Stiffness and Handling

Steifigkeit und Fahrverhalten


Hallo, ich bin Stephen von Stromm Cycles. Ich bin hier der technische Konstrukteur und mache die gesamte strukturelle und mechanische Konstruktion für unsere Fahrradrahmen. Nach dem weltweiten Erfolg unseres Trakk-Rahmens auf nationaler und internationaler Ebene wollten wir unsere Erkenntnisse auf eine revolutionäre Rennradplattform anwenden. Während unseres Entwicklungszyklus gab es viele interessante Erkenntnisse und Verbesserungen, und ich möchte Ihnen einen kleinen Einblick hinter die Kulissen unserer Entwicklung und Konstruktion geben.

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

Der erste Schritt beim Entwurf eines Fahrrads ist die Gestaltung des Rahmens, die Wahl nicht nur der Geometrie, sondern auch der allgemeinen Breiten und Tiefen jedes Rohrabschnitts und die Entscheidung für ein Steuerungssystem. Um diesen Prozess zu informieren, haben wir ein parametrisches Physikmodell erstellt, das uns zeigt, wie sich das Gewicht und die Steifigkeiten 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, wenn ein Rohr von vorne nach hinten sehr lang ist, es eine enorme vertikale Steifigkeit hat (wieder x^3!), was zu einem sehr harten Fahrverhalten führt (erinnert sich jemand an Aero-Bikes der ersten Generation?). Einige Bereiche des Fahrrads haben mehr Einfluss auf die horizontale Steifigkeit (Treten/Lenkverhalten) 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 das ist eine leicht messbare Rahmeneigenschaft. Wie das blanke, unlackierte Rahmengewicht, der Carbonfasertyp (T1100 NanoAlloy, jemand?) und andere im Wesentlichen bedeutungslose Eigenschaften, lieben es Marketingabteilungen, die Steifigkeit als Merkmal der strukturellen Rahmenleistung anzupreisen. Tatsächlich hat die Rahmensteifigkeit einen unmessbar geringen Einfluss auf die Kraftübertragung, und übermäßig steife Rahmen sind unnötig schwer, unbequem zu fahren und bei Kurvenfahrten auf rauen Oberflächen schwer zu kontrollieren. Daher haben wir uns zum Ziel gesetzt, ein Fahrrad zu entwerfen, das nur die Steifigkeit besitzt, die für ein gutes Fahrverhalten und Fahrgefühl in jeder Rahmengröße erforderlich ist, während es uns maximalen Spielraum lässt, das Fahrrad extrem schnell zu machen. Wir haben Ziele für die zonale Seiten- und Torsionssteifigkeit basierend auf Rahmen festgelegt, deren Fahrgefühl wir historisch geliebt haben. Dann haben wir diese Werte durch unser Modell verarbeitet, um die Anforderungen an die Rohrabmessungen für jeden Abschnitt des Fahrrads auszugeben.

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

Eine weitere Sache bezüglich der Steifigkeit als Messgröße ist, dass es nicht wirklich nur eine Zahl ist. Viele Unternehmen veröffentlichen die gesamte Torsionssteifigkeit oder die Tretlagersteifigkeit aus Teststandergebnissen (üblicherweise das Zedler-Testprotokoll) als ihren Maßstab, aber obwohl diese Tests aus gutem Grund ein Industriestandard sind, erfassen sie nicht wirklich, wie sich ein Fahrrad beim Fahren verformt 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 es dem Rahmen ermöglichen, Stöße mitten in der Kurve zu absorbieren. Wenn dies richtig gemacht wird, führt dies zu einem stabilen, schneidenden Gefühl in Kurven – im Gegensatz zu dem ruckartigen, nervösen 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.

Dies ist ein Raktt in einem Zedler-Prüfstand für die Steuerrohrsteifigkeit. Das Fahrrad ist an den hinteren Ausfallenden und einem Punkt in der Mitte des Steuerrohrs befestigt. Anschließend 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 Bereich des Fahrrads entworfen hatte, berechneten wir deren Massenmomente des Bereichs und speisten diese wieder in unser Modell ein, um die Auswirkungen auf die Steifigkeit des Gesamtsystems zu bewerten. Iterativ näherten wir uns unserem optimalen strukturellen Design, das Gewicht und Steifigkeit ausbalanciert und gleichzeitig maximale aerodynamische Leistung erzielt. Als Nächstes bezogen wir die Verbundwerkstoffingenieure unserer Produktionsstätte ein, um sicherzustellen, dass die Laminierung physisch wie spezifiziert hergestellt werden konnte, wobei wir Millimeter verhandelten, um die Herstellbarkeit und die Teileausbeute zu verbessern. Vor dem Formenbau mussten wir unsere aerodynamischen Simulationen im Windkanal validieren. Wir brachten mehrere 3D-gedruckte Versionen des Raktt in den Tunnel, um die aerodynamischen Auswirkungen verschiedener Strukturoptionen A-B-Tests zu unterziehen, wobei wir austauschbare Teile und einen Eimer Modellierlehm verwendeten, um das Lenksystem, die Rohrverbindungen und Übergänge fein abzustimmen.

Wir verwenden Rauch, um Bereiche zur Verbesserung zu finden, nicht nur für coole Marketingfotos.

Nach Windkanaltests mit verschiedenen Frontend-Konfigurationen haben wir uns für eine ziemlich konventionelle „Scharnier“-Gabel-Lösung entschieden. Dieses Design, das bei Zeitfahrrädern beliebt ist, eignet sich hervorragend zur Reduzierung der Stirnfläche bei gleichzeitiger Beibehaltung der Steifigkeit. Beim Raktt ist das Steuerrohr 29 mm breit, fast genau die gleiche Breite wie ein Standard-1,125-Zoll-Gabelschaft (28,6 mm). Indem wir den Gabelschaft vor dem Steuerrohr statt durch das Steuerrohr anbringen, können wir die Stirnfläche erheblich reduzieren, während wir die gleiche Steifigkeit und Festigkeit wie bei einer herkömmlichen Gabel beibehalten. Da wir zusätzlich einen sekundären „Gabelschaftbolzen“ durch das Steuersatzlager haben, ist das Gabeldesign intrinsisch sicherer, ohne einzelne Ausfallstelle in der Gabelschaftbaugruppe und mit einfacherer Inspektion des Carbon-Gabelschaftrohrs auf Schäden im Falle eines Sturzes. 

Tour Magazin – die Königsklasse der Rennrad-Aero-Tests.  

Ich bin eine ziemlich meinungsstarke Person, und einer der positiven, aber auch negativen Aspekte der Arbeit in einem kleinen Unternehmen ist, dass mich niemand davon abhält, wild zu werden. Als ich im Oktober 2025 das erste Fahrtestmuster erhielt, war ich begeistert. Ich fuhr viele Kilometer mit dem Rad und fuhr durch jedes Schlagloch, das ich finden konnte, und brachte begeisterte Bewertungen in unsere Teambesprechungen. Da zu diesem Zeitpunkt nur meine Größe hergestellt wurde, vertrauten Ben und Dave meinem Urteilsvermögen, und wir schickten den einzigen anderen fahrbaren Musterrahmen an das Tour Magazin für ihren berühmten Rennrad-Vergleichstest. (Fairerweise muss ich sagen, ich bin ein 95 kg schwerer Sprinter, daher war es nicht verrückt, einfach 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 mechanischen 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 gut ist.

Während wir gespannt auf unsere Tour-Ergebnisse warteten, qualifizierten wir die restlichen Rahmengrößen und schickten sie an unser Profiteam, Virginia’s Blue Ridge TWENTY28, um sie in Rennen zu testen. Das Team gewann sofort große Rennen damit und gab durchweg sehr positives Feedback zu Fahrgefühl, Handling und aerodynamischer Leistung. Einige der größeren Fahrer berichteten jedoch, dass sich die Fahrräder sehr anders anfühlten als die, 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 zu optimieren, lokal die Fasertypen 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 Umbau, einschließlich unserer proprietären Ermüdungs- und Aufpralltestprotokolle, dauerte etwa 2 Monate, und alle an Kunden ausgelieferten 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 jetzt ausgelieferten Endkundenversionen.

Im Radsport heißt es, man gewinnt oder man lernt. So gesehen ist der Bau von Fahrradrahmen sogar noch lohnender als das Rennen selbst; wir haben den Tour-Test gewonnen, aber trotzdem SEHR viel gelernt und konnten frühzeitiges 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 melden Sie sich bitte bei Fragen über unsere Website oder unter support@strommcycles.com.