Stiffness and Handling

Steifigkeit und Handling


Hallo, ich bin Stephen von Stromm Cycles. Ich bin hier der Konstrukteur für Mechanik und kümmere mich um die gesamte strukturelle und mechanische Konstruktion unserer Fahrradrahmen. Nach dem weltweiten Erfolg unseres Trakk-Rahmens auf nationalen und internationalen Wettbewerben wollten wir unsere Erkenntnisse auf eine revolutionäre Rennradplattform übertragen. Während unseres Entwicklungszyklus gab es viele interessante Erkenntnisse und Verbesserungen, und ich möchte Ihnen einen kleinen Einblick hinter die Kulissen unserer Entwicklung und Technik geben.

Bei Stromm versuchen wir immer, zuallererst die Fahrräder zu entwerfen, die wir fahren wollen. Diese Fahrräder werden nicht gebaut, um einen bestimmten Preis, eine Nische oder einen Trend zu treffen. Wir drei hier bei Stromm sind zusammen über 50 Jahre lang Rennrad gefahren. Genug Zeit, um zu wissen, was wir an einem Rennrad lieben und hassen. Unsere unverhandelbaren Punkte waren eine breite Komponentenkompatibilität, großzügige Reifenfreiheit, eine große Passform und eine einfache Montage, tägliche Nutzung und Wartung. Der Haken? All das und noch mehr im schnellsten Fahrrad der Welt zu liefern. Um unser, ehrlich gesagt, ehrgeiziges Ziel zu erreichen, haben wir die Struktur des Fahrrads an die Grenzen der Physik und Fertigung gebracht. Schauen wir uns an, wie das gemacht wird!

Der erste Schritt beim Entwurf eines Fahrrads ist die Gestaltung des Rahmensets, wobei nicht nur die Geometrie, sondern auch die allgemeinen Breiten und Tiefen jedes Rohrabschnitts sowie die Wahl eines Lenksystems getroffen werden. Um diesen Prozess zu unterstützen, haben wir ein parametrisches Physikmodell entwickelt, das uns zeigt, wie sich Gewicht und Steifigkeit des Fahrrads bei bestimmten Wandstärken oder Rohrtiefen in jedem Bereich des Fahrrads ändern. Dies ermöglicht es uns, das Gleichgewicht zwischen Aerodynamik und struktureller Effizienz (Steifigkeit zu Gewicht) fein abzustimmen. Im Allgemeinen sind Rohre, die aerodynamisch hervorragend sind (lange Profile), strukturell nicht effizient, daher müssen wir die minimalen Querschnitte für jeden Abschnitt des Fahrrads berechnen, bevor wir die Profile entwerfen. Die Rohrsteifigkeit skaliert linear mit Tiefe und Wandstärke, aber kubisch (x^3) mit der Breite, so dass kleine Maßunterschiede eine große Auswirkung haben können. Eine weitere Folgerung daraus ist, dass ein Rohr, das sehr lang von vorne nach hinten ist, eine enorme vertikale Steifigkeit (wieder x^3!) aufweist, was zu einem sehr harten Fahrverhalten führt (erinnert sich noch jemand an die Aero-Bikes der ersten Generation?). Einige Bereiche des Fahrrads haben einen größeren Einfluss auf die horizontale Steifigkeit (Treten/Handling) und weniger auf die vertikale Steifigkeit (Komfort) und umgekehrt. Wir können intelligent Formen für jeden Bereich des Fahrrads auswählen, um sowohl den Komfort zu maximieren als auch unsere Steifigkeitsziele zu erreichen.

Aber wie steif sollten wir das Fahrrad machen? Viele Marken prahlen mit erhöhten Steifigkeitswerten, und es ist eine leicht messbare Rahmeneigenschaft. Wie das blanke, unlackierte Rahmengewicht, der Kohlefasertyp (T1100 NanoAlloy, jemand?) und andere im Wesentlichen bedeutungslose Eigenschaften lieben Marketingabteilungen es, die Steifigkeit als Merkmal der Rahmenstrukturleistung zu verwenden. Tatsächlich hat die Rahmensteifigkeit einen unmessbar geringen Einfluss auf die Kraftübertragung, und übermäßig steife Rahmen sind unnötig schwer, unbequem zu fahren und schwer zu kontrollieren, wenn man auf unebenem Untergrund Kurven fährt. Daher haben wir uns zum Ziel gesetzt, ein Fahrrad zu entwerfen, das nur die Steifigkeit aufweist, die für ein gutes Handling und Fahrgefühl für jede Rahmengröße erforderlich ist, während wir uns maximale Freiheit bei der Gestaltung eines extrem schnellen Fahrrads bewahren. Wir haben Ziele für die zonale Seiten- und Torsionssteifigkeit auf der Grundlage von Rahmen festgelegt, deren Fahrgefühl wir historisch geliebt haben. Dann haben wir diese Werte in unser Modell eingespeist, um die Rohrabmessungsanforderungen für jeden Abschnitt des Fahrrads auszugeben.

Eines meiner Lieblings-Rennräder mit tollem Handling – ein 1967 Gazelle Champion Mondial

Eine weitere Sache an der Steifigkeit als Metrik ist, dass sie nicht wirklich nur eine Zahl ist. Viele Unternehmen veröffentlichen die Gesamt-Torsionssteifigkeit oder die Tretlagersteifigkeit aus Teststandergebnissen (häufig Zedler-Testprotokoll) als Maßstab, aber obwohl diese Tests aus gutem Grund ein Industriestandard sind, erfassen sie nicht wirklich, wie ein Fahrrad sich beim Fahren biegt und anfühlt. Bei Stromm haben wir unsere eigenen internen Modelle, wie sich das Fahrrad in jedem Abschnitt und in jeder Achse biegen sollte. Ein Beispiel: Während die Gabel selbst steif sein sollte, um präzise Lenkeingaben zu ermöglichen, kann eine größere Nachgiebigkeit im Rahmen zwischen Vorder- und Hinterrad dazu führen, dass der Rahmen Stöße in Kurven abfedert. Wenn dies richtig gemacht wird, führt es zu einem stabilen, schnittigen Gefühl in Kurven – im Gegensatz zu dem ruckartigen, unruhigen Untersteuern, das man bekommt, wenn das Fahrrad zu steif ist. Es gibt solche Bereiche überall am Fahrrad – Oberrohr, Sitzstreben, Kettenstreben usw., wo Steifigkeit in einer Achse vorteilhaft ist und in einer anderen zu einem harten Fahrverhalten, schlechtem Handling, Shimmy usw. führen kann.

Hier ist ein Raktt in einem Zedler-Prüfstand für die Steifigkeit des Steuerrohrs. Das Fahrrad ist an den hinteren Ausfallenden und an einem Punkt in der Mitte des Steuerrohrs befestigt. Dann kann die Torsionssteifigkeit in N/mm Durchbiegung gemessen werden.

Bei Stromm sind wir bei jedem Schritt des Prozesses EXTREM praktisch. 🙂

Nachdem Ben die Profile für jeden Abschnitt des Fahrrads entworfen hatte, berechneten wir deren Massenträgheitsmomente und speisten diese wieder in unser Modell ein, um die Auswirkungen auf die Systemsteifigkeit zu bewerten. Iterativ näherten wir uns unserem optimalen Strukturdesign, das Gewicht und Steifigkeit ausgleicht und gleichzeitig maximale aerodynamische Leistung erzielt. Als Nächstes brachten wir die Verbundwerkstoffingenieure unserer Produktionsstätte ins Spiel, um sicherzustellen, dass die Laminierung physisch wie spezifiziert hergestellt werden konnte, und verhandelten Millimeter, um die Herstellbarkeit und den Teiledurchsatz zu verbessern. Vor dem Schneiden der Formen mussten wir unsere aerodynamischen Simulationen im Windkanal validieren. Wir brachten mehrere 3D-gedruckte Versionen des Raktt in den Windkanal, um die aerodynamischen Auswirkungen verschiedener Strukturoptionen mittels A-B-Tests zu untersuchen, wobei wir austauschbare Teile und einen Eimer Modellierton verwendeten, um das Lenksystem, die Rohrverbindungen und Übergänge zu optimieren.

Wir nutzen Rauch, um Verbesserungsbereiche zu finden, nicht nur für coole Marketingaufnahmen.

Nachdem wir eine Vielzahl von Frontend-Konfigurationen im Windkanal getestet hatten, entschieden wir uns für eine recht konventionelle Gabelkonstruktion im "Scharnierstil". Diese Konstruktion, die bei Zeitfahrrädern beliebt ist, eignet sich hervorragend, um die Stirnfläche zu reduzieren und gleichzeitig die Steifigkeit zu erhalten. Beim Raktt ist das Steuerrohr 29 mm breit, fast genau so breit wie ein Standard-1,125-Zoll-Gabelschaft (28,6 mm). Indem wir den Gabelschaft vor das Steuerrohr statt durch das Steuerrohr setzen, können wir die Stirnfläche erheblich reduzieren, während wir die gleiche Steifigkeit und Festigkeit wie bei einer herkömmlichen Gabel beibehalten. Da wir außerdem eine sekundäre "Gabelschaftschraube" durch den Steuersatz haben, ist die Gabelkonstruktion von Natur aus sicherer, da es keine einzelne Fehlerquelle in der Gabelschaftbaugruppe gibt und der Carbon-Gabelschaft im Falle eines Sturzes leichter auf Beschädigungen überprüft werden kann.

Tour Magazin – die Königsklasse des Rennrad-Aero-Testings.

Ich bin eine ziemlich meinungsstarke Person, und einer der positiven, aber auch negativen Aspekte, in einem kleinen Unternehmen zu sein, ist, dass es nicht unbedingt jemanden gibt, der mich davon abhält, wild zu werden. Als ich im Oktober 2025 das erste Fahrmuster erhielt, war ich begeistert. Ich fuhr viele Kilometer mit dem Fahrrad und fuhr durch jedes Schlagloch, das ich finden konnte, und brachte begeisterte Kritiken zu unseren Teambesprechungen mit. Da zu diesem Zeitpunkt nur meine Größe hergestellt wurde, vertrauten Ben und Dave meinem Urteil, und wir schickten das einzige andere fahrbare Musterrahmenexemplar an das Tour Magazin für deren berühmten Rennrad-Vergleichstest. (Fairerweise muss man sagen, dass ich ein 95 kg schwerer Sprinter bin, also waren sie nicht verrückt, nur meinem Wort zu vertrauen.) Falls Sie es noch nicht wussten, wir haben diesen Windkanaltest gewonnen und haben immer noch das schnellste Fahrrad, das von diesem Magazin getestet wurde. Tour lobte auch das Fahrverhalten und das Handling, bemerkte aber, dass es bei ihren maschinellen Steifigkeitstests nicht sehr steif war.

Grund Nr. 437, warum wir das erfolgreichste US-Team sponsern – wenn es für Ella Sabo stark genug ist, können wir garantieren, dass es auch für Ihren Ortsschildsprint geeignet ist

Während wir gespannt auf unsere Tour-Ergebnisse warteten, qualifizierten wir weiterhin die restlichen Rahmengrößen und schickten sie an unser Profiteam, Virginia's Blue Ridge TWENTY28, um sie im Rennen einzusetzen. Das Team begann sofort, große Rennen mit ihnen zu gewinnen und gab im Allgemeinen sehr positives Feedback zu Fahrgefühl, Handling und aerodynamischer Leistung. Einige der größeren Fahrer berichteten jedoch, dass sie sich ganz anders anfühlten als die Fahrräder, die sie zuvor gefahren waren, und wünschten sich, dass die Fahrräder etwas steifer wären, um sich beim Sprinten „eingeschlossener“ zu fühlen. Glücklicherweise arbeiten wir mit einem fantastischen Werksteam zusammen, und wir nutzten dieses Feedback, um die Layups anzupassen, die Fasertypen lokal zu ändern und gezielt Material an wichtigen Stellen hinzuzufügen, um die Steifigkeit des Fahrrads erheblich zu erhöhen, während die relativen Steifigkeitsverhältnisse beibehalten wurden, die für die von mir angestrebte Fahrqualität erforderlich waren. Der gesamte Prozess, einschließlich unserer proprietären Ermüdungs- und Aufprallprüfprotokolle, dauerte etwa 2 Monate, und alle an Kunden versendeten Rahmen verfügen über die neuen Layups.

Rahmengröße

Steifigkeit (Layup Version 10, N/Grad)

Steifigkeit (Endgültiges Layup, N/Grad)

% Zunahme

Gewichtszunahme (g)

48

51

63

20

34

51

52

66

22

41

54

48

66

27

55

56

48

67

28

68

58

48

70

31

82

61

50

75

34

102

Zedler-Testergebnisse des ersten Fahrmusters und der finalen Kundenversionen, die jetzt ausgeliefert werden.

Im Radsport heißt es, man gewinnt oder man lernt. In dieser Hinsicht ist die Herstellung von Fahrradrahmen noch lohnender als das Rennen selbst; wir haben den Tour-Test gewonnen, aber wir haben trotzdem UNMENGEN gelernt und konnten frühes Feedback nutzen, um unser Produkt zu verbessern und unseren wichtigsten Stakeholdern, Fahrern wie Ihnen, bessere Ergebnisse zu liefern. Ich könnte den ganzen Tag über Steifigkeit reden, also wenden Sie sich bei Fragen gerne über unsere Website oder an support@strommcycles.com an uns.