Ga naar inhoud

Tekst:
Kyle Russ, hoofdingenieur biomechanica
Wendy Ochs, senior biomechanisch ingenieur
Paul Harder, hoofdingenieur R&D

De evolutie van Domane-carbon: van IsoSpeed tot Gen 5

Het iconische Trek Domane-platform is generatie na generatie verder ontwikkeld, maar het principe is hetzelfde gebleven: de Domane staat voor een comfortabele, betrouwbare en efficiënte endurance-racefiets, ontworpen voor lange, snelle en plezierige ritten in het zadel.

De eerste generatie Domane was ontworpen voor 700x25c-banden en velgremmen voor smalle velgen. Het remvermogen daargelaten was voor die smalle banden een bepaald hoge bandenspanning nodig, dus ontwikkelde Trek een destijds revolutionaire flex-technologie om het rijcomfort te verbeteren. De technologie kreeg de naam IsoSpeed Decoupler, kortweg IsoSpeed. IsoSpeed betekende een niet-rigide verbinding tussen zitbuis en bovenbuis, waardoor de zitbuis veel meer kon meebuigen dan bij een traditioneel frame uit die tijd, wat voor een soepeler en comfortabeler rijgedrag zorgde.

De technologie werkte zo goed dat de Domane profrenners als Fabian Cancellara, Lizzie Deignan en Elisa Longo Borghini aan zeges hielp in de legendarische kasseienklassieker Parijs-Roubaix.

Koersoverwinningen behalen blijft voor Trek een eer en een drijfveer, maar sinds 2012 is er veel veranderd op het gebied van fietstechnologie. Hydraulische schijfremmen zijn in de plaats gekomen van velgremmen, en daardoor kan in fietsframes ruimte worden gemaakt voor bredere banden. Omdat fietsers blijven zoeken naar comfortabelere en betere racefietsen is de gemiddelde breedte van racebanden geleidelijk aan toegenomen, en deze bandenrevolutie heeft de weg vrijgemaakt voor een veel lichtere Domane, met minder complexe onderdelen, een evenwaardige flexibiliteit en een hogere trapstijfheid dan voorheen. Maak kennis met de Domane Gen 5.

Afbeelding 1: Kyle Russ en Paul Harder voorzien een testfiets in het Trek Performance Research Lab van meetinstrumenten.

De Domane Gen 5 tot in detail

Bij de ontwikkeling van de Domane Gen 5 stonden drie doelstellingen voorop: minder trillingen naar de renner, meer trapstijfheid en een lichtere fiets. De afdeling Performance Research van Trek hanteert ‘trillingsenergie’ als maatstaf voor de energie die bij fietsen op ruwe ondergrond op de fietser wordt overgebracht. Hoe kan een fiets waarop IsoSpeed (opvallend genoeg) ontbreekt, toch een comfortabele rijervaring bieden en tegelijkertijd meer trapstijfheid? Het geheim zit hem in drie componenten: zadelpen, frame en banden.

De zadelpengeometrie en carbon-lay-up zijn geoptimaliseerd op verticale flexibiliteit en zijdelingse stijfheid. Dankzij een ovale interne doorsnede kan de zadelpen bij harde schokken meebuigen terwijl de zijdelingse stijfheid intact blijft, en wordt de belasting weerstaan die er tijdens het fietsen op wordt uitgeoefend.

Afbeelding 2: De Domane Gen 5-zadelpen zorgt voor een soepele rit tijdens verticale flexibiliteitstests op onze eigen loopband.

Wat het frame betreft, is de opbouw geoptimaliseerd voor zowel verticale flexibiliteit als trapstijfheid. De nieuwe Domane Gen 5 scoort 6% hoger in de trapstijfheidstest van Tour Magazine², en hij valt daarmee precies in het ‘ideale bereik’, tussen de Domane Gen 4 en de Madone Gen 8 in. Niet exact even stijf als het trapashuis van de ultieme racefiets, maar met een aanzienlijk betere krachtoverbrenging naar de pedalen ten opzichte van de vorige Domane.

Afbeelding 3: De Domane Gen 5 van jetje geven.

Waarom verticale flexibiliteitstesten niet álles zeggen

Het is nog altijd gangbare praktijk dat frames worden getest door gewichten aan het zadel op te hangen en dan de totale doorbuiging van frame en zadelpen te meten. Deze methode gaat echter niet zo ver dat het systeem van wiel en band als onderdeel van het geheel wordt meegenomen. Bij de gebruikelijke testen wordt bovendien enkel naar de statische belasting bekeken, in plaats van naar de realistische dynamische belasting. Het is immers technisch gezien een flinke uitdaging om te meten of het volledige systeem van frame plus wielen aan de eisen voldoet, vooral wanneer de dynamiek van fietsen over ruwe ondergrond moet worden gekwantificeerd. Bij Trek verschijnt dan het Performance Research Lab ten tonele. Het Trek Performance Research Lab is opgezet om de interactie tussen fietser en fiets bij een realistische, dynamische trapbeweging te kunnen bestuderen.

Centraal in dit lab staat een op maat gemaakte Woodway-loopband met lamellen waarop elk gewenst rijoppervlak bevestigd kan worden. De loopband kan gekoppeld worden aan een breed scala aan meetinstrumenten om data te verzamelen, en met die data kun je de fietsdynamica tot in detail in kaart brengen. Van 3D-motion-capture tot rekstrookjes en versnellingsmeters op het frame, in het lab zeggen we wel eens: “wij meten alles, van bobbel tot bot”. Met behulp van deze uitgebreide testmogelijkheden konden ook de beoogde ontwerpdoelstellingen voor de nieuwste generatie Domane waargemaakt worden.

Trillingsenergie meten

De afdeling Performance Research van Trek werkt nauw samen met elk productontwikkelingsteam om vragen rond comfort, efficiëntie en controle op te lossen. Omdat comfort een subjectief gevoel is, streven we ernaar om met data te onderbouwen wat een fiets comfortabel maakt, en om prototypes te kunnen vergelijken met zowel bestaande Trek-fietsen als met fietsen van concurrenten.

Vanuit een data-oogpunt is onze definitie van comfort relatief eenvoudig: het verminderen van de hoeveelheid trillingsenergie die bij een bepaalde snelheid, op een bepaald terrein en op een bepaalde fiets op de fietser wordt overgebracht. De methoden om data over die trillingsenergie te vergaren zijn evenwel behoorlijk geavanceerd.

Afbeelding 4: Paul Harder en Wendy Ochs bereiden fiets en fietser voor op een volgende testrit.

De Domane van de 4e en 5e generatie waren uitgerust met een drukgevoelig zadel en een drukgevoelig stuur. Door de kracht op de contactpunten te meten en de snelheid van de versnellingsmeters op diezelfde locaties mee te nemen, kunnen we de energie berekenen die via elk contactpunt op de rijder wordt overgebracht. Op deze manier hebben we fietsen van de 4e en 5e generatie tegen elkaar laten ‘strijden’ op een continu oneffen ondergrond, bij snelheden variërend van 11 tot 32 km/u en met verschillende bandenspanningen.

De aanbevolen bandenspanningen voor de 32 mm- en 35 mm-banden zijn bepaald met behulp van de Wolf Tooth-spanningscalculator, die rekening houdt met de ondergrond, het gewicht van de fiets en de fietser, de bandenmaat en de bandenconstructie. De drukvariatie werd ingesteld door de aanbevolen druk met een afwijking van +/-20% te hanteren. Voor de vergelijking met een 700x25c-band hebben we een aanbevolen bandenspanning voor binnenbanden gebruikt, gebaseerd op bestaande data.



Afbeelding 5: Trillingsenergie bij een totaalgewicht van 90 kg (rijder en fiets) op een oneffen oppervlak op de loopband.

Uit bovenstaande grafiek blijkt dat IsoSpeed een belangrijke rol speelde in het tijdperk van 25 mm tubes. Zelfs met IsoSpeed ligt de overdracht van trillingsenergie bij banden van 25 mm 19% hoger dan bij de Gen 5 zonder IsoSpeed. Door over te stappen van een 32 mm band naar eentje van 35 mm neemt de inwendige bandoppervlakte toe met ongeveer 10%. Om de uitwaartse kracht op het karkas van een 35 mm band gelijk te houden aan die van een 32 mm band, moet de bandenspanning dus met 10% verlaagd worden.

Hierdoor komt de Gen 5 Domane binnen 5% van de trillingsenergie van de Gen 4-fiets met IsoSpeed. Niet slecht voor een fiets die 292 gram lichter is en geen IsoSpeed-onderhoud nodig heeft. Natuurlijk werd de Domane niet alleen in het laboratorium getest. Op het moment van schrijven hadden de pre-productiemodellen van de Gen 5-fietsen al meer dan 400 uur en bijna 10.000 km aan echte testritten achter de rug.

De beweging van fietser en fiets meten


Om te onderzoeken hoe een fiets reageert op ruw terrein dat lichte of zware trillingen en versnellingen en dus trillingsenergie veroorzaakt, gebruiken we driedimensionale motion-capture-techniek, oftewel ‘mocap’. Met 12 OptiTrack PrimeX 22 driedimensionale infraroodcamera’s werden de bewegingen van de renner en de fiets gefilmd, zodat precies kon worden onderzocht hoe de Domane van de 4e en 5e generatie op de loopband reageerden.

Afbeelding 6: Wendy Ochs legt driedimensionale bewegingen vast.

De fietsen hadden per segment reflecterende markeringen, om zichtbaar te maken hoe die verschillende segmenten in een driedimensionale ruimte reageren op oneffenheden in het terrein. Wat betreft de flexibiliteit van het chassis (d.w.z. in hoeverre zorgt de fiets voor een soepele rit), hebben we naar de meetpunten rond de trapas gekeken. Om te begrijpen wat er met de fietser op het zadel gebeurt, zijn we de beweging van het bekken ten opzichte van het zadel nagegaan. Eenvoudig gesteld bleek hieruit: hoe soepeler de fiets, hoe meer het bekken en het zadel ‘één geheel’ blijven. Anders geformuleerd: op ruwe ondergrond rijden kan ervoor zorgen dat de fietser op het zadel zit te ‘stuiteren’, dus dat het bekken los komt van het zadel. Wat ook kan gebeuren, is dat de fietser zichzelf ietwat boven het zadel tilt om meer comfort te ervaren, en dat is fysiek gezien natuurlijk erg zwaar.

Onderstaande grafiek toont het ensemble-gemiddelde per testcyclus (d.w.z. de gemiddelde verplaatsing per cyclus op de loopband) bij 32 km/u voor de Domane Gen 4 met 32 mm-banden en voor de Domane Gen 5 met 35 mm-banden. De standaardafwijkingen per ronde worden weergegeven door de licht gearceerde gebieden rondom de curve. De gearceerde gebieden onder de curve zijn opgevuld met transparant blauw en geel, en de groene delen geven dus de overlappende gebieden aan. De weergegeven trends golden voor alle snelheden, maar we focussen hier op 32 km/u, omdat de grootste verticale verplaatsing zich bij die snelheid voordoet. Zoals de grafieken laten zien, bedraagt het verschil in verticale verplaatsing van de trapas 0,08 mm, terwijl de verplaatsing tussen zadel en heiligbeen slechts 0,11 mm bedraagt. Met andere woorden: het verschil in reactievermogen tussen de Gen 5-fiets en de Gen 4-fiets is met het blote oog niet waarneembaar.



Afbeelding 7: 3D-motion-capture grafieken van de gemiddelde verticale verplaatsing van de trapas en van de afstand zadel-heiligbeen

Conclusie


De Domane Gen 5 is een lichtere en eenvoudigere carbon racefiets die zijn belofte van een soepele, efficiënte rijervaring waarmaakt dankzij de geometrie en de carbon lay-up van de zadelpen en van het frame, en dankzij de 35 mm banden*. De Domane Gen 5 behoudt ook dezelfde geliefde geometrie en pasvorm voor langeafstandsritten, waardoor renners kunnen rekenen op het comfort, het vertrouwen en de efficiëntie die de Domane vanaf het begin hebben gekenmerkt.

*Alle modellen, met uitzondering van de SLR 9 AXS 1x, zijn standaard uitgerust met ruimte voor 35 mm-banden