Stiffness and Handling

Rigidez y manejo


Hola, soy Stephen de Stromm Cycles. Soy el ingeniero de diseño mecánico aquí y me encargo de todo el diseño estructural y mecánico principal de nuestros cuadros de bicicleta. Después del éxito de nuestro cuadro Trakk en todo el mundo a nivel de competición nacional e internacional, quisimos aplicar lo que aprendimos a una plataforma revolucionaria de bicicletas de carretera. Hubo muchos aprendizajes y mejoras interesantes a lo largo de nuestro ciclo de desarrollo, y me gustaría darles un pequeño vistazo entre bastidores de nuestro desarrollo e ingeniería.

En Stromm, siempre intentamos, ante todo, diseñar las bicicletas que nosotros queremos montar. Estas bicicletas no están hechas para alcanzar un precio, un nicho o una tendencia. Los tres que estamos aquí en Stromm hemos corrido en carretera durante más de 50 años combinados. Tiempo suficiente para saber qué nos gusta y qué aborrecemos de una bicicleta de carretera. Nuestras condiciones innegociables eran la amplia compatibilidad de componentes, el amplio espacio para los neumáticos, un amplio rango de ajuste y la facilidad de montaje, uso diario y mantenimiento. ¿La trampa? Ofrecer todo eso y más en la bicicleta más rápida del planeta. Para lograr nuestro, francamente ambicioso, objetivo, llevamos la estructura de la bicicleta a los límites de la física y la fabricación. ¡Veamos cómo se hace!

El primer paso en el diseño de una bicicleta es establecer el cuadro, eligiendo no solo la geometría, sino también los anchos y profundidades generales de cada sección de tubo, y decidiendo un sistema de dirección. Para informar este proceso, creamos un modelo físico paramétrico que nos permite ver cuánto cambiarán el peso y la rigidez de la bicicleta dadas ciertas espesores de pared o profundidades de tubo, en cada área de la bicicleta. Esto nos permite afinar el equilibrio entre la aerodinámica y la eficiencia estructural (rigidez-peso). En general, los tubos que son excelentes aerodinámicamente (perfiles aerodinámicos largos) no son estructuralmente eficientes, por lo que necesitamos calcular las secciones transversales mínimas para cada sección de la bicicleta antes de diseñar los perfiles aerodinámicos. La rigidez del tubo escala linealmente con la profundidad y el espesor de la pared, pero cúbicamente (x^3) con el ancho, por lo que pequeñas diferencias en las dimensiones pueden tener un gran impacto. Otra consecuencia de esto es que si un tubo es muy largo de adelante hacia atrás, tendrá una gran rigidez vertical (¡x^3 de nuevo!), lo que resultará en una conducción muy dura (¿alguien recuerda las bicicletas aerodinámicas de primera generación?). Algunas áreas de la bicicleta tienen más efecto en la rigidez horizontal (pedaleo/manejo) y menos en la rigidez vertical (comodidad), y viceversa. Podemos elegir formas inteligentemente para cada área de la bicicleta para maximizar tanto la comodidad como para alcanzar nuestros objetivos de rigidez.

Pero, ¿qué tan rígida debería ser la bicicleta? Muchas marcas presumen de mayores valores de rigidez, y es una característica del cuadro fácilmente medible. Al igual que el peso del cuadro desnudo sin pintar, el tipo de fibra de carbono (¿T1100 NanoAlloy, alguien?) y otras características esencialmente sin sentido, a los departamentos de marketing les encanta aferrarse a la rigidez como un indicador del rendimiento estructural del cuadro. De hecho, la rigidez del cuadro tiene un impacto inconmensurablemente bajo en la transferencia de potencia, y los cuadros excesivamente rígidos son innecesariamente pesados, incómodos de conducir y difíciles de controlar al tomar curvas en superficies irregulares. Por lo tanto, nos propusimos diseñar una bicicleta que tuviera solo la rigidez necesaria para mantener un buen manejo y sensación de conducción para cada tamaño de cuadro, a la vez que nos permitiera la máxima libertad para hacer la bicicleta extremadamente rápida. Determinamos los objetivos de rigidez lateral y torsional por zonas basándonos en los cuadros de los que históricamente nos había encantado la sensación de conducción. Luego procesamos estos valores a través de nuestro modelo para obtener los requisitos de dimensión de los tubos para cada sección de la bicicleta.

Una de mis bicicletas de carrera favoritas en cuanto a manejo: una Gazelle Champion Mondial de 1967

Otra cosa sobre la rigidez como métrica es que no es realmente un solo número. Muchas empresas publican la rigidez torsional general, o la rigidez del pedalier a partir de los resultados de las pruebas en banco (comúnmente el protocolo de prueba Zedler) como su medida, pero aunque esas pruebas son un estándar de la industria por una razón, no capturan realmente la forma en que una bicicleta se deflecta y se siente mientras se monta. En Stromm, tenemos nuestros propios modelos internos de cómo debe flexionar la bicicleta en cada sección y en cada eje. Un ejemplo: aunque la horquilla en sí debe ser rígida para permitir una entrada de dirección precisa, tener más flexibilidad en el cuadro entre las ruedas delantera y trasera puede permitir que el cuadro absorba los impactos a mitad de curva. Lograr esto conduce a una sensación de estabilidad y trazado en las curvas, a diferencia de la sensación de subviraje brusca y nerviosa que se obtiene cuando la bicicleta es demasiado rígida. Hay áreas como esa en toda la bicicleta (tubo superior, vainas superiores, vainas inferiores, etc.) donde la rigidez en un eje es beneficiosa, y en otro puede causar una conducción áspera, un manejo deficiente, bamboleo, etc.

Este es un Raktt en un banco de pruebas de rigidez del tubo de dirección tipo Zedler. La bicicleta se fija en las punteras traseras y en un punto en el centro del tubo de dirección. Luego se puede medir la rigidez torsional en N/mm de deflexión.

En Stromm, nos involucramos EXTREMADAMENTE en cada paso del proceso. 🙂

Una vez que Ben diseñó los perfiles aerodinámicos para cada sección de la bicicleta, calculamos sus momentos de inercia de masa y los volvimos a incorporar a nuestro modelo para evaluar el impacto de la rigidez del sistema completo. Iterativamente, nos acercamos a nuestro diseño estructural óptimo que equilibra el peso y la rigidez, al tiempo que logramos el máximo rendimiento aerodinámico. A continuación, involucramos a los ingenieros de composites de nuestra planta de producción para asegurarnos de que la disposición de las capas pudiera fabricarse físicamente según lo especificado, negociando milímetros para mejorar la capacidad de fabricación y el rendimiento de las piezas. Antes de cortar los moldes, necesitábamos validar nuestras simulaciones aerodinámicas en el túnel de viento. Llevamos varias versiones impresas en 3D del Raktt al túnel para realizar pruebas A-B de los impactos aerodinámicos de diferentes opciones estructurales, utilizando piezas intercambiables y un cubo de masilla de modelado para afinar el sistema de dirección, las uniones de los tubos y las transiciones.

Utilizamos el humo para encontrar áreas de mejora, no solo para fotos de marketing geniales.

Después de probar en el túnel de viento una variedad de configuraciones delanteras, terminamos usando una solución de horquilla de estilo "bisagra" bastante convencional. Popular en las bicicletas de contrarreloj, este diseño es fantástico para reducir el área frontal mientras se mantiene la rigidez. En el Raktt, el tubo de dirección tiene 29 mm de ancho, casi exactamente el mismo ancho que un tubo de dirección estándar de 1.125" (28.6 mm). Al colocar el tubo de dirección delante del tubo de dirección en lugar de a través del tubo de dirección, podemos reducir el área frontal significativamente mientras mantenemos la misma rigidez y resistencia que una horquilla tradicional. Además, dado que también tenemos un "perno de dirección" secundario que atraviesa la dirección, el diseño de la horquilla es intrínsecamente más seguro, sin un punto de falla único en el conjunto de dirección y una inspección más fácil del tubo de dirección de carbono en busca de daños en caso de un choque.

Tour Magazin - las grandes ligas de las pruebas aerodinámicas de bicicletas de carreras.

Soy una persona bastante obstinada, y una de las cosas positivas, pero también negativas, de estar en una empresa pequeña es que no hay necesariamente nadie que me impida descontrolarme. Cuando recibí la primera muestra para montar en octubre de 2025, estaba emocionado. Recorrí kilómetros en la bicicleta y pasé por todos los baches que pude encontrar, trayendo excelentes críticas a nuestras reuniones de equipo. Con solo mi talla fabricada en ese momento, Ben y Dave confiaron en mi juicio y enviamos el único otro cuadro de muestra que se podía montar a Tour Magazin para su famosa prueba comparativa de bicicletas de carretera. (Para ser justos, soy un sprinter de 95 kg, así que no estaban locos por fiarse de mi palabra). Si no lo sabían, ganamos esa prueba en el túnel de viento y todavía tenemos la bicicleta más rápida probada por esa revista. Tour también elogió el manejo y la conducción, pero señaló que no era muy rígida en sus pruebas de rigidez en máquina.

Razón #437 por la que patrocinamos al equipo estadounidense más exitoso: si es lo suficientemente fuerte para Ella Sabo, podemos garantizar que está listo para tu sprint en el cartel del pueblo.

Mientras esperábamos ansiosamente nuestros resultados del Tour, continuamos calificando los tamaños de cuadro restantes y los enviamos para que fueran utilizados en carreras por nuestro equipo profesional, Virginia’s Blue Ridge TWENTY28. El equipo empezó inmediatamente a ganar grandes carreras con ellos y, en general, tuvo una respuesta muy positiva sobre la conducción, el manejo y el rendimiento aerodinámico. Sin embargo, algunos de los ciclistas más altos informaron que se sentían muy diferentes a las bicicletas que usaban anteriormente, y deseaban que las bicicletas fueran un poco más rígidas para sentirse más "enganchados" mientras esprintaban. Afortunadamente, trabajamos con un fantástico equipo de fábrica, y utilizamos esta retroalimentación para ajustar las capas, cambiar localmente los tipos de fibra y añadir material selectivamente en ubicaciones clave para aumentar significativamente la rigidez de la bicicleta, manteniendo las proporciones de rigidez relativas necesarias para la calidad de conducción que me esforzaba en lograr. Todo el proceso, incluyendo nuestros protocolos de prueba de fatiga e impacto patentados, tomó alrededor de 2 meses, y todos los cuadros enviados a los clientes tienen las nuevas capas.

Tamaño del cuadro

Rigidez (versión de capa 10, N/grado)

Rigidez (capa final, N/grado)

% de incremento

Aumento de peso (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

Resultados de las pruebas Zedler de la muestra de rodadura inicial y de las versiones finales para clientes que se envían ahora.

En las carreras de bicicletas, se dice que o ganas o aprendes. De este modo, fabricar cuadros de bicicleta es aún más gratificante que correr con ellos; ganamos la prueba del Tour, pero aun así aprendimos MUCHÍSIMO y pudimos utilizar los primeros comentarios para mejorar nuestro producto y ofrecer mejores resultados a nuestros interesados más importantes, ciclistas como tú. Podría hablar de la rigidez todo el día, así que por favor, si tienes alguna pregunta, ponte en contacto con nosotros a través de nuestro sitio web o en support@strommcycles.com.