Teil 2: Reifensteifigkeit (breiter ist steifer/härter?)

In Teil 1 Wir diskutierten die tatsächliche Reifenbreite, insbesondere wie sie von der Perlensitzbreite des Randes beeinflusst wurde und wie es im Allgemeinen nicht der auf der Seitenwand gedruckten Zahl war.  

In Teil 2 werden wir uns spezifisch darum kümmern, wie die Reifenbreite die Steifheit beeinflusst, indem wir die vertikale Steifheit (insbesondere die vertikale Kraft bei einer bestimmten Verschiebung) verschiedener montierter und aufgeblähter Reifen messen.

Breiter ist steifer/härter?

Das erste Design dieses Tests bestand darin, zu zeigen, dass Reifen mit größerem Durchmesser tatsächlich steifer/weniger bequem sind, wenn sie auf denselben Druck aufgeblasen wurden.  Dies ist auf einen Effekt zurückzuführen, der als „Gehäusespannung“ bezeichnet wird und durch den inneren Luftdruck verursacht wird, der auf eine größere Oberfläche im größeren Reifen wirkt.  Im Wesentlichen führt der gleiche Druck, der auf mehr Oberfläche wirkt, eine höhere Gehäusespannung.  Die beste Erklärung für die Spannung der Gehäuse, die wir gesehen haben HIER wenn Sie interessiert sind!

Für diesen Teil der Diskussion haben wir eine Instronmaschine verwendet, um die Kraft zu untersuchen, die erforderlich ist, um Reifen bei verschiedenen Drücken und Breiten abzulenken.  Um die Dinge (relativ) einfach zu halten, verweisen wir auf die Reifen nach der Nummer, die auf der Seitenwand gedruckt wird, und erwähnen gleichzeitig den verwendeten Druck und die Breite des Randperlensitzes.  Sie können in Teil 1 auf das Diagramm zurückkehren, wenn Sie sich für die tatsächliche Größe für den Vergleich mit anderen Reifenmodellen und Marken interessieren. 

Eine Instronmaschine ist ein großes H -förmiges Stück Laborgeräte, das den Mittelstrahl des H -Hals mit extremer Genauigkeit antreiben und gleichzeitig die Spannung oder Komprimierung des Objekts in der Mitte misst.  Wenn Sie jemals sehen, dass Teil A x% steifer/stärker/elastischer ist als Teil B, wurden die Zahlen in einer dieser Maschinen generiert, wenn Sie jemals sehen.

 

 

Die Testmaschine mit einem 8 -mm -Amboss (Foto nicht während des tatsächlichen Tests)

Für diesen Test verwendeten wir eine massive Stahlrad-Holding-Haltevorrichtung, die an der Basis der Maschine verschraubt war, und 3 verschiedene Testangebote, um die Reifen aufzudrücken.  Wir testeten die Reifensteifheit gegen eine flache Oberfläche, eine 8 -cm -Radius -Kopfsteinoberfläche und 8 mm Radius -Beulenoberfläche.

Im Folgenden finden Sie die tatsächlichen Messungen der 3 Reifen am zum Testen verwendeten Rand.  Bitte beachten Sie, dass wir weiterhin die auf dem Gehäuse gedruckte Größe verwenden werden, um auf die Reifen zu verweisen, da sie viel weniger verwirrend sind als die tatsächlichen Messungen, obwohl die tatsächlichen Messungen für die Bestimmung optimaler Drücke wichtig sind.  Außerdem ist 17C der Branchenstandard für eine Perlen, die 16,5 mm-17,5 mm misst.  Der Rand, den wir verwenden, ist ein 17C -Rand, der 17,5 mm misst. Bitte betrachten Sie sie für die Zwecke dieses Tests austauschbar.

 

 

Daten mit flachen Oberflächen

Unsere erste Studie bestand nur darin, die Unterschiede zwischen 3 verschiedenen Reifenbreiten am selben Rad mit 17,5 mm innerer Perle bei gleichem Druck zu untersuchen.

 

 

23, 25, 28 mm Reifen auf derselben 17,5 -mm -Perlen Breite - flache Oberfläche

 

 

 

 

 

Das erste, was hier zu bemerken ist, ist, dass der breitere Reifen (28 mm) tatsächlich ist Vertikal steifer als der 25 -mm -Reifen, der wiederum steifer ist als der 23 -mm -Reifen.  Die häufigste Antwort, die wir auf diese Grafik erhalten, lautet: "Das ist nicht möglich, ich bin von 23ern auf 28 Jahre gegangen und es ist merklich besser." 

Meine ersten Gedanken darüber waren, dass der „nur bemerkenswerte Unterschied“, der die kleinste Veränderung ist, die von Menschen genau bemerkt werden kann , in Teil 1 erwähnt und seine Arbeiten zu diesem Thema mit Cervelo HIER) .. und der Unterschied hier zwischen dem 23- und 28-mm-Reifen beträgt nur etwa 8-9%.  

Ich habe oft beim Testen gesehen, dass ein Fahrer, der glaubt, dass etwas wahr ist, das er wahr ist, das in der Testfahrt sehr oft „das Gefühl hat“, insbesondere wenn der fragliche Effekt relativ gering ist.  Aufgrund dieser ersten Daten scheint es, dass Wahrnehmung und Erwartungen möglicherweise einige der „breiteren“ Überzeugungen vorantreiben (vorausgesetzt, der gleiche Reifendruck). Es gibt jedoch eindeutig viel mehr zu lernen.

Mit diesen Daten in der Hand haben wir ein komplettes Datenblatt aller 3 Reifen auf allen 3 Drücken auf dem 17,5 -mm -Rand erstellt.  Wir verwendeten 6Bar, 7Bar und 8Bar (87PSI, 101PSI und 115PSI), um diesen Datensatz zu erstellen, da es uns einen großen Gesamtdruck an Drücken gab, die üblicherweise in Reifen dieser Größen ausgeführt werden.

 

 

23, 25, 28 mm Reifen auf derselben 17,5 -mm -Perlenbreite Rand bei 3 Drücken - flache Oberfläche

Diese Grafik bildet wirklich die Bühne für die relativen Unterschiede, die wir betrachten.  Wenn der Reifendruck in 1Bar -Schritten (14,5psi) geändert wurde Durch 1Bar erhöhte sich die Steifheit um mehr als 21%.  Die Datengruppierung wird hauptsächlich von Reifendrücken dominiert, sodass die Auswirkungen dieser 2-3-mm-Veränderungen eindeutig unter dem 1BAR-Delta unter Druckänderung liegen, der für den Test verwendet wird.

Um diese Studie wirklich auf die nächste Stufe zu bringen, haben wir beschlossen, nicht nur die Reifen mit der flachen Oberfläche auf den Die wirksame Steifheit des Reifens wäre gegen diese Oberflächen.

 

 

Visualisierung von 3 verschiedenen Testangeboten, die zum Testen verwendet werden

"Cobble" -Spreis (8 cm Radius) Daten

Hier sind die Daten für dieselben 3 Reifen am 17,5 -mm -Kügelchenbreite mit den gleichen 3 Drücken. Nur die „Ambosleiter“ in der Testmaschine ist nun ein bearbeitetes Stück Stahl mit 8 cm Radius, um die Krone eines Kopfsteinpflasters nachzuahmen.  

 

 

23, 25, 28 mm Reifen auf derselben 17 -mm -Perlenbreite Rand bei 3 Drücken - Kopfsteinpflasteroberfläche

Bemerkenswert ist, dass der abgerundete Aufprall -Amboss „The Cobble“ bei der 15 -mm -Verschiebung zu einer erheblich niedrigeren Kraft als die flache Oberfläche führte.  Dies ist größtenteils darauf zurückzuführen, wie viel von dem Reifen auf dem Kontaktfeld zwischen Amboss und Reifen deformieren kann. 

Interessanterweise wird die radiale Steifheit mit dem Kopfkopf -Impact -Kopf immer noch hauptsächlich vom Reifendruck dominiert, obwohl die Unterschiede zwischen den Reifenbreiten und dem Druck etwas kondensiert haben.  Offensichtlich macht die Form des in den Reifen gedrängten Objekts einen großen Unterschied in der Reifensteifheit.  Mit diesem Datensatz sehen wir einige Überschneidungen, beispielsweise ist der 23 -mm -Reifen in 8Bar in der Steifheit mit dem 28 -mm -Reifen in 7Bar nahezu identisch.

"Pflasterlippen" (8 mm Radius) Daten

Wir wollten dies weiter vorantreiben und betrachteten dieselben Bedingungen mit einem 8 -mm -Radius -Amboss, der eine Betonlippe, einen Gestein oder ein ähnliches Objekt simuliert, das Ihr Reifen treffen kann.  Da der Radius dieser Ambossen wesentlich kleiner als jeder der Reifen ist, waren wir daran interessiert zu sehen, wie sich die Daten ändern würden. Und wow .. hat es sich geändert?

 

 

23, 25, 28 mm Reifen auf derselben 17,5 -mm -Perlenbreite Rand bei 3 Drücken - 8 mm Radius

Schauen Sie genau und Sie werden feststellen, dass die Ergebnisse durch Luftdruck vollständig getrennt sind und die unterschiedlichen Breitenreifen bei gleichem Druck fast identisch sind.  Es scheint, dass für diesen kleinen Radius die Reifengröße im Vergleich zum Luftdruck von geringem Faktor ist.

Also, was ist passiert, um das zu fahren?  Es scheint, dass die Änderungen des Luftdrucks ähnliche Unterschiede wie frühere Studien ausmachen, aber die Reifenbreite trägt nicht ganz auf die gleiche Weise bei.  Es gibt hier sicher mehr zu lernen, aber an diesem Punkt scheint es, dass für Beulen, die kleiner als der Reifendurchmesser sind, die Form und Größe der Beule die Steifheit mehr als die effektive Breite des Reifens selbst treibt.

Sehen Sie sich das Post-Skript für dieses Papier darüber an, warum wir dies für wahr halten, aber es scheint, dass es auf der Grundlage der Daten, die wir hier gesehen haben als schmalere Reifen bei gleichem Druck.  Dies ist sicherlich nicht das erwartete Ergebnis der Studie, wie wir sie zu Beginn geplant haben, aber mit Sicherheit faszinierende !!

Umwandlung in vertikale Steifheit

Bis zu diesem Punkt haben wir die Phrase 'Steifheit' verwendet, um diese Diagramme zu erklären, die tatsächlich Kraft-Verschiebungsdisplacement-Diagramme sind.  Die Steifheit wird tatsächlich durch die Steigung der Linie im Diagramm definiert, aber das Hinzufügen der Grafiken machte die Grafiken noch unordentlicher und schwerer zu lesen!  Nachfolgend finden Sie die tatsächlichen berechneten Steifheitswerte aus diesen Tests.  Diese Werte werden in Teil 3 wichtig, wo wir untersuchen, wie sich die Reifensteifigkeit auf die Fahrqualität des gesamten Fahrradsystems auswirkt.

 

 

Vertikale Steifheit von 3 Reifen und 3 Drücken gegen 3 Oberflächengeometrien

Zusammenfassung und Empfehlungen

Was wir sagen können, ist, dass alle Menschen, die der Meinung sind, dass ihre größeren Reifen wohler sind, für Beulen, die kleiner als 8 mm Radius sind Es ist am besten, Ihren Luftdruck ein wenig zu senken, um die größeren Reifenbreiten wirklich zu nutzen.

Der aufregendste Aspekt dieser Studie ist, dass sie begonnen hat, uns in die Richtung zu verweisen, wie viel Druck wir mit zunehmender Reifenbreite verlieren müssen, und noch besser deuten sie darauf hin, dass dieser niedrigere Druck auf den meisten Oberflächen einen ähnlichen Fahrkomfort bietet. Es wird wahrscheinlich den Komfort bei kleinen Unebenheiten verbessern.  

Unsere Empfehlung ist, dass Sie den Reifendruck für jeden Millimeter der Reifenbreite um 2-3% verringern. Dies wird eine ähnliche Einhaltung der meisten Oberflächen gewährleisten und gleichzeitig eine verbesserte Einhaltung kleiner Beulen und Kanten bieten.  Wenn Sie ein Protokoll Ihrer Druckexperimente beibehalten, können Sie entscheiden, welchen Druck für Ihr Gewicht und Ihre Straßenoberflächen letztendlich am bequemsten und effizientesten sind.  Dies wird wichtig sein, wenn wir mit der Diskussion über den Rollwiderstand und die Aerodynamik diskutieren.

Unsere nächste Diskussion am Dienstag am Dienstag wird Fahrkomfort und Compliance sowie die Auswirkungen des Reifendrucks und der Auswirkungen auf das gesamte Fahrradsystem abdecken.

Post-Skript

Ich muss sagen, dass wir an diesem Punkt sicherlich nicht die Antworten auf die Fragen dieser Daten haben, aber wir betrachten es als vernünftig Hinzufügen einer scheinbaren Steifheit zu den Reifendaten mit kleinerer Breite.  Dies könnte das Ergebnis von Gehäusesteifheit, lokalisierter Verzerrung, Oberflächenreibung oder anderen Faktoren sein.  Damit gibt es eindeutig mehr Arbeit.

Für den Zweck dieser Studie zeigen wir auch nur die Kraft bei 0 und 15 mm Verschiebung.  Dies dient zum Teil dazu, die Daten sauber zu halten, aber auch das Diagrammlesen zu vereinfachen.  Wir fanden für jeden Test, dass die ersten Millimeter der Verschiebung nichtlinear waren und dann die Grafiken mehr oder weniger linear werden würden.  Um unsere geistige Gesundheit mit den Daten zu halten, haben wir uns entschieden, dass die Kurven vollständig linear sind.  Mit dem 8-mm-Amboss zeigten die Daten jedoch einen größeren nichtlinearen Abschnitt, so dass dies wahrscheinlich auf die relativ extrem lokalisierten Ablenkungen und Deformationen zurückzuführen ist, die im Reifen bei diesen großen Verschiebungen erforderlich sind.  

15 mm wurden als Ablenkungsdaten ausgewählt, um sicherzustellen, dass keiner der Reifen am Rande anfing.  Nach 15 mm werden die Kraftdaten für die 23-mm-Reifen nach oben biegen, wenn die Ablenkungen des Gehäuses extrem werden und dann Innenrohrmaterialien innerhalb des Systems eingeklemmt werden.  Durch die Einnahme von Steifigkeitsdaten aus der Ablenkung von 0-15 mm stellte sich sicher, dass die Kraftdaten die Wirkung der Gehäusesteifheit und der Luftfeder darstellten.