המדריך המלא לגיאומטריית אופניים

מורה נבוכים למרכיבי הגיאומטריה

כתבו: אריק פלדמן שחר מיליס   גרפיקה: פיטר שטרנס

גיאומטריה על פי ויקיפדיה היא ענף של המתמטיקה העוסק בצורות ובמבנים, ובהם הישויות נקודות, קווים ישרים, עקומות, משטחים ופאונים….איך ומתי הפך המושג חסר השיק והמשמים הזה, לאחד ממטבעות הלשון הנפוצות ביותר במלל האופנים האין סופי? Well חברים זה קרה די מזמן, ולא בכדי! גיאומטריית האופניים הינה אוסף המידות, החתכים והזווית של ערמת הצינורות אשר במעשה קסם הופכת לשלדת אופניים. הגיאומטריה היא האחראית והמשפיעה יותר מכל על אופי האופניים, עיצובם ועל סך הרגשות/ תמורות שהרוכב יקבל מהם. לא החלקים, לא חומר השלדה ובטח לא מהלך המתלים יקבעו יותר מהגיאומטריה אם האופניים יתאימו ל XC, מרתון, גראבל, דאון היל או אנדורו- למרות שלאחרונה הגבולות הברורים לכאורה, מטשטשים מאוד. יצרני אופניים עושים ימים כלילות בניסיונות למצוא את גאומטרית הזהב, (ספויילר- אין כזאת) או לפחות תאוריות שישלבו ככל הניתן בין נוחות, יעילות מתלה, הנאה, ביטחון וניצולת מקסימלית של כוח הרוכב בכל אחד מהז'אנרים המקובלים. הניסיונות לא מפסיקים, ומדי פעם תאוריה כזאת או אחרת מאומצת ע"י היצרנים כגיאומטריה התורנית העדכנית. בסדרת מאמרים שתפורסם כאן, נעסוק במגוון סוגיות הנוגעות לגאומטרית האופנים. המאמר הראשון הוא למעשה סקירה קצרה ובסיסית על המרכיבים העיקריים בגיאומטריית האופניים, מה תפקידם וכיצד הם משפיעים על האופניים/ רוכב.

Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

מושגי יסוד בגיאומטרית אופנים שרצוי שתדעו- התחילו לשננן

אורך צינור האוכף Seat tube length

אורך צינור האוכף מכתיב את גובה הרוכב המקסימלי והמינימלי, מה שהופך אותו לנקודת התייחסות בסיסית וחשובה בעת השוואת גאומטריות.

geo
צינור האוכף נמדד ממרכז הציר המרכזי עד החלק העליון של צינור האוכף

אורך צינור האוכף מגדיר למעשה את גודל האופניים בצורה מדויקת יותר מאשר המידות המקובלות סמול מדיום לארג' וכו'. זה נובע מהעובדה המאוד פשוטה כי הוא מכתיב את גובה המינימום והמקסימום של האוכף, ומכאן את גובה הרוכב אשר יכול לדווש בנוחות על האופניים, וכמה נמוך הוא יכול להוריד את האוכף לטובת ירידה.

ישנם הבדלים גדולים בממדיי צינור האוכף בין דגמים שונים על אותה מידה, לכן בבחירת המידה הנכונה יש משמעות גדולה לאורך הצינור בעיקר על התנועה של הרוכב על האופניים. גם אם כל נתוני הגיאומטריה יתאימו לכאורה לסגנון הרכיבה באופן מושלם, אך צינור האוכף יהיה ארוך מידי, האופניים כנראה לא יתאימו.

יחד עם זאת, קשה לקבל החלטות על סמך הנתון הזה, מכיוון שאורך הצינור הנמדד מהציר המרכזי לא בהכרח משקף את מהלך מוט הכיסא האפשרי. חלק מצינורות האוכף מכופפים או מובילים ציר מתלה ועל כן מגבילים את תנועת המוט או חסומים.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

אורך צינור עליון אפקטיבי Effective top tube length

אורך הצינור העליון מתייחס להתאמת האופנים לרוכב בעת ישיבה על האוכף במצב דיווש

geo2
אורך הצינור העליון נמדד ע"י קו אופקי דמיוני העובר בין מרכז צינור הראש למרכז מוט האוכף.

מידת הצינור העליון האפקטיבי (ETT) מספקת מושג טוב יותר איך ירגישו האופניים כאשר הוא ישוב באוכף במצב של דיווש. האם ירגישו צפופים או מרווחים. למידת הסטם והכידון יש השפעה ניכרת על כך, אך הבסיס למדידה הוא בשלדה. בעבר אורך הצינור העליון קבע כמעט בבלעדיות את מידת האופניים לגובה הרוכב, היום נראה שהוא איבד את הבכורה לריץ'.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

ריץ' Reach

אחד מנתוני ההתאמה החשובים ביותר של הרוכב לאופניים, אם לא ה..!

geo4
המרחק האופקי הנמדד מהציר המרכזי למרכז החלק העליון של צינור הראש.

מכלל נתוני הגאומטריה הנפוצים/ מקובלים, הריץ' ייתן לכם את האינדיקציה הברורה ביותר אם הגאומטריה תתאים לכם. הוא יגדיר אם האופנים יהיו מרווחים דיו בשבילים כשאתם עומדים על הפדלים. (אורך הסטם צריך להילקח בחשבון כמובן) הריץ' קשור באופן ישיר לנתון הסטאק (גובה הכידון)- ככול שהסטאק גבוה יותר הריץ' יתקצר. אבל זהו נתון נזיל מאחר ואת הסטאק אפשר לשנות ע"י ספייסרים מתחת לכידון וזוויות הכידון עצמו. בהמשך נביא מאמר שיעסוק בהבדל בין אורך הצינור העליון לבין הריץ' בבחירת גיאומטריה.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

סטאק Stack height

המידה הקובעת את גובה הכידון המינימלי ביחס לציר המרכזי. היא קשורה באופן ישיר לריץ'.

geo3
המרחק שיוצר הקו הדמיוני האנכי המשורטט ממרכז הציר המרכזי למרכז החלק העליון של צינור הראש.

נתון זה קובע כמה נמוך ישב הכידון ביחס לציר המרכזי/ הגובה המינימלי של הכידון. כאמור נתוני הסטאק יושפעו באופן ישיר מהכידון עצמו (רייז או שטוח) וגובה הספייסרים מתחת לכידון.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

אורך תומכת השרשרת chainstay length/ Rear-centre

אורך תומכת השרשרת, בשילוב עם הפרונט סנטר, יקבע את האיזון הטבעי של האופניים

geo8
המרחק האופקי הנמדד ממרכז הציר המרכזי למרכז ציר הגלגל האחורי

לרוב הפרונט סנטר ארוך יותר מהריר סנטר (תומכות השרשרת), לכן מרכז הכובד באופני הרים נמצא בחלקים האחורי של האופנים. מרכז הכובד משתנה תדירות ברכיבה ע"י התנועה של הרוכב על האופנים והעברות המשקל מלפנים לאחור וההפך. היחס בין הפרונט סנטר לרר סנטר הוא זה שמגדיר את מרכז הכובד הטבעי של האופנים (נק' המוצא) וישפיע באופן ישיר על שפת הגוף (העברות המשקל) של הרוכב.

תומכת שרשרת ארוכה יותר תקל על השגת חלוקת משקל מאוזנת יותר, תפעיל יותר משקל על הגלגל הקדמי ולכן תייצר יותר אחיזה בסיבובים פתוחים ותשפר היגוי  בטיפוס. בירידות תלולות חלוקת המשקל משתנה לכיוון הפרונט, כך שציין סטי ארוך לא תמיד מועיל כפי שנהוג לחשוב. ציין סטיי קצר יקל מאוד על תמרון האופניים בשינויים כיוון תכופים ובסיבובים צפופים. הוא גם יקל מאוד על הרמת גלגל קדמי אבל יקשה יותר על איזון מרכז הכובד של הרוכב על האופניים במהירויות גבוהות. באופני 29 שיוצרים סרבול מסוים מעצם גודלם של הגלגלים, אורך תומכת השרשרת הינו מרכיב קריטי ביותר ביכולת התמרון של האופניים ולכן הנטייה של היצרנים היא להקדיש משאבים רבים בתכנון הגאומטריה על מנת לקצר את תומכת השרשרת ככל הניתן. אבל רצוי לא להגזים בטח ובטח ביחס לפרונט סנטר!!


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

בסיס גלגלים Wheelbase

בסיס הגלגלים לרוב מקושר עם יציבות האופניים. ככל שבסיס הגלגלים ארוך יותר משקל הרוכב יחולק טוב יותר בין צירי הגלגלים.

geo9
המרחק האופקי הנמדד בין ציר הגלגל האחורי לציר הגלגל הקדמי.

ככלל, ככול שבסיס הגלגלים ארוך יותר, כך משקל הרוכב פחות ישפיע על התנהגות האופנים בבלימה ובשטח טכני- כלומר היציבות תגדל. מצד שני בסיס גלגלים ארוך יהפוך את האופנים לארוכים ופחות מתמרנים- טנק. זוהי התפיסה הכללית הבסיסית, אך היא מושפעת מאוד מהיחס שבין הפרונט סנטר לציין סטיי. כלומר דגמים בעלי בסיס גלגלים זהה, אך נתוני פרונט סנטר שונים, בהכרח יתנהגו אחרת.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

פרונט סנטר Front-center

מידת הפרונט סנטר תשפיע על המרחק של מרכז הכובד שמייצר משקל הרוכב מציר הגלגל הקדמי.

geo7
המרחק האופקי הנמדד ממרכז הציר המרכזי לציר הגלגל הקדמי.

ככול שמידת הפרונט סנטר ארוכה יותר, פחות משקל יופעל על הגלגל הקדמי והיציבות בסיבובים עלולה להיפגע. אך במצבים של בלימה חזקה או באמפים גבוהים האופנים ירגישו יותר יציבים. נתון זה יחד עם אורך תומכת השרשרת מאוד משפיע על מרכז הכובד ועל יכולת התמרון של האופניים, לכן למרות שנהוג לייחס חשיבות יתרה לאורך תומכות השרשרת, רצוי לבדוק אותו ביחס לפרונט סנטר על מנת לקבל את האינדיקציה הנכונה ליכולת התמרון.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

גובה ציר מרכזי Bottom-bracket height

גובה הציר המרכזי מהקרקע, יקבע את מיקום מרכז הכובד של הרוכב וישפיע באופן ישיר על יציבות/ אחיזה האופנים ויכולת הסיבוב שלהם.

geo10
המרחק האנכי הנמדד מהקרקע למרכז הציר המרכזי של הקראנק.

גובה הציר המרכזי משפיע באופן ישיר על גובה מרכז הכובד של הרוכב. ככל שהוא נמוך יותר, האופניים ירגישו יציבים יותר בסיבובים, בבלימות חזקות ובירידות תלולות.

החיסרון הבולט של ציר מרכזי נמוך הוא פדלים נמוכים וסכנה של פגיעה באלמנטים על הקרקע.

גובה הציר המרכזי מושפע מאוד מהמתלה ומתנועת הרוכב, לכן אופנים בעלי מהלך מתלה ארוך, לרוב יקבלו גובה ציר גבוה יותר ע"מ להתמודד עם שינויים דינמיים אלו. בכל מקרה גובה ציר מרכזי הוא דבר שנלמד ע"י הגוף, כלומר, לרוב אחרי מספר רכיבות, הרוכב ידע בדיוק איפה נמצאים הפדלים והסגנון שלו ישתנה בהתאם- פחות דפיקות פדלים על סלעים…


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

זווית ראש Head angle

זווית הראש תקבע עד כמה יציבים יהיו האופניים בירידות תלולות, עד כמה אוחזים בעליות תלולות ועד כמה היגוי האופניים יהיה מהיר ומגיב.

geo12
הזווית של צינור ההיגוי של המזלג הנמדד ביחס לקרקע.

זווית הראש משפיעה על האופניים בשני אופנים חשובים:

  1. זווית הראש משפיעה על המרחק שבו ציר הגלגל הקדמי יושב ביחס לכידון. ככל שהזווית תהיה מתונה יותר, מרחק זה יגדל (מבלי לתחשב בנתוני אופסט, כידון סטם וכו') וישפיע על יציבות האופניים בירידות תלולות (פחות חשש לעוף קדימה), אבל יפעיל פחות לחץ על החלק הקדמי בעליות ובסיבובים פתוחים בהם נדרשת יותר אחיזה על הגלגל הקדמי.
  2. זווית הראש תשפיע עד כמה חד/ עצל, איטי/ עצבני יהיה ההיגוי של האופניים. זאת הסיבה כי אופניים עם זווית ראש מתונה יחסית (אנדורו, דאון היל) ירגישו יותר עצלים בסיבובים, ואופני XC ירגישו יותר עצבניים.

Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

זווית מוט כיסא אפקטיבית Effective seat tube angle

זווית הכיסא האפקטיבית משפיעה על מיקום מרכז הכובד של הרוכב ביחס לפדלים וליעילות הדיווש.

geo14
הזווית הנוצרת מקו דמיוני המחבר את הציר המרכזי למרכז קצה צינור האוכף כשהוא נמצא בגובה הסטאק.

יש להבדיל בין זווית הכיסא בפועל (actual) לזווית האפקטיבית. באופני שיכוך מלא מודרניים הזווית בפועל היא נתון פחות חשוב בגלל מניפולציות בצינור האוכף (הזווית תשתנה בהתאם לאורך צינור האוכף). הזווית האפקטיבית הוא הנתון היחיד בו יש להתחשב בבחינה של גיאומטריה לעומת הצרכים. זהו אחד הנתונים החשובים ביותר בגאומטרית האופנים, במיוחד במה שנהוג לכנות בימים אלו" גיאומטריה מודרנית" (long, low and super slack). זווית הכיסא (האפקטיבית) נותנת את האינדיקציה המוחשית של מיקום רגלי הרוכב ביחס לפדלים במצב של ישיבה, ומכאן תשפיע על יעילות הדיווש. ככל שהרוכב ימוקם יותר מעל הקראנק, כך תעלה יעילות הדיווש שלו. בגיאומטריה המודרנית העדכנית הצינור העליון התארך באופן משמעותי (Long), מה שאפשר ליצרנים מסוימים להקצין את זווית האוכף ולהעמיד אותה על 76-79 מעלות לעומת 72-73 מעלות בעבר הלא רחוק ואף פחות מזה כמה שנים קודם לכן. כאשר זווית מוט האוכף בפועל שונה מהזווית האפקטיבית, לגובה הכיסא במצב הפידול השפעה על הזווית האפקטיבית. לדוגמא: רוכב בעל מבנה גוף פחות שגרתי (תמנון…) עם רגלים ארוכות יחסית, יקבלו זווית אפקטיבית שטוחה יותר לעומת רוכב באותו גובה עם מבנה גוף סטנדרטי. כמו כן, הזווית האפקטיבית מושפעת בקצוות גם ממיקום האוכף, לכן בעת בחינת הגיאומטריה יש להוסיף לנתון הבסיסי את השינויים הקטנים של הזזת האוכף וגובה הכיסא.

geo13
זווית מוט הכיסא בפועל הנמדדת ביחס לקרקע

Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

טרייל- Trail

ה Trail ישפיע על ההיגוי והיציבות של האופניים במהירויות שונות

geo16
ה Trail הוא המידה האופקית הנוצרת בין ציר הסיבוב של המזלג על הקרקע לבין האנך מציר הגלגל הקדמי.

מקור השם הוא מכך שהצמיג עוקב אחר ציר ההיגוי. ככלל, טריל גדול יותר יהיה יציב יותר במהירות גבוהה וייצור היגוי מאד מגושם במהירות נמוכה. וטרייל קצר יותר יתן היגוי מדוייק מאד בטיפוס ובמהירות נמוכה אך היגוי "עצבני" ופחות נשלט במהירות גבוהה. את הטרייל יש להתאים לפי סוג האופניים והמהירות הטבעית של אותו זוג אופניים. שלושת הגורמים המשפיעים על הטרייל הנם גודל הגלגל, זווית הראש והיסט המזלג.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

היסט מזלג- Fork offset

ה offset של המזלג ישפיע על ה Trail ועל תחושת ההיגוי של האופנים

geo15
ה offset הוא המידה הניצבת הנוצרת בין ציר הגלגל הקדמי לציר הסיבוב של המזלג.

 את האופסט מיצרים ע"י הסתה של כתר המזלג (הקראוון) ביחס לציר הגלגל. תפקידו הוא לפצות של עצלות בהיגוי לרוב כפועל יוצא מזווית ראש מתונה יחסית. אחד היצרנים הראשונים ש"שיחק" עם האופסט היה גרי פישר עם גאומטרית ה G2 אשר חלחלה בהמשך לכל דגמי 29 של טרק וליצרנים אחרים. לאחרונה בעקבות גל "הגאומטריות המודרניות" (long, low and super slack) של מספר יצרני אופניים בולטים בעיקר בתחום הטרייל והאנדורו אשר הקצינו את זווית הראש בראשם טרנזישיין וספשלייזד שהיו הראשונים ליישם אופסט 42 מ"מ, יצרני המזלגות מוציאים היום מזלגות עם מגוון אופסטים על מנת לתאום לגאומטריות השונות של האופנים. 37 ו 44 מ"מ במזלגות 27.5, ו 42 או 51 מ"מ במזלגות 29. לרוב אופסט גדול יותר יגדיל את הטרייל ויהפוך את ההיגוי למהיר וחד יותר כאשר צריך לפצות על זווית ראש מתונה במיוחד, שלה כאמור יש יתרונות מסוימים בפני עצמם. אופסט קצר ייתן יציבות גבוהה יותר בסיבובים תלולים וצפופים וכמובן בשטח טכני מלא מהמורות. ככלל השימוש באופסט מוגדל צריך להיות זהיר, הוא הכרחי כאשר יש צורך מסוים בפיצוי על קשיים בהיגוי ולא הכרחי ואף מפריע כאשר אין התאמה לזוית הראש ולטרייל.


Matzman 7.19  1070×200
טרק קדימה 1070×200
Matzman 6.19  1070×200
DAA 6.19 1070×200
DAA 6.19 1070×200
Matzman 7.19  1070×200
DAA 7.19 1070×200

סיכום

כאמור הגיאומטריה היא אחד המרכיבים החשובים ביותר בבחירת האופנים, יש שיגידו המרכיב החשוב ביותר. עכשיו כאשר אתם שוחים במושגי הגיאומטריה הבסיסיים, ואתם יודעים מה משמעותו של כל רכיב ומה השפעתו, תוכלו לכאורה לבחור יותר נכון את האופניים הבאים שלכם. אך שימו לב, למרות הנתונים המספריים היבשים והשפעתם המוחלטת על הרוכב (לכאורה), בתוך נתוני הגיאומטריה ניתן לעשות אין סוף מניפולציות שמשנות לחלוטין כל תפיסה מקובלת. חלק מהמניפולציות עובדות לטובת רוכבים מסוימים וחלק פחות, לכן בדיקה פיסית בצורת רכיבת מבחן אחרי שנבחרו מועמדים פוטנציאליים, היא בלתי נמנעת. בכתבות הבאות נעסוק בהיבטים אחרים וחשובים מאוד מתחום הגיאומטריה. במאמר הבא: המלחמה על הצ'יין סטיי.

כתבות נוספות