Et hjul er en opspændt struktur, ligesom en hængebro, det enkelte broelement har ingen værdi eller styrke som bro i forhold til den styrke det opnår når det er opspændt sammen med de øvrige broelementer. Tilsvarende for et egerhjul det de kræfter der indbygges i hjulet når det spændes op der bestemmer hjulets egenskaber og holdbarhed mere end hvilke komponenter hjulet i grunden er bygget af. Man kan bruge nok så gode komponenter til at bygge et hjul, hvis hjulet er opspændt forkert vil det både fungere dårligt og formodentlig også have lav holdbarhed. I konstruktionen og opspændingen af hjulet skal der tages hensyn til at hjulet under brug påvirkes af forskellige kræfter afhængig af om der er tale om forhjulet eller baghjulet og hvilket bremsesystem der anvendes. Kort sagt påvirkes hjulet under anvendelse af kræfter i 3 retninger: radialt, lateralt og vrid (torsion). De radiale kræfter virker i egernes længderetning dvs. enten fra fælgen og ind mod navet eller modsat. De radiale kræfter opstår primært ved trykket fra dækket når det er oppumpet, ved tyngdetrykket fra cyklen+rytteren og ved opbremsning med fælgbremser. En opbremsning (med fælgbremser) fra høj fart (stor deacceleration) giver et større træk i egerne end en let opbremsning.
De laterale kræfter virker vinkelret på fælgens omløbsretning (parallelt med akselretningen) og kan medføre at fælgen bøjes sideværts. Laterale kræfter opstår primært ved stærkt svaj, skarpe sving eller offroadkørsel og er ofte de kræfter der medfører at rytteren styrter af cykle, fordi laterale kræfter under kørsel kun opstår når rytteren ikke er i fuld balance med cyklen. Virkningen på køreegneskaberne ved påførsel af laterale kræfter på hjulet er nok ligeså afhængige af dæktype, dæktryk og rytterens vægt som af hvordan hjulet er opspændt.
Vridkræfter (torsionskræfter)
Vridkræfter opstår ved antrit eller opbremsning med skivebremser/tromlebremser. Vridkræfter fra antrit transmitteres til fælgen via trækegerne og opbremsning (med skivebremser) transmitteres til fælgen via de statiske eger. Antrit overføres fra kransen primært til trækegerne i kranssiden. Navets vridstyrke afgør hvor stor en del af kræfterne fra kransen der overføres over navkroppen til den venstre side af navet og trækegerne her. Et nav med en svag krop overfører kun en ringe andel af kræfterne, og derved bliver trækegerne i højresiden udsat for langt den største belastning.
Det er klart at bortset fra dæktrykket varierer størrelsen af de forskellige kræfter efter brugssituationen. Dvs. der er både statiske og dynamiske kræfter involveret.
Vægt
Vægten af et hjul giver en del information om hjulets egenskaber under brug men fordelingen af vægt i forhold til bevægelse er dog endnu vigtigere. Et hjul er under brug at betragte som et svinghjul desto tungere de bevægelige dele er desto mere energi skal der bruges for at få hjulet op i en given hastighed og ligeledes til nedbremsning. Den energi der skal til at opnå en given omdrejningshastighed af hjulet er afhængig af omdrejningshastigheden og inertimomentet. Inertimomentet for et hjul er er afhængig af vægt og radius fra omdrejningsakslen, dvs. den vægt der befinder sig i den største radius fra omdrejningsakslen vil give det største bidrag til inertimomentet. Derfor er det vigtigt at de dele på hjulet der befinder sig fjernest fra omdrejningspunktet (akslen) er lette. Dvs. dæk, slange, fælg, eger og nipler.
Under terrænkørsel (ikke downhill) er antallet af opbremsninger og efterfølgende accelerationer højt i forhold til den tilbagelagte distance hvorfor det er særligt vigtigt at have hjul med et lavt inertimoment så rytteren skal bruge mindst mulig energi på at drive cyklen frem. Derfor vil et hjul med lavt inertimoment virke livligere fordi den energi der skal bruges til at accelerere det er mindre end et tilsvarende hjul med højt inertimoment.
Et hjul er et roterende system der påvirkes af andre naturkræfter end et system der bare bevæger sig i forhold til jorden (som jo også er et roterende system). Naturkræfterne for et roterende system som et hjul er centrifugalkraften og corioliskraften og hvis hjulet accelererer vinkelaccelerationskraften. Nå men corioliskraften (eller gyrokraften som den også kaldes) kan observeres hvis du med én hånd holder i kassetten eller akslen på et roterende hjul og hælder akslen i forskellige retninger. Så kan du mærke at hjulet stritter imod den retningsændring du forsøger at påføre hjulet selvom der jo ikke er noget der holder fast i hjulet udover dig selv. Denne kraft er afhængig af dels vægten af det roterende system og hastigheden, dvs. et hjul med stor vægt i fælgen eller dækket vil påvirke hjulet og rytteren mere end et hjul med lav fælgvægt ved samme hastighed.
Test af hjul
I artikler vedrørende test af hjul støder man ofte på ord som stivhed, livlighed og responsivitet uden at disse udtryk er nærmere defineret eller for den sags skyld numerisk opgjort. Det kan for så vidt være godt nok men det er subjektive termer uden teknisk relevans og derfor ikke gyldigt sammenligningsgrundlag. Vi har forsøgt at måle forskellene på et antal koncepthjul (fabriksfremstillede) og efterfølgende kørt på dem for at vurdere om der sker ændringer under brug.
I nedenstående test af hjul har vi målt hvorledes forskellige hjulsæt reagerer på kræfter der svarer til dem der forekommer under brug. Derudover har vi kørt et antal km på dem for at se om de målinger der blev foretaget da hjulene var nye ændrer sig med brug.
Vi måler opspændingen af de enkelte eger. Forhjulets opspænding er homogen i både begge sider mens baghjulet pga. paraplystillingen er hårdest opspændt i højresiden. Egerne er derfor opdelt i 3 grupper, forhjul, højreside baghjul (kransside) og venstreside baghjul. Ved måling med et tensiometer beregnes gennemsnitsspændingen og variationen på opspændingen for de enkelte egergrupper før og efter brug. Et stort tal for variationen af egersspændingen betyder at der er stor variation i opspændingen af den pågældende gruppe eger dvs. belastningen ligger ensidigt på færre eger.
Udbøjning af fælgen bør ikke forekomme på nyopspændte hjul og helst heller ikke efter brug af hjulet. Ofte må nyopspændte hjul efterspændes efter kort tids brug for at bremserne ikke skal slæbe på fælgen. Udbøjning af fælgen måles med et millimeterur på siden af fælgen.
Lateral styrke måles ved at fiksere hjulet i horisontal stilling og belaste hjulet ved navet med lodder samt med milimeteruret måle navets laterale udbøjning. Lateral styrke måles som mm udbøjning pr. kg belastning. Måles efter brug på både for og baghjul.
Torsional stivhed måles ved at fiksere hjulet ved navet i vertikal stilling og belaste fælgen med lodder. Den torsionale stivhed måles som mm udbøjning pr. kg. belastning. Kan let omregnes til grader udbøjning ved mm/1775*360. Måling af torsional stivhed udføres kun på baghjulet og i normal omdrejningsretning da der ikke er tale om hjul til skivebremser. Måles efter brug på baghjulet.
Samtlige målinger foretages uden dæk og fælgbånd. Første testpunkt ved 1.5 kg er beregnet ved lin. regression og øvrige punkter er normeret herefter.
Vi har kørt på hjulene påmonteret Continental Explorer Protection med Schwalbe fælgbånd og slanger og oppumpet til samme dæktryk under alle kørsler.
Spinergy Cyclone
Spinergy bruger kunstfiber eger til deres hjul, PBO fiber. Hvad denne betegnelse dækker over ved vi ikke, men de enkelte eger er vævet af en mængde små fibre som sluttelig er betrukket med plastic og afsluttet med nitter med gevind i navenden, Der er ingen gevind i fælgenden hvorfor hjulet er opspændt i navenden. Egerne er meget tykke 2,5 mm. Og bøjelige som en kold spagetti. Fælgen er en fladbundet kasseprofil specialfælg 22,5 mm bred. Der er ikke messing forstærkning af fælgen ved egerne og egerhullerne er større end på en standardfælg til nipler. Men da nitten i enden af egerne er forholdsvis bredhovedet 6,5 mm og da opstramningen af egerne sker i navenden er det måske heller ikke nødvendigt med messingforstærkningerne. Egerne i forhjulet er radialt opspændt, 28 eger, og i baghjulet radialt opspændt i kranssiden og 1´ i venstre siden, 32 eger. Navkroppen er simpelt cylindrisk, så det er som det skal være. Venstresiden af navet er højflanget ca. 95 mm i diameter og flangen er 11 mm bred. Jeg spekulerer på hvilke tanker der ligger bag Spinergy hjulnes specielle design. Naturligvis er en plastic eger (3g) lettere end en ståleger (5 g incl. nippel (Sapim CX-Ray og alunippel)) og der skal ikke anvendes messingforstærkning i fælgen. Anvendelsen af en højflange venstreside af baghjulsnavet er formodentlig for bedre at overføre torsionskræfter fra navet til fælgen og dækket. Dette sammen med et nav med en stor godstykkelse på midten har givet medvirket til at reducere den elastiske fornemmelse af hjulet der var kendetegnende for tidligere modeller af hjulet feks. Spinergy Spox. Sammenlignende måling af torsionsstivheden på et ældre sæt hjul viser også en væsentlig forbedring af torsionsstivheden på Spinergy Cyclone i forhold til Spinergy Spox.
Karakteristik: Jeg har kørt med hjulene til bla. crossløb og jeg synes hjulene virker tilstrækkeligt stive til dette formål, men jeg er jo også et fnug. Jeg kan ikke på nogen måde mærke at hjulene skulle være hverken bløde eller eftergivende og det er dejligt med lette hjul der accelererer ubesværet. Jeg har bemærket at fælgen tilsyneladende bliver hurtigt slidt, der var i hvert fald dybe slidspor i den efter jeg havde kørt ca. 300 km i forskelligt terræn. Selvom hjulene ikke er de letteste føles de subjektiv meget lette formodentlig pga. af at al vægt er koncentreret ind omkring navet.
Der medfølger specialværktøj til efterspænding af eger og der hører også stikaksler og hjulposer til hjulene. Spinergy Cyclone er testens bedste hjulsæt, hvis man ser bort fra prisen.
Pris pr. sæt : 6795,-
Importør: Tiga
Regida X-CITE Tubeless
Regida X-cite er et tubelesshjul af Nagesti standard i kraft af et tykt gummifælgbånd/ring med påvulkaniseret ventil (auto). Gummifælgbåndet passer ned i udvalsninger i fælgprofilen men kan godt fjernes og der kan derved påmonteres alm. slange i dækket. Ventilhullet er dog lidt stort hvis man bruger Prestaventiler men der kan så påmonteres en gummipakning. Gummifælgbåndet vejer 140 g dvs. det samme som en rimelig let slange, så vægten bliver den samme med eller uden tubeless (selvom tubeless dæk normalt er lidt tungere end tilsvarende dæk til slange). Navkroppen er let fortykket i midten så det må formodes at den største vrid kommer til at ligge ude ved flangesiderne. Baghjulet 28 eger 2X og forhjulet 28 eger 2X. Egerne er placeret parvis i fælgen i både for- og baghjul. Hvorfor de er placeret parvis ved jeg ikke, 28 eger til en 26” fælg skulle være tilstrækkelig til at fælgen ikke slår sig mellem egerfæstningerne. Fælgen type 18,5 mm har kasseprofil med to indvendige forstærkende vægge. Bremsefladen er karbidbehandlet ved overlydshastighed. Egerne er 2 mm ståleger Sprint, fra Sapin. Der er anvendt alunipler.
Karakteristik: X-cite hjulet er bygget til mellemklasserytteren der skal have noget solidt at køre på. Derfor er vægten lidt over hvad konkurrenceryttere vil tolerere men hjulene er et udmærket valg til træningsbrug. Køreegenskaberne er neutrale. Et gennemtænkt hjulsæt til en fornuftig pris der også fås i modellen X-cel pro for de lidt mere kræsne.
Pris pr. sæt: 2195,-
Importør: Dan Agentur
Shimano M535
Hjulene er bygget over en specialfælg med et fladbundet kasseprofil 24 mm bred. Fælgen er forholdsvis højprofil hvilket er nødvendigt for egerfæstet der er indført i siden af fælgen. Af samme årsag befinder niplerne sig i navet og der er ingen albuer på egerne ved navet. Det er dog tvivlsomt om der opnås nogen vægtbesparelse på fælgen da denne som sagt må være relativ højprofilet og med stor godstykkelse i befæstigelsespunkterne. Der 16 fladprofil eger, 1,8´2,5 mm, i både forhjul og baghjul. Opspændingen er 1´ på kranssiden og radial opspænding på de øvrige. Derudover er alle eger placeret parvis overfor hinanden og krydset i lateral retning hvilket det specielle ved Shimanos hjul. Ideen bag dette kan være at opnå højere lateral styrke fordi vinklen mellem flangefæstet og fælgfæstet er større end hvis egerne havde været fæstet i samme side som på flangen. Tendensen til at fælgen slår sig når der er få eger er heller ikke så stor når egerne er placeret parvis overfor hinanden. Fælgen er vægtmæssigt meget asymetrisk, der er tilsyneladende brugt en meget tung sammenføjnings metode.
Kørekarakteristik: At vi befinder os i en anden vægtklasse i forhold til f.eks. Tune hjulene er ret åbenlyst allerede fra første tråd. Når cyklen endelig er kommet i gang og der forsøges at accelerere kan påvirkningen fra corioliskraften også mærkes. Det virker simpelthen som om forhjulet stritter imod når man skifter retning og i det hele taget er der en mærkelig fornemmelse at svigtende kontrol med styreegenskaberne ved sving i høj hastighed. Shimano har gjort meget (og måske for meget) ud af designet. Jeg kan se det for mig, japanerne har tænkt og tænkt for at finde på noget der kunne vippe konkurrenterne af pinden.
Pris pr. sæt : 2399,-
Importør: Bjarne Egedesøe
Tune
Hjulene er bygget op omkring et Tune nav med alu kassette, Mavic X517 fælge, Sapim CX-Ray (flad) eger og alunippel. Der er 28 eger i baghjulet 3 kryds i begge sider og 28 radialt opspændte eger i forhjulet. Navkroppen er simpelt cylindrisk så vridkræfter bliver fordelt over hele navkroppen. Flangen i kranssiden er 63 mm og i venstresiden 50 mm måske for at øge momentarmen ved antrit, de mest belastede eger bliver også kortere derved, således at strækket af egerne reduceres. Der er nu noget der tyder på at egerne strækker sig alligevel, for der er en hel del knirkelyde fra baghjulets eger ved acceleration. Som det ses af tabellen er venstresiden meget løst opspændt hvilket betyder en meget kraftig belastning af egerne i kranssiden. Til trods herfor giver torsionstesten gode resultater for Tune hjulet. Måske kunne det lade sig gøre at spænde egerne i venstresiden lidt mere og derved få et endnu stivere hjul. Kassettematerialet er meget blødt, der skal anvendes kassettekrans med aluminiumsspider for ikke at ødelægge løbegangen.
Karakteristik: Der er ikke så meget lir eller andet huttelihut over Tune hjulene. Der er anvendt de bedste materiale og velafprøvede design og det er bare dejligt for det virker og så er det til at skaffe reservedele rimeligt let hvis noget går i stykker. Jeg synes det er synd Tune har brugt flade eger, det virker som om deres ellers sunde fornuft har svigtet dem på dette punkt, bortset fra at CX-ray har den største trækstyrke af alle eger i Sapim’s program. Så der var svaret, fornuft igen. Jeg er et lille fnug og jeg kunne godt få hjulene til at knirke ved antrit men større og ”stærkere” testryttere har ikke bemærket det samme. Hvis det var mine hjul ville jeg eksperimentere med at opspænde baghjulets venstreside lidt strammere så tror jeg knirkeriet forsvinder. Jeg har kørt med hjulene til crossløb, de styrer godt og sikkert og der er fart i dem (hvis det tempo jeg kører i kan kaldes fart) .
Der følger ikke stikaksler med hjulsættet. (det afprøvede hjul var ikke opspændt af Tune og svarer derfor ikke standard kvalitetskrav mht. opspænding)
Pris pr. sæt : 4995,-
Importør: Road Bike Shop
Mavic Crossmax UST Tubeless
Også Mavic anvender alternative egermaterialer i form af aluminium. Der er 16 eger i forhjulet og 18 i baghjulet som er valset flade, hvilket kun kan tilskrives Mavics forsøg på at lave et aerodynamisk hjul. Jeg ved ikke hvad vi skal med det, det er lidt meningsløst når hastigheden er under 40 km/h og hjulene er monteret med fede knobdæk. . Egerne er som sagt flade i midtersektionen og cylindriske i enden, men meget tykke hvilket nødvendiggør specielle nipler og fælge med store nippelhuller. Det er også svært at finde en magnet til cykelcomputeren der passer på egeren. Opbygningen er radial i forhjulet 2´ i baghulets venstreside og radial i kranssiden. Der er ingen albuer på egerne de er alle lige opspændt, det er derfor ikke helt enkelt at sammenligne flangediameteren i baghjulets højre og venstreside. Navkroppen er simpelt cylindrisk. Fælgen er en specialfælg til Crossmax UST, dobbeltbundet lavflanget kassefælg fælgbredde 19 med keramisk belægning på slidfladerne.
Karakteristik: I mangel af bedre har jeg kørt på hjulene med almindelige dæk og det kan sagtens lade sig gøre. Der er ikke noget negativt at bemærke under kørsel, heller ikke noget særligt positivt. Designbestræbelserne hos Mavic har også medført en vægtforøgelse idet de 18 aluminiumseger vejer ca. 27% mere end 32 1,5mm ståleger. Et konventionelt hjul med 32 ståleger ville være letter og formodentlig også mindst lige så stærkt, i hvert fald at dømme efter testresultaterne.Testresultaterne imponerer ikke for et hjul i denne prisklasse.
Pris pr. sæt : 6099,-
Importør: Bjarne Egedesøe
Konklusion
Der er afprøvet hjul i forskellige prisklasser og derfor er kvaliteten af hjulene også tilsvarende svingende. Design har tilsyneladende stor betydning for markedsføringen af koncepthjul. Det er i hvert fald den eneste gyldige grund jeg kan se til at nogle hjul er så anderledes udformet, de er i hvert fald ikke kvalitetsmæssigt bedre end et konventionelt udseende hjulsæt i samme prisklasse. Der er stort set kun Spinergy der ved alternativt materialevalg kommer til at skille sig ud designmæssigt uden at det koster på kvaliteten.
Referencer:
Jobst Brandt: The Bicycle Wheel, 3. ed. Avocet 1993.
