Stijfheidsmetingen

De afgelopen jaren heeft ‘Fiets Magazine’ een groot aantal voorvorken, race- en mountainbikeframes gemeten op stijfheid. Er worden drie stijfheidsmetingen uitgevoerd:

• Torsiestijfheid
• Vorkstijfheid
• Bracketstijfheid

Meetmethode

• De vorkstijfheid
• De bracketstijfheid
• De torsiestijfheid
• Tabellen

Meetmethode
Om de stijfheid van een frame te definiëren meten we elke racefiets die in een test verschijnt. Daartoe kleden we de fiets uit, wegen het frame en de voorvork en gaat het frame de meetbank op. Doorgaans is de maat van het testframe tussen de ’56’ en ’60’. Middels het belasten van het frame met gewichten meten we de uitwijking in millimeters. Die millimeters worden via een rekenkundig programma omgezet in getallen die bij elke racefiets netjes in een staatje verschijnen. 
De torsiestijfheid heeft de meeste invloed op het rijgedrag: een lage torsiestijfheid verhoogt de kans op ongecontroleerd shimmiën. Dit kan vooral bij hoge snelheid (afdaling!) optreden. Echter: wielen en banden spelen in deze ook en grote rol! Een doorsnee raceframe heeft tegenwoordig een torsiestijfheid van ongeveer 90 Nm/° ( newton meter per graad) wat voor 90 % van alle fietsers voldoet. Strak, stijf en stabiel: zo voelt de fiets dan. Iets slapper mag wel, maar als het minder dan 70 Nm/° wordt -gecombineerd met een slappe voorvork!- wordt het kritisch. Eerst stelden we 80 Nm/° als absolute ondergrens, maar de ervaring heeft geleerd dat waarden tussen de 70 Nm/° en 80 Nm/° prima voldoen voor gemiddelde rijders. Meer dan 90 Nm/° is geen probleem. Dat wil zeggen: zware, sterke rijders hebben wellicht wat aan frames van meer dan 100 Nm/°, lichtere rijders hebben dit niet nodig. En bedenk: een super-stijf frame is minder comfortabel als een gewoon stijf frame.

De vorkstijfheid
Onder belasting van een fietser buigt de voorvork licht door, waardoor de vooras iets naar voren komt te liggen. Deze verlenging is een maat voor de stijfheid van de vork. Met de stijfheid neemt het comfort tijdens het fietsen af door een trillend stuur.

De bracketstijfheid
De bracket stijfheid: de mate waarin de trapas een zijdelingse beweging maakt als gevolg van de aandrijfkrachten; het bracket wijkt als het ware uit.
Het voorbeeld: een massasprint. Kijk maar eens hoe de fiets heen en weer beweegt onder de krachten van de coureurs.

De torsiestijfheid
De torsiestijfheid van een frame bepaalt de mate waarin een frame zich verzet tegen de draaikracht die op een frame uitgeoefend wordt als je op je pedaal staat en tegelijkertijd je stuur omhoog trekt. Op dat moment verdraait de balhoofdbuis ten opzichte van de achteras. 
De mate waarin dit gebeurt bepaalt de torsiestijfheid. Voorbeeld: een klimmer die als staand op een groot verzet omhoog ‘ragt’. 
In slow motion zie je precies waar het wringt.

Tabellen
Eind 2006 hebben we 600 frames gemeten en gewogen. Die getallen door de jaren heen zeggen wel iets. In het begin van de meting -1996- waren de stalen Reynolds of Columbus frames, voorzien van lugs, slanke, ronde buizen, nog alom verspreid. Met een gewicht van rond de 2000 gram, een normale stalen voorvork in een standaard 1 inch maat van ca. 600 gram scoorden de meeste frames redelijke cijfers als wat we als stijf beschouwen. Voorbeeld: Gazelle AA-Special: torsiestijfheid  78,8 Nm/º, de stijfheid van de voorvork 50 en het bracket stijfheid 50. Daarna kwam aluminium als framemateriaal in opkomst. En zie: het gewicht zakte spectaculair. Van 2000 gram naar 1100 gram! Maar: stijf is zo’n licht frame zeker niet. De buisdiameter was dan wel oversized, de wanddiktes en de uitvoering met een slanke balhoofdbuis zorgden ervoor dat het hele levendige -ander woord voor ‘niet stijf’- frames waren. Voorbeeld: de Bianchi XL EV2, de fiets waarmee lichtgewicht Marco Pantani successen oogstte in de bergen. Torsiestijfheid: 60 Nm/°….Stijve aluminium frames waren er wel. Met name fabrikanten als Klein, Cannondale, Storck en Principia bouwden lichte -rond de 1250 gram- frames die ook stijf waren. Daarnaast werd de diameter van de balhoofdbuis en de voorvork vergroot: van 1 inch naar 1 1/8 inch. En dat zorgde voor een enorme toename aan torsiestijfheid. Scores van meer 105 Nm/° kwamen ineens voor en de doorbuiging van de voorvork werd ook minimaal.

Carbon als framemateriaal opent sinds kort de deuren voor frames die zowel licht, stijf en redelijk comfortabel zijn (bijvoorbeeld de Scott C1, Cube GTC, Raleigh ProLine Carbon en ISAAC Pascal). Laten we niet vergeten: bij een racefiets gaat het uiteindelijk om het beste compromis van deze drie aspecten. Het verschil met pakweg 10 jaar geleden is, hoe minimaal ook, spectaculair. Vroeger woog een frame en vork tenminste 2500 gram. Nu: 1500 gram. Dat is wel bijna 40 % lichter… Daarnaast zijn de lichte frames qua meetwaarden in orde. Dat wil zeggen: zowel de torsiestijfheid als de voorvork stijfheid zijn goed. Het komt op de uiteindelijke afmontage aan om de fiets te ’tunen’…

code:130135