Partie 2: Raideur des pneus (plus large est plus rigide / plus dur?)

Dans Partie 1 Nous avons discuté de la largeur réelle du pneu, en particulier de la façon dont il a été affecté par la largeur du siège de perle du bord, et aussi comment il n'était généralement pas égal au nombre imprimé sur le paroi latérale.  

Dans la partie 2, nous allons examiner spécifiquement comment la largeur des pneus affecte la rigidité en mesurant la rigidité verticale (plus spécifiquement la force verticale à un déplacement donné) de divers pneus montés et gonflés.

Est plus rigide / plus dur?

La conception initiale de ce test a été de montrer que les pneus de plus grand diamètre sont en fait plus rigides / moins confortables lorsqu'ils sont gonflés à la même pression.  Cela est dû à un effet appelé «tension de boîtier» et est causé par la pression de l'air interne agissant sur une surface plus grande chez le pneu plus grand.  Essentiellement, la même pression agissant sur plus de surface permet une tension de tubage plus élevée.  La meilleure explication de la tension du boîtier que nous avons vu a été faite par nos amis de Flo Wheels et peut être trouvée ICI Si tu es intéressé!

Pour cette partie de la discussion, nous avons utilisé une machine Instron pour examiner la force requise pour détourner les pneus à diverses pressions et largeurs.  Pour garder les choses (relativement) simples, nous nous référerons aux pneus par le numéro imprimé sur le paroi latérale tout en mentionnant la pression utilisée et la largeur du siège de perles de jante.  Vous pouvez vous référer au graphique de la partie 1 si vous êtes intéressé par le dimensionnement réel pour comparaison avec d'autres modèles et marques de pneus. 

Une machine Instron est un grand équipement de laboratoire en forme de H qui peut conduire le faisceau central du H de haut en bas avec une précision extrême tout en mesurant la tension ou la compression sur l'objet au milieu.  Il y a de fortes chances que si vous voyez quelqu'un dire que la partie A est x% plus rigide / plus forte / plus élastique que la partie B, les nombres ont été générés dans l'une de ces machines.

 

 

La machine d'essai avec une enclume de 8 mm en place (photo non prise lors des tests réels)

Pour ce test, nous avons utilisé un luminaire de remontée de roues en acier solide boulonné à la base de la machine, et 3 enclumes de test différentes pour pousser sur les pneus.  Nous avons testé la rigidité des pneus contre une surface plane, une surface de pavage de rayon de 8 cm et une surface de bosse de rayon de 8 mm.

Vous trouverez ci-dessous les mesures réelles des 3 pneus sur le bord utilisé pour les tests.  Veuillez noter que nous continuerons à utiliser la taille imprimée sur le boîtier pour désigner les pneus car il est beaucoup moins déroutant que d'utiliser les mesures réelles, bien que les mesures réelles soient importantes pour déterminer les pressions optimales.  En outre, 17C est la norme de l'industrie pour une perle mesurant 16,5 mm-17,5 mm.  Le bord que nous utilisons est un bord 17C qui mesure 17,5 mm, veuillez les considérer interchangeables aux fins de ce test.

 

 

Données de surface plate

Notre première étude était juste de regarder les différences entre 3 largeurs de pneus différentes sur la même roue avec une perle intérieure de 17,5 mm à la même pression.

 

 

23, 25, 28 mm pneus sur le même roue de largeur de perle de 17,5 mm - Surface plate

 

 

 

 

 

La première chose à remarquer ici est que le pneu plus large (28 mm) est en fait Plus rigide verticalement que le pneu de 25 mm qui est à son tour plus rigide que le pneu de 23 mm.  La réponse la plus courante que nous obtenons à ce graphique est "ce n'est pas possible, je suis passé de 23 à 28 et c'est sensiblement mieux." 

Mes premières pensées à ce sujet étaient que la «différence perceptible» qui est le plus petit changement qui puisse être remarqué avec précision par les humains s'est avérée se situer entre 10 et 15% pour la rigidité de la conduite (une grande partie du travail à ce sujet a été effectuée par Damon Rinard , mentionné dans la partie 1 et son travail sur ce sujet avec Cervelo peut être trouvé ICI) .. Et la différence ici entre le pneu de 23 et 28 mm n'est qu'environ 8 à 9%.  

J'ai souvent vu dans les tests que si un cavalier croit quelque chose comme vrai, il / elle ressentira très souvent cela dans le trajet de test, en particulier si l'effet en question est relativement faible.  Donc, sur la base de ce premier morceau de données, il semblerait que la perception et les attentes puissent conduire certaines des croyances «plus confortables» (en supposant que les mêmes pressions de pneus). Cependant, il y a clairement beaucoup plus à apprendre.

Ainsi, avec ces données en main, nous avons fait la construction d'une fiche technique complète des 3 pneus aux 3 pressions sur le bord de 17,5 mm.  Nous avons utilisé 6BAR, 7BAR et 8BAR (87psi, 101psi et 115psi) pour construire cet ensemble de données car il nous a donné une large gamme totale de pressions couramment exécutées dans les pneus de ces tailles.

 

 

23, 25, 28 mm pneus sur le même bord de largeur de perle de 17,5 mm à 3 pressions - surface plate

Ce graphique aide vraiment à préparer le terrain pour les différences relatives que nous examinons.  Au fur et à mesure que les pressions des pneus ont été modifiées par incréments de 1 bar (14,5 psi), vous pouvez avoir une idée des amplitudes de différence entre les changements de largeur, dans ce cas, passant d'une raideur de 23 mm à un pneu de 28 mm à une rigidité augmentée de 9%, tout en augmentant la pression par 1bar a augmenté la rigidité de plus de 21%.  Le regroupement de données est principalement dominé par les pressions des pneus, donc clairement les effets de ces changements de largeur de 2 à 3 mm sont inférieurs au delta 1bar dans le changement de pression utilisé pour le test.

Pour vraiment faire passer cette étude au niveau supérieur, nous avons décidé non seulement de pousser les pneus avec la surface plane, mais aussi de regarder une pierre à pavés simulée (rayon de 8 cm) et une lèvre de chaussée simulée (rayon de 8 mm) pour voir quoi La rigidité effective du pneu serait contre ces surfaces.

 

 

Visualisation de 3 enclumes de test différentes utilisées pour les tests

Données de surface «Cobble» (rayon de 8 cm)

Voici les données des mêmes 3 pneus sur la jante de largeur de perle de 17,5 mm aux 3 mêmes pressions, seule «l'enclume» dans la machine d'essai est maintenant une pièce d'acier usinée avec un rayon de 8 cm pour imiter la couronne d'un pavé.  

 

 

23, 25, 28 mm pneus sur la même rive de largeur de perle de 17 mm à 3 pressions - surface pavée

Il convient de noter que l'enclume à impact arrondie «le pavé» a entraîné une force considérablement inférieure au déplacement de 15 mm que la surface plane.  Ceci est en grande partie le résultat de la quantité de pneu est capable de se déformer au niveau du patch de contact entre l'enclume et le pneu. 

Fait intéressant, avec la tête d'impact de galets, la rigidité radiale est encore principalement dominée par la pression des pneus, bien que les différences entre les largeurs de pneus et les pressions se soient quelque peu condensées.  De toute évidence, la forme de l'objet poussé dans le pneu fait une grande différence dans la rigidité du pneu.  Avec cet ensemble de données, nous commençons à voir des chevauchements, par exemple le pneu de 23 mm en 8BAR est presque identique en rigidité au pneu de 28 mm en 7BAR.

Données de «rayon de 8 mm» (rayon de 8 mm)

En voulant pousser cela plus loin, nous avons examiné les mêmes conditions avec une enclume de rayon de 8 mm, qui simule une lèvre en béton, une roche ou un objet similaire que votre pneu peut frapper.  Comme le rayon de cette enclume est considérablement plus petit que tous les pneus, nous étions intéressés à voir comment les données changeraient .. et wow .. a-t-il changé!

 

 

23, 25, 28 mm pneus sur le même bord de largeur de perle de 17,5 mm à 3 pressions - Radius de 8 mm

Regardez attentivement et vous verrez que les résultats se sont complètement séparés par la pression de l'air et les différents pneus de largeur sont devenus presque identiques les uns aux autres lorsqu'ils sont à la même pression.  Il semblerait que pour ce petit rayon, la taille du pneu est de peu de facteur par rapport à la pression de l'air.

Alors, qu'est-il arrivé pour conduire cela?  Il semblerait que les changements de pression atmosphériques font des différences similaires aux études précédentes, mais la largeur des pneus ne contribue pas à la même manière.  Il y a plus à apprendre ici, mais à ce stade, il semble que pour les bosses plus petites que le diamètre du pneu, la forme et la taille de la bosse entraînent plus la rigidité que la largeur effective du pneu lui-même.

Veuillez consulter le post-script de cet article sur les raisons pour lesquelles nous pensons que c'est vrai, mais en gardant les choses simples en fonction des données que nous avons vues ici, il semble certainement que les pneus plus larges sont tout aussi bons ou meilleurs pour absorber les petites bosses et les imperfections que les pneus plus étroits à la même pression.  Ce n'est certainement pas le résultat attendu de l'étude car nous l'avons planifié quand nous avons commencé, mais c'est certainement fascinant !!

La convertir en rigidité verticale

Jusqu'à présent, nous avons utilisé la «rigidité» de l'expression pour expliquer ces graphiques qui sont en fait des graphiques de déplacement de force.  La rigidité est en fait définie par la pente de la ligne dans le graphique, mais l'ajout a rendu les graphiques encore plus désordonnés et plus difficiles à lire!  Vous trouverez ci-dessous les valeurs réelles de rigidité calculées de ces tests.  Ces valeurs deviendront importantes dans la partie 3 où nous examinons comment la rigidité des pneus affecte la qualité de la conduite de l'ensemble du système de vélo.

 

 

Raideur verticale de 3 pneus et 3 pressions contre 3 géométries de surface

Résumé et recommandations

Ce que nous pouvons dire, c'est que toutes les personnes qui sentent leurs pneus plus gros sont plus confortables, vous pouvez être correct pour des bosses plus petites que le rayon de 8 mm ... nous ne pouvions pas mesurer cela, il est donc difficile de savoir, mais pour des rayons plus grands, vous Il est préférable de réduire un peu votre pression atmosphérique pour vraiment profiter des plus grandes largeurs de pneus.

L'aspect le plus excitant de cette étude est qu'il a commencé à nous orienter dans le sens de la pression que nous devons perdre avec la largeur des pneus augmente, et encore mieux, il laisse entendre que si cette pression plus faible fournira un confort de conduite similaire sur la plupart des surfaces, Cela améliorera probablement le confort sur les petites bosses.  

Notre recommandation est que vous réduisez la pression des pneus de 2 à 3% pour chaque millimètre d'augmentation de la largeur des pneus. Cela garantira une conformité similaire sur la plupart des surfaces tout en offrant une conformité améliorée sur les petites bosses et les bords.  Garder un journal de vos expériences de pression vous aidera à décider quelles pressions sont finalement les plus confortables et les plus efficaces pour vos surfaces de poids et de route.  Ce sera important à savoir alors que nous commençons à discuter de la résistance au roulement et de l'aérodynamique.

Notre prochaine discussion sur le mardi technique couvrira le confort de conduite et la conformité, et comment la pression et la rigidité des pneus affectent l'ensemble du système de vélo.

Post-script

Je dois dire qu'à ce stade, nous n'avons certainement pas les réponses pour les questions soulevées par ces données, mais nous le considérons comme une théorie raisonnable selon laquelle il se passe quelque chose à l'interface entre la petite enclume et le pneu qui est Ajout de rigidité apparente aux données des pneus plus petites.  Cela pourrait être le résultat de la rigidité du boîtier, de la distorsion localisée, de la frottement de surface ou d'autres facteurs.  De toute évidence, il y a plus de travail à faire à ce sujet.

De plus, aux fins de cette étude, nous ne montrons que la force à 0 et 15 mm de déplacement.  Il s'agit en partie de garder les données propres, mais aussi de simplifier la lecture du graphique.  Nous avons constaté pour chaque test que les premiers millimètres de déplacement étaient non linéaires et que les graphiques deviendraient plus ou moins linéaires.  Dans le but de garder notre santé mentale avec les données, nous avons choisi de supposer que les courbes sont entièrement linéaires.  Cependant, avec l'enclume de 8 mm, les données ont montré une section non linéaire plus grande, ce qui est probablement dû aux déviations et déformations localisées relativement extrêmes requises dans le pneu à ces grands déplacements.  

Le 15 mm a été choisi comme point de données de déviation pour s'assurer qu'aucun des pneus ne commençait à un fond sur le bord.  En passant de 15 mm, les données de force pour les pneus de 23 mm commencent à se pencher vers le haut à mesure que les déviations de boîtier deviennent extrêmes, puis les matériaux de tube interne se font pincer dans le système.  La prise de données de rigidité de la déviation de 0 à 15 mm a permis que les données de force représentaient l'effet de la rigidité du boîtier et du ressort d'air uniquement.