Supercaliber Performance
How Supercaliber Gen 2 is our most race-ready bike ever
Geek out with Trek Performance Research Engineers as they explore Supercaliber’s performance gains in an unprecedented set of industry-first tests that prove just how much better the ride can get. With extensive lab and trail testing, they deliver the science to back up big claims, showing that in its second generation, Supercaliber is not only more comfortable and efficient than its predecessor – but even more efficient than a hardtail.
For Supercaliber Gen 2, Trek MTB engineers took their unique IsoStrut design to the next level, giving riders significant improvements in efficiency, control and comfort.
At a glance, it's easy to spot that Supercaliber's 33% increase in travel allows for greater overall axle movement. This includes both compression and extension from the sag position, allowing for more room to compress upward on impacts and more room to extend downwards into blown-out ruts and the backside of bumps. Further, Supercaliber Gen 2 also delivers an 18% higher leverage ratio, making the shock more responsive as it overcomes seal friction with greater ease. Finally, Trek and RockShox engineers worked closely to tune the compression damping for a race-ready balance of pedaling efficiency and terrain response, while the increased travel delivers faster rebound tuning to keep the wheel glued to the trail.
For the rider, this all adds up to less effort to go fast (more efficiency), better traction (more control), and a smoother ride (more comfort). To illustrate these performance benefits, Trek Performance Research engineers conducted an unprecedented set of tests both in the lab and on the trail.
Any cross-country racer knows that pedaling efficiency over roots and rocks is paramount. Suspension plays a critical role in preserving forward momentum, keeping the tire planted on the ground, and reducing uncomfortable and disruptive chassis motion. In short, a great suspension will simultaneously improve efficiency, control, and comfort.
Lab meets trail
Supercaliber’s efficiency while pedaling through rough terrain was tested on the Trek Performance Research Lab treadmill, where we can avoid line choice and handling variability while precisely controlling temperature, speed, and terrain profile. To create the terrain profile, we first rode the Trek Trails with a shock sensor to measure suspension activity over a rooty section of trail. Using this data, we tuned the treadmill profile to match the trail’s suspension activity.
Efficiency
Measured by metabolic mask
After correlating our treadmill surface to the trail, we used a VO2 Master metabolic mask to measure overall rider and bike system efficiency for Supercaliber Gen 2, Supercaliber Gen 1, and a hardtail. This mask measures the rider’s oxygen consumption, which is a metric for the total energy that the rider exerts.
Why not rely on a power meter alone for efficiency comparisons? Power meters only account for energy utilized to propel the bike, neglecting the rider’s effort to absorb repeated impacts and control the bike over rough terrain. Measuring oxygen consumption is therefore the definitive way to determine which bike is the fastest.
To achieve a consistent and valid oxygen consumption metric, we conducted 5-minute, 16 km/h (10 mph) trials at 60% of the rider’s functional threshold power – which equates to a significant but sustainable effort. By digging into the data with a fine-toothed comb, we ensured the stability of our primary metric (oxygen consumed) and secondary variables (like heart rate and crank power), allowing us to verify that fatigue was not setting in. For additional consistency, the shocks were set up to the same 29% sag and adjusted to factory-recommended settings from the Trek Suspension Calculator.
Enough about protocols — show the result already
From our testing under these conditions, Supercaliber Gen 2 measured 6% more efficient than Supercaliber Gen 1 and 23% more efficient than a hardtail for the same pedaling task.
Comfort
Measured with 3D motion capture
Supercaliber Gen 2 measured in as the most efficient bike largely because its updated IsoStrut suspension provides the smoothest ride. On rough terrain, that means absorbing bumps (shock spring) and dissipating that energy (shock damping) so minimal motion is transferred to the bike touchpoints (handlebars, pedals, and saddle). This bump absorption reduces the rider’s tendency to use energy from their muscles to absorb the impacts and maintain control. Of course, the smoothest bike is also the most comfortable to ride.
To explore these effects, an array of twelve 3D cameras precisely tracked the motion of markers placed all over the bike and body, capturing data at a rate of 360 times per second. Each bike was recorded for 60 laps of the treadmill, and inconsistencies between laps were minimized by averaging the data down into a single average lap.
Ci siamo concentrati innanzitutto sulla zona del movimento centrale, dove le gambe hanno la prima possibilità di assorbire il movimento verticale e di conservare una pedalata efficiente. Nel grafico in alto si osserva che Supercaliber Gen 2 ha ridotto significativamente – del 15% – il movimento verticale del telaio in corrispondenza del movimento centrale. Ciò significa che il ciclista subisce meno colpi dai piedi e può impegnare più energia per pedalare piuttosto che per mantenere stabile il corpo.
In secondo luogo abbiamo osservato il movimento relativo tra la sella e il bacino (osso sacro). Questa metrica dovrebbe essere preferibilmente pari a zero, a parte l’effetto ciclico della pedalata. Una maggiore variabilità nella distanza tra sella e bacino indica che la bici spinge il ciclista ad alzarsi dalla sella o che il ciclista sta usando le gambe per stare sopra la sella e lascia che questa si muova. In entrambi i casi, la pedalata perde efficienza. Nel grafico in basso, invece, si nota che il movimento relativo sella-bacino della Supercaliber Gen 2 è inferiore del 22% rispetto alla generazione precedente.
Controllo
Misurato con una fotocamera ad alta velocità
La velocità a cui puoi guidare la bici equivale al controllo che hai. La sospensione gioca un ruolo fondamentale nel mantenere lo pneumatico incollato al terreno ondulato, e quindi nel migliorare la trazione e il controllo. Inoltre, quando c’è maggiore trazione, la potenza per far muovere la bici viene trasferita con più efficienza.
Nel video di seguito si vedono il movimento dell’asse della Supercaliber Gen 2 (in blu) e della Supercaliber Gen 1 (in arancione) a confronto. Quando si sovrappongono i marcatori dell’asse, si nota che la Gen 2 mantiene un controllo più rapido e più composto sulla ruota posteriore e recupera la trazione più rapidamente dopo gli impatti.
Attività della sospensione
Misurata con un sensore posizionato sull’ammortizzatore
Per capire in che modo Supercaliber Gen 2 ha raggiunto efficienza, controllo e comfort superiori, abbiamo posizionato un potenziometro lineare sull’IsoStrut per misurare lo spostamento dell’ammortizzatore a una frequenza di 5.000 campioni al secondo. Dopo qualche calcolo, siamo arrivati a tracciare questo grafico dell’“inviluppo dell’attività della sospensione” sull’asse posteriore, che fornisce un quadro completo sul lavoro svolto dalla molla e dallo smorzatore per consentire il movimento della ruota in quelle identiche condizioni di guida. In questa sovrapposizione, vediamo che la sospensione del nuovo design di IsoStrut della Supercaliber Gen 2 è significativamente più attiva in questa condizione di guida, perché permette alla ruota posteriore di muoversi in un raggio più lontano del 68% e il 71% più velocemente. A questo corrispondono compressione ed estensioni maggiori rispetto alla posizione di sag, fondamentali per assorbire gli impatti e copiare il terreno (trazione).
Finora, i nostri test hanno esaminato le prestazioni quando si pedala su terreni accidentati, un fattore indubbiamente fondamentale nelle competizioni cross country. Ma i percorsi cross country moderni premiano sempre di più le bici che hanno anche la capacità di affrontare con sicurezza tratti tecnici e discese con molte rocce. Noi volevamo studiare come si sarebbe comportata la Supercaliber Gen 2 su quel tipo di terreno: allora ci siamo tolti i camici da laboratorio, abbiamo preso le protezioni portatili tascabili e siamo tornati nel bosco.
Di nuovo sul trail
Una volta tornati sui trail della sede di Trek, abbiamo cercato una discesa con molte rocce e abbiamo iniziato a mapparne la topologia con precisione servendoci di uno scanner laser 3D ad alta risoluzione. Abbiamo trovato un tratto di rocce lungo circa 8 metri, con una pendenza del 15% e che comprendeva svariati sbalzi e salti alti fino a 180mm.
Comfort ed efficienza
Misurati con un sistema di rilevamento del movimento in 3D
Ci siamo serviti di treppiedi enormi, staffe personalizzate da montare sugli alberi e centinaia di metri di cavo e abbiamo ricreato nel bosco l’insieme delle dodici telecamere 3D per il rilevamento del movimento che abbiamo in laboratorio. Questa tecnica innovativa di test ci ha consentito di ricostruire con precisione i movimenti e la posizione della bici sul trail.
Come è ovvio, quello del trail è un ambiente meno controllabile di un laboratorio, quindi abbiamo fatto il possibile per controllare fattori variabili come la velocità in entrata e la scelta della linea. Grazie al tracciamento in 3D della bici su più corse, abbiamo potuto effettuare dei confronti validi misurando quei fattori e raggruppando insieme corse simili. Alla fine abbiamo analizzato 5 corse con ciascuna bici, con una velocità in entrata media pari a 21 km/h +/- 0,7 (DS). Abbiamo posizionato anche degli indicatori sia sulla bici che sul trail per calcolare la posizione laterale in entrata nel trail di ogni bici perché si mantenesse sempre entro gli 0,10m.
Abbiamo monitorato una a una le parti della Supercaliber Gen 2 in movimento alla ricerca di differenze in ogni dimensione: sbandamento laterale, uso della sospensione, progressione, fluidità di guida, attaccamento della ruota al terreno, solo per citarne alcune. Nel video di seguito mostriamo il monitoraggio dell’asse posteriore rispetto alla superficie del trail seguita dal laser e poi facciamo il confronto con il percorso dell’asse di tutte le corse sovrapposte.
Il tracciamento dell’asse posteriore e del telaio ci ha permesso di conoscere la posizione e la velocità esatte della bici nello spazio. A causa della sottile variabilità tra le linee del percorso e del numero inferiore di ripetizioni rispetto al tapis roulant, è stato difficile riprodurre la stessa analisi che avevamo utilizzato sul tapis roulant, ma altre impostazioni di dati hanno confermato le stesse tendenze. Ancora una volta, è stata evidente l’eccellente capacità della Supercaliber Gen 2 di offrire fluidità di guida, facendo risparmiare al rider energie da utilizzare in un secondo momento.
Non solo, la Supercaliber Gen 2 ha mantenuto più slancio sugli ostacoli, come si è osservato facilmente su una roccia isolata verso la fine del percorso. Se esaminiamo le bici che hanno affrontato quella stessa roccia, la sospensione eccellente della Supercaliber Gen 2 ha aiutato ad attutire l’impatto senza far perdere velocità. Rispetto alla Supercaliber Gen 1 e alla hardtail, abbiamo osservato una variazione minima di velocità sulla stessa distanza e una perdita complessiva di velocità inferiore tra l’entrata e l’uscita.
Controllo
Misurato con una fotocamera ad alta velocità
Utilizzando una fotocamera ad alta velocità possiamo monitorare con precisione il movimento dell’asse e misurare la trazione mentre lo pneumatico si allontana dal terreno e si riconnette. Un sistema di guide di scorrimento, un ingegnere svelto e moltissime riprese ci hanno permesso di vedere IsoStrut in azione da vicino e in movimento, mentre un treppiede statico vicino al suolo ci ha fornito un motion tracking calibrato in 2D.
Come si vede nel video, la ruota della Supercaliber Gen 2 si è mantenuta più aderente al terreno e ha recuperato trazione più rapidamente dopo salti e impatti grandi. Nel caso dei due salti più grandi, la Supercaliber Gen 2 ha recuperato trazione il 14-50% prima delle altre bici del test. Una connessione migliore con il trail significa maggiore controllo al momento di frenare e sterzare.
Attività della sospensione
Misurata con un sensore posizionato sull’ammortizzatore
Alla base di queste migliorie nelle prestazioni c’è la nuova sospensione IsoStrut, su cui abbiamo posizionato di nuovo un sensore lineare che ci permettesse di svolgere misurazioni. Proprio come accaduto in laboratorio, abbiamo misurato il movimento dell’ammortizzatore in termini di inviluppo dell’attività della sospensione e abbiamo osservato che, sulla Supercaliber Gen 2, la sospensione era più attiva sul trail in discesa, perché si spostava del 40% più lontano ed era più veloce del 31% rispetto alla prima generazione. Un aspetto importante da notare è il movimento più ampio al di sopra e al di sotto del punto di sag dinamico, il che comporta, rispettivamente, un aumento significativo sia nella capacità di reagire agli impatti che nella trazione che segue il terreno. In effetti, la Supercaliber Gen 2 si è compressa oltre il punto di massima escursione (fine corsa) della Gen 1 e aveva ancora altro spazio per affrontare impatti e atterraggi ancora più intensi.
Riassunto
Chi sono gli autori
Paul Harder è ingegnere capo della ricerca e sviluppo Trek Bicycle. Dopo la laurea in ingegneria meccanica presso l’Università del Wisconsin - Madison nel 2007, Paul ha dedicato la sua carriera a migliorare la guida delle biciclette grazie alla scienza e all’innovazione.
Wendy Ochs è un’ingegnere di ricerca biomeccanica in Trek Bicycle. Ha conseguito il dottorato in ingegneria biomedica all’Università del Wisconsin - Madison.
Kyle Russ, capo ingegnere biomeccanico, si occupa di studiare l’interazione tra ciclista e bicicletta per Trek Bicycle dal 2011. La sua passione per la comprensione del movimento umano e della fisiologia dei ciclisti è nata mentre studiava all’Ohio State University.