Partie 4B: résistance au roulement et impédance

Dans Partie 4A Nous avons couvert l'histoire de Résistance au roulement de vélos Étude et discuté du concept d'impédance, une forme de résistance causée directement par la rugosité de surface.  Le concept d'impédance est un territoire relativement nouveau et inexploré pour les blogs de vélo, mais c'est quelque chose que chacun de nous a une idée.  L'impédance essaie de commencer à partir d'un arrêt sur des pavés, en essayant de rouler sur le lavabo ou une grille de bétail, il roule à toute la vapeur du joli trottoir sur une étendue de chip-n-seal et ressent votre vitesse de vitesse pendant que votre watts grimpe .  

Alors que le CRR ou le coefficient de résistance au roulement est inhérent aux pertes internes dans le pneu, l'impédance est une force d'énergie ressentie à travers tout votre corps.  Auparavant appelé «pertes de suspension» ou «pertes transmises», cet effet se produit lorsque les pneus ne sont pas en mesure de faire leur travail correctement en raison de la surflation, de la petite taille ou d'être conduit sur des surfaces involontaires.

Lorsque nous parlons généralement de CRR ou de résistance au roulement, nous faisons simplement référence aux pertes dans le pneu.  Comme un pneu est chargé, il se déformera, et bien que le ressort d'air dans le pneu soit près de 100% efficace, le boîtier du pneu ne l'est pas.  Au fur et à mesure que le boîtier se déchaîne, la chaleur est générée par le mouvement des différents matériaux de boîtier.  Cette chaleur est l'énergie perdue du système.  

Historiquement, il y avait deux solutions pour les pertes de boîtier, des pressions plus élevées pour réduire la déformation du boîtier et des boîtiers plus fins fabriqués à partir de matériaux avec une plus grande efficacité.  Test de tambour de pneus traditionnel, le type réalisé par Tom Anhalt, BicyclétirerollingResistance, Al Morrison et d'autres impliquent de faire fonctionner un pneu sur un tambour métallique à diverses pressions.  Ces tests mesurent tous les pertes de boîtier dans le pneu. 

 Ce graphique est un exemple d'Al Morrison et Tom Anhalt d'un pneu très efficace testé sur un tambour en acier.  Notez que la résistance au roulement diminue à mesure que la pression de l'air augmente, c'est le résultat de la déviation des pneus moins au patch de contact.  Ce type de données existe depuis de nombreuses années et est en partie à blâmer pour le mythe de la «pression plus élevée est plus rapide» que nous croyons tous depuis si longtemps. 

Ces données, cependant, ne prennent pas en compte la rugosité de surface ou les inefficacités du corps humain au-dessus du vélo et sont donc incomplètes.

Tom Anhalt a été l'un des premiers à prendre des pneus utilisés dans les tests de rouleaux sur le terrain pour essayer de reproduire les données.  Ce qu'il a trouvé était un choc! 

Bien que les données correspondent à des pressions plus basses, les données du monde réel ont divergé de manière quelque peu divertissante les données de rouleaux à des pressions plus élevées! 

Cette divergence est le résultat de pertes d'impédance écrasant le système car le pneu est trop inflamé.  Plus intéressant, ce test initial a été effectué sur un `` bon '' asphalte, qui soulève vraiment des questions sur Surfaces de qualité inférieure.

La nouvelle théorie sur les pertes de roulement est que les pertes d'impédance de surface et de boîtier s'adressaient pour créer une perte totale de roulement.  Ce concept est intrinsèquement connu depuis longtemps car nous avons souvent discuté des pneus ayant des CRR différents sur différentes surfaces, cependant, la nouvelle façon de le regarder nous permet de diviser l'équation en 2 parties qui ressemblent à ceci: 

Nouveau concept de théorique (tambour en acier) CRR plus impédance = perte de roulement totale 

Somme de CRR et impédance théoriques (tambour en acier)

Cette théorie prédit qu'en dessous de la pression du point de rupture, le système sera dominé par des pertes de boîtier (bien que toujours affectés par l'impédance) et à des pressions plus élevées, le système sera dominé par les pertes d'impédance, bien que toujours affectées par les pertes de boîtier.

À l'été 2014, l'équipe de Silca a reçu un projet de repavage local qui a complètement fermé 900 mètres de route.  Au cours du projet, le trottoir a été complètement gratté puis réapparu sur un projet de mois.  Nous avons décidé de transformer cette opportunité en pression de pneu et test CRR en utilisant le Méthode Chung pour déterminer le CRR à partir des tests sur le terrain.  Pour ce test, un cavalier sur un Cervelo P4 en position aérodynamique a été utilisé.  Une position TT est utile pour ce type de test car elle réduit la variabilité de la traînée aérodynamique.  Un vélo TT a également près de 50/50 la distribution de poids, donc des pressions de pneus avant et arrière équivalents ont été utilisées.  Le poids total du cavalier et du vélo était de 190 livres, nous avons utilisé de l'eau à l'intérieur des bouteilles d'eau pour maintenir une masse totale équivalente pendant la durée des tests.

Notre surface initiale était mécaniquement rugueuse par un broyage de chaussée.  La rugosité de la surface était un pic de 8 mm incroyablement uniforme à la hauteur de la vallée avec un pic de 1 pouce à une longueur de pic. 

 La surface de la chaussée broyée: Notre cours d'essai en avait 900 mètres!

Nous avons en outre testé la surface du joint de puce et de joint au-dessus de cela, l'asphalte grossier et l'asphalte final illustré ci-dessous.  

Gros plan de la surface d'asphalte finale de notre route d'essai.  Cette photo a été prise 4 jours après le roulement final de la surface.  Vous pouvez voir de près que l'asphalte «parfait» contient en fait beaucoup d'imperfections.

Chaque test a été exécuté en utilisant des pneus Continental GP4000S II 25 mm sur les roues FireCrest Zipp 404.  Les pneus avaient une largeur installée de 25,8 mm à 100 psi.  

 CRR vs pression des pneus pour 3 rugosité de surface différente.  Les données d'origine Tom Anhalt, Al Morrison sont représentées en bleu.

À partir de ce test, nous avons appris que les données de Tom Anhalt étaient reproductibles, et l'impédance domine en fait la résistance au roulement au-delà de la pression du point de rupture comme l'a montré ses tests initiaux.  Nous revenons maintenant pour plus de tests avec différents poids de cycliste et largeurs de pneus, mais à partir des 5 exécutions de données que nous avons passées dans ce test (seuls 3 se sont avérés garder le graphique propre) Tous les 5 ont montré une prise en charge de l'impédance et dominant les pertes de roulement au-delà une certaine pression.  

Le plus intéressant est peut-être la non-linéarité de ces effets.  Nous avons ajouté des valeurs de puissance pour représenter les watts perdus à ces forces de roulement combinées.  Remarquez le graphique sous les effets relatifs d'être 10psi au-dessus du «point de rupture» par rapport à 10psi sous le «point de rupture». 

Différences de puissance à +/- 10 psi de pression de point d'arrêt pour 3 surfaces 

L'équipe de Silca prévoit désormais d'étendre les tests pour regarder plus de pressions, plus de poids de cavalier, plus de largeurs de pneus et des surfaces alternatives.  Vous pouvez imaginer la taille de l'ensemble de données que cela pourrait nous conduire, mais les résultats sont fascinants et excitants!  Une leçon apprise, c'est que la chaussée âgée de 4 jours, bien que «lisse» en apparence a une rugosité plus élevée que vous ne le pensez, mais est également toujours `` douce '', ce qui semble avoir à la fois augmenté les pertes roulantes totales, mais semble avoir également raccroché le ligne d'impédance.  Les tests effectués récemment sur la surface de la route identique, maintenant âgés de près de 2 ans, montrent une diminution marquée du CRR ainsi qu'une diminution de la pente de la courbe après le point d'arrêt. 

 Asphalte de 4 jours vs 2 ans sur le même cours

Bien que nous ayons appris de nombreuses leçons tout au long de ce voyage, il reste clairement encore beaucoup à venir!  Nous espérons bientôt publier plus d'informations et de données sur ce sujet, mais voici quelques plats clés: 

• La pression des pneus n'est pas une variable maximisée ou minimiser, mais peut être optimisée pour votre poids, votre taille de pneu et vos conditions de cours
• Mieux vaut définir votre pression à quelques psi sous la pression du point de rupture que pour l'avoir à quelques psi au-dessus de la pression du point de rupture

• Les surfaces rugueuses et / ou douces ont des lignes d'impédance plus abruptes, ce qui rend la résistance au roulement totale plus élevée et une pression de pneu optimale plus bas
• Les pneus plus souples auront des courbes de CRR et d'impédance moins abruptes et sont plus indulgents des erreurs de pression des pneus

Les pneus avec des boîtiers plus souples ont une résistance au roulement plus faible partout et sont plus indulgents de la pression excessive / sous.  Découvrez notre Calculateur de pression des pneus pour votre pression la plus rapide.