeln och stigen beräknades respektive cykels laterala läge vid sträckans början så att det skulle ligga inom 10 cm för alla cyklar.
Genom att spåra cykelns rörliga delar separat kunde vi leta efter skillnader i Supercaliber Gen 2 i alla dimensioner - sidokast, dämpningsrörelser, framåtrörelse, rörelsens jämnhet, markkontakt och så vidare. I följande video illustreras hur bakaxelns rörelser följdes i relation till den laserskannade stigytan. Sedan visas rörelsen från alla åk på varandra som jämförelse.
Spårningen av bakaxel och chassi visade cykelns exakta läge och hastighet. På grund av små variationer i åklinje och färre repetitioner var det svårt att göra exakt samma analys som på rullbandet, men med andra metoder visade sig trenderna ändå vara de samma. Det blev återigen uppenbart att Supercaliber Gen 2 var överlägsen på att ”släta ut” stigen så att cyklisten får mer energi över för att jobba med pedalerna längre fram.
Supercaliber Gen 2 kunde också bibehålla rörelsekraften över hinder, vilket man lätt kunde se på en viss sten i slutet av sträckan. Om vi tittar på hur cyklarna rör sig över stenen syns det hur den överlägsna dämpningen på Gen 2 tar emot stöten utan att cykelns hastighet minskar. Hastighetsvariationen var minimal över samma avstånd och överlag minskade farten mindre från sträckans början till slut jämfört med Supercaliber Gen 1 och hardtail-cykeln.
Kontroll
Uppmätt med höghastighetskamera
Med hjälp av en höghastighetskamera kan vi följa den exakta axelrörelsen och mäta greppet när däcket lyfter från marken och får kontakt igen. Med hjälp av ett system av glidskenor samt en vig ingenjör och många omtagningar fick vi närbilder på IsoStrut i aktion. Samtidigt spårades hela rörelsen även i 2D från ett statiskt stativ nära marken.
Som vi såg i videon så följde hjulet på Supercaliber Gen 2 terrängen bättre och fick snabbare fäste igen efter stora hopp och nedslag. I de två största hoppen i videon återfick Supercaliber Gen 2 greppet 15–50 % snabbare än de övriga testcyklarna. Bättre kontakt med marken innebär bättre kontroll för att kunna bromsa och styra.
Dämpningsaktivitet
Uppmätt med fjädringssensor
Källan till dessa prestandahöjningar är den nya IsoStrut-dämpningen som vi återigen utrustat med en linjär sensor. Precis som i labbet mätte vi fjädringens rörelseområde och såg att Supercaliber Gen 2 var mer aktiv vid nedslag på stigen. Dämparen trycktes ihop 40 % mer och 31 % snabbare än Gen 1. Först och främst var rörelseområdet större både ovanför och nedanför det dynamiska dämpningsläget, vilket är tecken på en avsevärd ökning av såväl nedslagskapaciteten som fästet i marken. Supercaliber Gen 2 kunde till och med komprimeras mer än den maximala slaglängden för Gen 1 (bottenslag) och hade ändå kvar så det räckte till för ännu hårdare slag och landningar.
Sammanfattning
Om författarna
Paul Harder är forskningschef hos Trek Bicycle. Efter sin ingenjörsexamen i mekanik vid University of Wisconsin - Madison 2007 har han ägnat hela sin karriär åt att skapa bättre cyklar genom vetenskap och innovation.
Wendy Ochs är forskningsinjenjör för biomekanik på Trek Bicycle. Hon doktorerade i biomedicinteknik på University of Wisconsin - Madison.
Vår chefsinjenjör för biomekanik, Kyle Russ, har studerat interaktionen mellan cyklist och cykel sedan 2011. Hans passion för att ta reda på allt om människans rörelser och cyklisters fysiologi började redan när han gick magisterprogrammet på Ohio State University.