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Apr 13, 2024

AASQ #152: ¿Por qué no hay un sistema Truss interno en los cuadros de bicicletas modernas?

Lo sabemos, no existen las preguntas estúpidas. Pero hay algunas preguntas que tal vez no quieras hacerle a tu tienda local o a tus compañeros de viaje. AASQ es nuestra serie semanal donde llegamos al fondo de

Lo sabemos, no existen las preguntas estúpidas. Pero hay algunas preguntas que tal vez no quieras hacerle a tu tienda local o a tus compañeros de viaje. AASQ es nuestra serie semanal donde llegamos al fondo de sus preguntas, ya sean serias o no. Haga clic en el enlace al final de la publicación para enviar su propia pregunta.

Bienvenido de nuevo a la serie Bikerumor Haz una pregunta estúpida. Esta semana, analizaremos más de cerca el uso menos detectado de Truss Systems en el diseño de cuadros de bicicletas. Uno de nuestros lectores está interesado en saber por qué la industria no ha adoptado más ampliamente el uso de truss, en particular el truss interno. Para abordar esta pregunta, nos hemos acercado a varios diseñadores de cuadros que, de diversas formas, han utilizado un sistema Truss en la producción de sus cuadros. Habiendo utilizado los propios Truss Systems, quizás estén en mejor posición para comentar por qué este diseño de marco inusual sigue siendo, bueno… inusual.

¿Por qué no hay un sistema de armadura interna en los cuadros de bicicletas modernas? Sí, necesitamos mantener la superficie lisa, pero ¿por qué no se habla más de hebras individuales de fibra que soportan una carga en un sistema de armadura? Podría haber posibles ahorros de peso en áreas rígidas como las bolas y los tubos de dirección.

IsoTruss: Los sistemas de truss ofrecen ventajas en cuanto a peso y rigidez, pero existen algunos desafíos al incorporar el sistema de truss con el resto del cuadro de la bicicleta. Primero, algunas ventajas. Cuando se trata de tubos/secciones compuestas huecas, los diseños más eficientes tienen paredes delgadas y una gran superficie. Esto hace que las paredes sean propensas a perforarse y dichas estructuras pueden ser propensas a pandearse. Piense en una lata de refresco vacía. Puedes pararte sobre él, pero el más mínimo toque en la pared de la lata provoca que se derrumbe.

Con un sistema de armadura, los miembros individuales de la armadura son más robustos que las paredes delgadas del tubo y menos propensos a sufrir daños. Los modos de falla de una armadura también suelen ser más fáciles de predecir. Las armaduras son más eficientes, desde el punto de vista de la relación resistencia-peso, que los tubos huecos, lo que da como resultado estructuras más rígidas y ligeras.

Ahora algunos de los desafíos. El desafío más apremiante, y probablemente la razón por la que los sistemas de truss no se han adoptado más fácilmente, es la fabricación. Las secciones de celosía requieren una fabricación compleja. Cada sección se fabrica por separado y luego se integra manualmente con otros componentes del marco. Este proceso es lento y costoso. Para muchos, el coste adicional no justifica el aumento del rendimiento. La inversión en mejores métodos de fabricación probablemente produciría productos más consistentes y menos costosos.

Trabajos del engranaje Galaxy: En primer lugar, cualquier conexión/puente/etc. interno puede ser muy difícil o imposible de lograr de manera significativa o rentable en cualquier escala de producción. Los métodos de producción existentes que producen tubos metálicos de paredes delgadas comunes en la industria de las bicicletas (aluminio, acero, titanio u otros) excluyen la inclusión de características internas. Si bien podemos manipular el espesor de la pared con procesos de empalme y formas con varios métodos de conformado, solo podemos producir tubos huecos, es decir, sin armazones. La producción de tubos de carbono tal como la conocemos en esta industria también impediría (normalmente) la creación de características internas, ya sea que los tubos se formen en un mandril o dentro de un molde.

Sin embargo… he visto puentes internos en el tubo de dirección de algunas horquillas de carbono en los últimos años. No creo que sea una práctica común. ¿Por qué no?, te preguntarás. En primer lugar, estoy seguro de que es un enorme dolor de cabeza moldear el tubo de dirección con una red que divide el tubo. La precisión del laminado y la compactación del laminado serían, como mínimo, complicadas. La compensación de la vejiga y la extirpación posterior a la curación también podrían ser obstáculos importantes. Aquí hay otro pensamiento que quizás sea la verdadera razón por la cual no es común; un tubo de dirección de horquilla debe cumplir ciertos criterios estructurales que tal vez definan el espesor de la pared hasta el punto de que una red/puente interno sea superfluo. Dejando a un lado las fuerzas de corte y flexión en la corona de la horquilla, la parte superior del tubo de dirección tiene que resistir las fuerzas de sujeción de la potencia y la mecánica torpe.

Incluso suponiendo que todos cumplan ritualmente las especificaciones de torsión del fabricante y utilicen una llave dinamométrica para instalar los sujetadores, tiene que soportar una buena fuerza de aplastamiento. Agregue las tensiones del mundo real con el "factor de manipulación" que el ingeniero calcula allí para mantener contentos a los abogados, y el timón tiene que tener una pared bastante fuerte, ciertamente lo suficientemente robusta para soportar también cargas normales de torsión, corte y flexión. .

El tubo de dirección también debe tener ese grosor de pared "fuerte" en gran parte de su longitud para adaptarse a la altura de la abrazadera de la potencia para una gama extrema de tamaños de bicicletas, suponiendo una horquilla de producción. Entonces… ¿realmente tiene algún sentido el uso de armaduras/cinchas/puentes internos en una horquilla fabricada en producción? En mi opinión, requeriría demasiado esfuerzo para obtener muy poca recompensa. No creo que pueda agregar beneficios de rendimiento mensurables o reducir el peso a un nivel significativo.

También he visto algunos ejemplos de características internas en bicicletas de acero y actualmente estoy montando una MTB con puente interno en las vainas. El objetivo de las características antes mencionadas es la rigidez. Dario Pegoretti creó la Big Leg Emma con una serie de puentes planos en el tubo diagonal. Se insertan en ranuras cortadas en los lados del tubo, se sueldan en su lugar y se cubren con un refuerzo soldado ordenado. Puede ver estas características claramente en la página del modelo en el sitio web de Pegoretti.

Los tubos de esta bicicleta tienen un diámetro bastante grande para los tubos de acero y estoy seguro de que las paredes son bastante delgadas. En mi opinión, las placas puente son lo suficientemente largas (en referencia al eje largo del tubo) como para actuar como una armadura para aumentar la resistencia del tubo a las fuerzas de flexión de lado a lado, es decir, correr a toda velocidad para ver las señales de límite de la ciudad el martes. noches. ¿Cuánto más rígido es debido a estas características internas? No tengo ni idea. Por supuesto, se puede medir.

Mi MTB actual fue construida como una “hardtail destrozada”, por lo que tenía que ser algo corpulenta. La resistencia y la rigidez eran primordiales, y esos atributos tenían que combinarse con una longitud de vaina un poco corta y neumáticos de 2,8 ″. Con todo eso en mente, las vainas eran bastante estrechas donde se formaban alrededor del neumático. Sentí que esta sección transversal estrecha no iba a producir suficiente rigidez lateral en los tirantes.

Parte de mi preocupación era la posibilidad real de que el tubo se deformara y se doblara bajo cargas de pedaleo. Al igual que las ventajas que creo que están presentes en el tubo diagonal Pegoretti, creo que agregué resistencia y rigidez a los tubos agregando puentes de placas orientados horizontalmente en el interior de la parte delantera estrecha de los tirantes. Ejecuté estas adiciones cortando los tubos, insertando las placas de chapa (de aproximadamente cuatro pulgadas de largo) y soldando el borde de la placa a lo largo de la intersección del tubo.

Ahora nos hacemos la pregunta: "¿valió la pena todo el esfuerzo?" No sé la respuesta. No hice ninguna prueba ni cálculo de laboratorio. No soy ingeniero. Lo que sí sé es que la moto anda bien y va fuerte después de más de dos años de duro manejo. También sé que estoy muy seguro de que no ahorré peso agregando esos puentes.

¿Es posible que los puentes/trusses internos permitan paredes más delgadas en los tubos? ¡Yo diría que sí! ¿Como podríamos hacerlo? ¿Quizás la impresión 3D de alguna manera en lugar de un laborioso trabajo manual o una combinación de ambos? ¿Y tendría un costo para la durabilidad y, por lo tanto, la practicidad? La respuesta podría ser sí. Utilice como prueba la proliferación masiva, pero no sorprendente, de servicios de reparación de carbono que están surgiendo en todo el país ahora que el volumen de bicicletas de carbono fuera de garantía ha alcanzado una masa crítica. Los tubos de las bicicletas de carretera de carbono ultraligeras no necesitan adelgazarse mucho a menos que veamos un mayor volumen de materiales más resistentes como Dyneema incorporados en los laminados. ¡Eso sí que es caro!

En el sentido real, el trussing interno no existe comúnmente en esta industria. Dado que los cuadros de producción de carbono llegan habitualmente al mercado con un peso inferior a 900 g, ¿existe realmente la necesidad de intentar hacerlos más ligeros? No estoy seguro. Y la mayoría de las veces, estas bicicletas ultraligeras son bastante rígidas gracias al carbono de alto módulo y la ingeniería de laminado inteligente.

Bicicleta de carrera: Un tubo en comparación con el sistema truss siempre tiene menos peso por tener la misma característica de rigidez. Por lo tanto, tener una cámara seguramente ahorra más peso, pero también es mucho más aburrido. Todo el mundo hace tubos, pero queremos tener algo diferente a todos los demás. Y, para tener un marco de aluminio completamente fresado, no hay otra oportunidad que elegir un estilo como el sistema de truss. Pero este sistema de truss es más caro, pero tiene un aspecto fantástico. Seguro que tienes que pagar más pero obtendrás un estilo único.

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