En rams geometri kan påverka hur en cykel hanterar, men kan du verkligen förutsäga hur bra en cykel kommer att åka bara med rörvinklarna?
Varning: i de kommande styckena kan du uppleva vinkling, flopp och ryckningar. Var inte orolig – de är termer som hjälper dig att bättre förstå det komplexa ämnet cykelhantering. Enkelt uttryckt är hantering den input som krävs för att styra en cykels riktning, och den största faktorn är cykelns geometri.
Det har tagit ett sekel att komma nära att helt förstå dynamiken men biträdande professor Arend Schwab vid Technical University of Delft, Nederländerna, är en av ett team av fysiker som påstår sig ha knäckt problemet så småningom 2011.
‘I vår ekvation finns det 27 parametrar, säger han till Cyclist. Dessa inkluderar rörvinklar, dimensioner, gaffelräfsa, bottenfästes höjd och tyngdpunkt. Ändra bara ett element och hanteringen ändras.
Decennier av samlad erfarenhet har lett rambyggare till en allmän geometri för landsvägscyklar som är en acceptabel balans mellan vikt, komfort, effektivitet och hantering.
Detta innebär att de flesta justeringarna för hantering idag görs med förskjutning av huvudrörets vinkel och gaffel, ibland kallad rake, eftersom de bestämmer "spår".
För att få en uppfattning om spåret, föreställ dig en ljusstråle som lyser ner genom mitten av huvudröret. Det kommer att vidröra marken före den punkt där framdäcket nuddar marken.
Avståndet mellan dessa två punkter är stigen och det är en av huvudfaktorerna för hur en cykel hanterar.
‘Trail påverkar cykelns stabilitet, säger rambyggaren Richard Craddock från Craddock Cycles i Bromsgrove.
‘Alla cyklar är stabilare ju snabbare de rör sig men fler spår gör det lättare att hålla sig upprätt. På minussidan betyder mer spår mer vingling när du är ute ur sadeln och det kräver mer ansträngning från ryttaren att styra när det kommer till kurvtagning.’
Det är denna sista punkt som ger energi till Anders Annerstedt från det luxemburgska cykelmärket Rolo.
‘En cykel med ett längre spår är svårare att hålla på den idealiska banan runt ett hörn. Så på en hårnål måste du styra genom svängen med kanske två eller tre olika ingångar.
'Du måste vara kraftfull eftersom geometrin vill hålla cykeln i sin befintliga bana, säger han.
Med mindre spår behöver ryttaren inte lägga ner så mycket energi för att göra dessa korrigeringar och kan göra det snabbare, tillägger Annerstedt.
Han finjusterar sin geometri för att eliminera överdriven "wheel-flopp" – låghastighetsinstabilitet – och alla rambyggare strävar efter att justera spåret för att ge den typ av hantering som passar bäst för den avsedda användningen av cykeln.
Så en turcykel kan ha mycket spår för att ge en stabil, förutsägbar tur, medan en racercykel kan ha en liten del av spår för att ge snabba, skarpa kurvor.
Det finns två huvudsakliga sätt som en rambyggare kan justera spår: genom att ändra vinkeln på huvudröret eller genom att justera gaffelns rake (offset). För att minska spåret kan du göra huvudröret brantare, öka gaffelns räfsa eller båda.
Vägcyklister har i allmänhet kommit att gynna hanteringen av cyklar där leden är 50-60 mm. En huvudvinkel i området 73° med en gaffelförskjutning på cirka 45 mm tenderar att uppnå detta.
Många rambyggare är osäkra på sina exakta siffror, men om du känner till två av de tre variablerna kan du beräkna den tredje på bikecad.ca-webbplatsen.
Det finns en extra komplikation med små ramstorlekar eftersom framhjulet är närmare vevfästet, vilket medför en risk att det klipps av förarens tår.
För att öka spelrummet måste antingen huvudvinkeln göras grundare eller gaffelförskjutningen ökas, vilket båda påverkar hanteringen om inte andra designändringar görs.
Vikter och mått
Tyvärr kommer det inte att berätta allt du behöver veta om hantering genom att kontrollera geometridiagrammet för att bedöma spåret, eftersom det finns andra faktorer inblandade.
Framebuilders nämner bottenfästeshöjd och hjulbas som de nästa två mest inflytelserika geometriska elementen för hantering.
Ytterligare förändringar av hanteringen kan göras genom att ändra längden på skaftet, bredden på styret och typen av hjul och däck.
Tyngre hjul och däck har till exempel mer tröghet och kräver mer ansträngning för att vrida stängerna.
Sättet en cykel hanterar beror också på styvheten på ramen och gafflarna, vilket betyder att material och rörformer spelar sin roll.
‘Valet och användningen av material gör det möjligt för en cykeltillverkare att uppnå mer specifika cykelhanteringsegenskaper inom en definierad geometri, säger Tim Hartung, designingenjör på Trek Bicycles.
‘Det är här kompositmaterial har en stor fördel framför isotropa material som stål och aluminium.’
Han gillar hur kol låter honom kontrollera och justera styvheten exakt genom uppläggningsmönster, rörtjocklekar och tvärsnittsformer.
Modern utveckling som skivbromsar på landsvägscyklar har också haft en effekt på hur en cykel hanterar, enligt Hartung: "Typiskt är genomgående axlar mycket tjockare [än vanliga snabbkopplingar], vanligtvis 12 mm eller 15 mm.
'Den tjockare axeln är starkare och styvare och skapar också en styvare systemkoppling mellan ram och hjul. Det kan skapa ett scenario där fram- och bakhjulen inte är synkroniserade med varandra.
'Bakhjulet och ramen tenderar att hålla sig mer i samma plan med varandra, vilket kan vara dåligt när man försöker hålla en konstant linje i höghastighets kurvtagning.
'Du kan sluta med en cykel som inte har tillräckligt med "ge" eller flex i systemet för att hålla en bra linje i ett hörn eller tillåta dig att framgångsrikt motstyra därefter.
‘Detta kan betyda att din däckkontakt med marken bak kan äventyras. Eller så trycker du i bromsen för att justera din lina i ett höghastighetshörn på vägen”, tillägger Hartung.
‘Ingen av dessa är önskvärda i tävlingssituationer. Tänk på att denna detaljnivå egentligen bara uppmärksammas av elitcyklister och en del av denna effekt kan mildras genom att ändra parametrarna för ramstyvhet.’
Det organiska elementet
Oavsett vilken geometri och styvhetsnivåer som har ställts in på en cykel, kommer det alltid att finnas en variabel som är omöjlig för rambyggaren att exakt förutsäga: föraren.
Kroppsformer och körstilar kommer att påverka hanteringens dynamik, och Arend Schwab från Technical University of Delft har bestämda åsikter om hur förarens position relaterar till hanteringen.
‘Förarens ställning eller position är inte så viktig när det kommer till hantering, men sättet du håller i styret är väldigt viktigt, säger han.
‘Styrstrukturen är mycket lätt och om du lägger till den stora massan av armar och överkropp kan det påverka systemet och dess respons.’
Schwab föreslår att, teoretiskt sett, att hålla stängerna med raka armar i samma vinkel som huvudröret skulle vara bäst för stabiliteten eftersom då din arm och överkroppsmassa har minimal inverkan på styrsystemet.
London-baserade rambyggaren Tom Donhou tillägger: Du vill verkligen hålla tyngdpunkten på rätt plats, särskilt när du cyklar i fart. Speed wobble beror på viktplacering så du måste få rätt viktfördelning mellan hjulen.’
För en rambyggare kan det vara en skrämmande uppgift att försöka balansera alla geometriska element mot förarens fysiologi, särskilt när kunder kan vara anmärkningsvärt krävande, samtidigt som de är otydliga, om vilken typ av hantering de vill ha.
‘Folk använder ord som lyhörd, reaktiv, smidig, kvick, aggressiv, säger Tom Rodi från den amerikanska specialbyggaren Parlee Cycles.
‘Det finns 20 eller 30 adjektiv som du kommer att höra. Ibland kommer någon att prata om att en cykel känner sig "nervös". Det kan vara för brant vid huvudröret eller att gaffeln är för styv.
'Det finns många bitar att titta på. Det finns vridstyvheten hos huvudet, de övre och nedre rören, vridningskänsligheten hos hela gaffelaggregatet och det finns den vertikala eftergivligheten – dessa sakers förmåga att böja sig som reaktion på vägavvikelser.’.
Det som är uppenbart är att det inte finns någon enkel lösning för att förutsäga en cykels hantering. Det är något som rambyggare kommer att fortsätta att mixtra med och förfina lika mycket genom försök och misstag som genom vetenskap.
Och när du väl har fått din ram kommer delarna du fäster på den också att ha en effekt, men det mesta av hur du skär dig genom den hårnålsböjen kommer att vara upp till dig.
Sättet en cykel hanterar beror till stor del på den som hanterar den.
