Scritto da:
Kyle Russ, Lead Biomechanics Engineer
Wendy Ochs, Senior Biomechanical Engineer
Paul Harder, Principal R&D Engineer
Evoluzione di Domane in carbonio: da IsoSpeed a Gen 5
L’iconica piattaforma Trek Domane si è evoluta a ogni generazione, ma si è mantenuta sempre fedele alla stessa filosofia progettuale: Domane è una bici endurance confortevole, efficiente e capace di trasmettere sicurezza, progettata per affrontare uscite lunghe, veloci e piacevoli.
La prima generazione di Domane è stata sviluppata con pneumatici 700×25c e freni tradizionali compatibili con cerchi dal profilo stretto. Tralasciando la capacità frenante, quegli pneumatici stretti richiedevano pressioni di gonfiaggio chiaramente elevate. Per questo motivo, gli ingegneri e i progettisti Trek di quell’epoca svilupparono una rivoluzionaria tecnologia di assorbimento delle vibrazioni per migliorare il comfort. La chiamarono Disaccoppiatore IsoSpeed, o più semplicemente IsoSpeed. IsoSpeed introduceva un collegamento non rigido tra il tubo sella e il tubo orizzontale che consentiva al tubo sella di flettersi nettamente di più rispetto ai telai tradizionali di allora, migliorando così la fluidità e il comfort di guida.
La tecnologia si dimostrò così efficace che Domane contribuì alle vittorie di atleti e atlete come Fabian Cancellara, Lizzie Deignan ed Elisa Longo Borghini sul leggendario e arduo pavé della Parigi-Roubaix.
I risultati ottenuti nelle competizioni nel corso degli anni sono motivo di grande orgoglio per Trek, ma dal 2012 la tecnologia delle bici si è evoluta incredibilmente. I freni a disco idraulici hanno sostituito i freni tradizionali, lasciando quindi spazio per montare pneumatici più larghi. Di conseguenza, il volume degli pneumatici è aumentato sempre di più, e in parallelo i ciclisti hanno iniziato a chiedere bici da strada più confortevoli e performanti. Questa rivoluzione degli pneumatici ha consentito di progettare una bici molto più leggera e caratterizzata da minore complessità costruttiva, elasticità simile e maggiore rigidità in pedalata. Il risultato è Domane Gen 5.
Figura 1: Kyle Russ e Paul Harder trasferiscono la strumentazione tra le bici di prova nel Trek Performance Research Lab.
Domane Gen 5 spiegata nei minimi dettagli
Il team di progettazione di Domane Gen 5 si era posto tre obiettivi: limitare la potenza vibratoria trasmessa al ciclista, migliorare la rigidità in pedalata e ridurre il peso della bici. La potenza vibratoria è un parametro con cui il Trek Performance Research Team misura l’energia trasmessa al ciclista mentre guida su superfici sconnesse. Come fa allora una bici priva di IsoSpeed a offrire comunque comfort di guida e maggiore rigidità in pedalata? La risposta dipende da tre componenti: reggisella, telaio e pneumatico.
La geometria del reggisella e la laminazione delle fibre di carbonio sono state ottimizzate per massimizzare l’elasticità verticale e la rigidità laterale. La sezione interna ovalizzata del reggisella consente la flessione del reggisella in caso di impatti elevati, ma mantiene la rigidità laterale quando la sella è sollecitata durante la guida.
Figura 2: Reggisella di Domane Gen 5 durante la prova di elasticità verticale sul tapis roulant interno.
A livello di telaio, la laminazione è stata ottimizzata sia per l’elasticità verticale sia per la rigidità in pedalata. La nuova bici registra un incremento del 6% nel test di rigidità in pedalata di Tour Magazine², posizionando Domane Gen 5 nel punto di equilibrio tra Domane Gen 4 e Madone Gen 8: presenta una rigidità del movimento centrale leggermente inferiore alla bici da competizione pura, ma un trasferimento di potenza ai pedali sensibilmente superiore rispetto alla precedente piattaforma Domane.
Figura 3: Trasferimento di potenza sui pedali di Domane Gen 5.
Perché la prova dell’elasticità verticale è solo una parte della valutazione
Tradizionalmente, per misurare la deformazione complessiva del telaio e del reggisella, i telai vengono installati su appositi banchi prova in laboratorio e alla sella vengono applicati dei pesi sospesi. Questa è la procedura standard, che tuttavia non considera la ruota e lo pneumatico nel sistema. Per la prova si utilizza inoltre un carico statico invece di uno dinamico, che rifletterebbe invece le condizioni di utilizzo dinamiche realistiche. La misurazione dell’elasticità dell’intero sistema risulta quindi complessa, soprattutto quando si considerano le dinamiche della pedalata su fondi sconnessi. Ma è proprio qui che interviene il Trek Performance Research Lab. Il Trek Performance Research Lab è stato fondato per studiare l’interazione ciclista-bici in un ambiente di pedalata dinamico.
Il laboratorio si basa su un tapis roulant Woodway a lamelle personalizzato sopra il quale gli ingegneri Trek possono installare qualsiasi superficie di rotolamento. Questa configurazione consente a Trek di analizzare in dettaglio la dinamica della bicicletta e, a tale scopo, utilizziamo il tapis roulant con un’ampia gamma di strumenti per l’acquisizione dei dati. Dalla rilevazione tridimensionale del movimento agli estensimetri e agli accelerometri installati sulla bici, ci piace affermare che in laboratorio “misuriamo tutto, dalle sollecitazioni del terreno fino alla risposta del corpo”. Grazie a queste capacità, il team di progettazione di Domane ha potuto assicurarsi che Domane di nuova generazione raggiungesse gli obiettivi di performance stabiliti.
Misura della potenza vibratoria
Il Trek Performance Research Team collabora internamente con ogni team di sviluppo del prodotto per rispondere ai quesiti di ricerca relativi a comfort, efficienza e controllo. Poiché il comfort è una percezione o una sensazione soggettiva, il nostro compito consiste nel trovare dati che consentano di definire una bici confortevole. In questo modo possiamo confrontare i prototipi con le bici Trek esistenti e con quelle della concorrenza.
Dal punto di vista della raccolta dei dati, la nostra definizione di comfort è semplice: si tratta della riduzione della potenza vibratoria trasmessa al ciclista a parità di velocità, fondo stradale e bicicletta. Il principio è semplice, ma i metodi impiegati per misurare la potenza vibratoria sono molto sofisticati.
Figura 4: Paul Harder e Wendy Ochs preparano la bici e il ciclista per un’altra sessione di prova.
Su Domane Gen 4 e Gen 5 sono stati applicati una sella e un manubrio dotati di sensori di forza. Se misuriamo la forza nei punti di contatto e integriamo la velocità ricavata dagli accelerometri installati su quegli stessi punti, possiamo calcolare la potenza trasferita al ciclista attraverso ciascun punto di contatto. Con questo metodo abbiamo confrontato direttamente Domane Gen 4 e Gen 5 su una superficie sconnessa continua variando la velocità tra 7 e 20 miglia all’ora (11,3-32,3km/h) e la pressione degli pneumatici.
Le pressioni di gonfiaggio consigliate per gli pneumatici da 32mm e 35mm sono state determinate mediante il calcolatore di pressione Wolf Tooth, che tiene conto delle condizioni del fondo, del peso della bici e del ciclista, delle dimensioni e della costruzione degli pneumatici. L’intervallo di pressione è stato impostato variando la pressione consigliata del +/-20%. Per il confronto con lo pneumatico 700×25c abbiamo utilizzato una pressione raccomandata per pneumatici con camera d’aria, stabilita sulla base di dati storici.

Figura 5: Potenza vibratoria rilevata per un sistema ciclista + bicicletta di circa 90,7kg di peso su una superficie sconnessa sul tapis roulant.
Il grafico qui sopra mostra il ruolo sostanziale svolto da IsoSpeed nell’epoca degli pneumatici da 25mm ad alta pressione con camera d’aria. Anche con IsoSpeed, la potenza vibratoria trasmessa con pneumatici da 25mm è superiore del 19% rispetto a Domane Gen 5 priva di IsoSpeed. Il passaggio da pneumatici da 32mm a pneumatici da 35mm aumenta la superficie interna dello pneumatico di circa il 10%%. If pressure is kept the same, the total outward force acting on the tire casing therefore increases by 10%. Di conseguenza, per mantenere costante la forza esercitata verso l’esterno sulla carcassa degli pneumatici da 32mm e 35mm, è necessario ridurre la pressione di gonfiaggio del 10%.
In questo modo, la potenza vibrazionale di Domane Gen 5 si mantiene entro il 5% di quella rilevata su Domane Gen 4 dotata di IsoSpeed. Si tratta di un ottimo risultato per una bici che pesa 292g in meno e non necessita della manutenzione di IsoSpeed. Naturalmente, Domane non è stata messa alla prova esclusivamente in laboratorio. Al momento della stesura di questo documento, gli esemplari di pre-produzione di Domane Gen 5 avevano accumulato oltre 400 ore e 9.650km di prove su strada con i nostri collaudatori.
Misura del movimento del ciclista e della bicicletta
Per analizzare la risposta della bici su superfici sconnesse che generano livelli più o meno elevati di forza, accelerazione e pertanto di potenza vibratoria, utilizziamo un sistema di rilevazione tridimensionale del movimento denominata “mocap” (da “motion capture”). Abbiamo rilevato il movimento del ciclista e della bici utilizzando 12 telecamere tridimensionali a infrarossi OptiTrack PrimeX 22 per valutare il comportamento di Domane Gen 4 e Domane Gen 5 sul tapis roulant.
Figura 6: Wendy Ochs durante la rilevazione tridimensionale del movimento.
Alle bici sono stati applicati marcatori riflettenti su ogni segmento per consentirci di osservare la risposta delle diverse aree della bici alle sollecitazioni provenienti dalla superficie nello spazio tridimensionale. Per valutare la capacità del telaio di assorbire le sollecitazioni del fondo, analizziamo i marcatori posizionati attorno al movimento centrale. Per comprendere ciò che il ciclista percepisce sulla sella, analizziamo il movimento del bacino e della sella. In termini semplici, quanto più fluida è la guida tanto più il bacino e la sella resteranno uniti, o “accoppiati”. Spiegato in modo diverso, quando si guida su fondi sconnessi le oscillazioni della sella possono far rimbalzare il ciclista, causando il disaccoppiamento tra il bacino e la sella. In alternativa, il ciclista può sollevarsi leggermente dalla sella per migliorare il comfort, ma questa soluzione ha un costo metabolico molto elevato.
Il grafico di seguito mostra la media d’insieme dei giri (ossia lo spostamento medio per giro del tapis roulant) a 20 miglia orarie (32km/h) per Domane Gen 4 con pneumatici da 32mm e Domane Gen 5 con pneumatici da 35mm. Le aree leggermente ombreggiate attorno alla curva rappresentano le deviazioni standard tra i diversi giri. Le aree ombreggiate sotto la curva sono colorate di blu e giallo trasparente; il colore verde indica quindi la sovrapposizione di quelle aree. Le tendenze osservate sono risultate coerenti a tutte le velocità analizzate, ma in questa occasione ci concentreremo sui dati rilevati a 20 miglia per ora (32km/h), poiché è a tale velocità che si registra il maggiore spostamento verticale della bicicletta sul terreno. Come si può osservare, la differenza nella capacità del telaio di assorbire le sollecitazioni, misurata dallo spostamento verticale del movimento centrale è pari a 0,08mm, mentre lo spostamento tra sella e sacro, vale a dire l’“accoppiamento” varia di soli 0,11mm. Spiegato in termini più semplici, la differenza tra la risposta di Gen 5 e Gen 4 risulta indistinguibile.

Figura 7: Media d’insieme sui diversi giri, ottenuta tramite rilevazione in 3D del movimento, dello spostamento del movimento centrale e dello spostamento tra sella e sacro
Conclusioni
Domane Gen 5 è una bici da corsa in carbonio più leggera e più semplice che mantiene la promessa di una guida fluida ed efficiente grazie alla geometria e alla laminazione in fibra di carbonio del reggisella e del telaio, nonché agli pneumatici da 35mm*. Domane Gen 5 mantiene inoltre l’apprezzata geometria endurance e l’assetto, offrendo le caratteristiche di comfort, sicurezza ed efficienza che caratterizzano Domane da sempre.
* Il passaggio ruota per pneumatici da 35mm è di serie su tutti i modelli, esclusa SLR 9 AXS 1x.
Riferimenti:
1. Drouet J-M, Covill D, Leroux M, Richard S (2.022) On metrics to assess road bicycle dynamic
comfort during impacts. Sports Eng 25:1. https://doi.org/10.1007/s12283-021-00366-x
2. Test di rigidità in pedalata di Tour Magazine: https://www.tour-magazin.de/en/buying-advice/components/how-tour-tests/how-tour-tests-the-tour-road-bike-test-in-detail/
3. Trek CheckOUT Whitepaper: https://www.trekbikes.com/us/en_US/checkout-full-suspension-science/