B-S & Traction (WM)

En el blog he tratado el tema del Brake-squat en varias ocasiones, y creo que a estas alturas todo el mundo debería conocer mas o menos el funcionamiento de una suspensión en esta situación: Con un porcentaje superior al 100% la suspension se comprime, con un porcentaje inferior al 100% la suspensión se estira debido a la inercia del cuerpo y con un porcentaje inferior al 0% se estira aun mas (Inercia+BS)... En esta entrada sin embargo voy a intentar analizar el comportamiento de la suspensión en un momento crítico: el momento en el que perdemos traccion. 

La Friccion como ya sabeis depende de dos factores: el coeficiente de fricción (estático y dinámico) entre la cubierta y el suelo y el valor de la fuerza perpendicular al terreno. En el modelo que estoy utilizando el reparto de pesos entre la rueda delantera y la trasera es aproximadamente del 65-35%. Cuando frenamos la distribución cambia y parte del peso se translada a la rueda delantera (pasamos a un 40-60%, 30-70%, etc... todo depende de la capacidad de frenada del sistema), cuando perdemos tracción la frenada pasa a ser mucho menos efectiva por lo que parte de ese peso vuelve a la rueda trasera y gracias a eso muchas veces se vuelve a recuperar la tracción... Todo esto se ve afectado por el porcentaje de Brake-squat, ya que el peso sobre la rueda trasera no es el mismo con una suspensión extendida que con una comprimida.

El escenario del experimento como vais a ver es muy sencillo: es un tramo completamente llano con dos basculas colocadas a ras de suelo. La primera báscula tiene el mismo coeficiente de fricción que el suelo y la segunda tiene un coeficiente de fricción muy bajo, por lo que la rueda tiende a bloquearse con mucha facilidad. El experimento consiste en realizar una cuantas pasadas por encima de las básculas y medir el peso que cae en cada rueda mientras se realiza una frenada.


En la imagen anterior podéis ver el escenario y el resultado al realizar una pasada de prueba, sin tocar los frenos. La suspensión trasera se estabiliza en el primer segundo y no se vuelve a mover. El reparto de pesos como decía al principio es del 65-35% (110 y 70 Libras aproximadamente... el Dummy pesa poco). La rueda delantera pasa en primer lugar por encima de las básculas y la trasera pasa en segundo lugar. El modelo utilizado es una Kona Entourage con pinza de freno flotante. Esta configuración permite variar la posición de anclaje del freno flotante y modificar el porcentaje de Brake-squat de manera totalmente independiente del resto de parámetros.



En el video anterior podeis ver el resultado al realizar una pasada con el freno flotante en la posición de 5% de BS. El freno trasero empieza a actuar cuando pasan dos segundos, la rueda delantera pasa a soportar el 60% del peso y la suspensión trasera se extiende. Al llegar a la segunda bascula la rueda trasera se bloquea, el peso se desplaza y la suspensión se comprime de una manera progresiva. Una vez pasada la segunda bácula la rueda vuelve a ganar tracción, y la suspensión vuelve a extenderse.



En la imagen anterior podéis ver los resultados de cuatro pasadas de forma superpuesta. El anclaje del freno flotante varia en cada pasada y los porcentajes de Brake-squat se quedan en los siguientes valores: 5%, 55%, 95% y 155%. Lo mas sorprendente de estos resultados es el comportamiento de los modelos con un porcentaje de Brake-squat alto, en estos casos la rueda trasera pierde tracción de una manera muy brusca, y por eso la gráfica tiene un escalón. A la hora de recuperar tracción supongo que la situación es similar, un cuadro con un 100% de Brake Squat no necesita mover la suspensión para pasar de un estado a otro, pero el punto de contacto entre la rueda y el terreno si se ve afectado, por eso creo que es posible perder tracción de manera intermitente (Braking Bumps...). En un cuadro con un porcentaje de Brake-squat bajo la suspensión tarda un poco en reaccionar cuando se produce un cambio en el reparto de pesos y por eso creo que pierde tracción de una manera mas controlada... Avisa un poco al principio y cuando se va ya no vuelve. Otro aspecto importante es el tema de la geometría y la adaptación del Rider al sistema: Si tienes un cuadro con un porcentaje de Brake-squat muy bajo es bastante posible que acabes adoptando una postura mas retrasada para compensar el cambio en la geometría, al hacer eso se coloca un poco mas de peso en la rueda trasera y es mas dificil que la rueda acabe perdiendo tracción. En un cuadro con un porcentaje alto te puedes confiar demasiado, dejando el cuerpo mas centrado y perdiendo tracción en la rueda trasera mas facilmente...  

Un saludo.

9 comentarios:

Josep Barberà dijo...

Podemos deducir entonces, que la misma bici, bajando la misma pendiente por ejemplo de 45 grados y constante, deberemos tarar la horquilla delantera más firme en aquella que el BS estè sobre el 50%, que en la misma, pero que el BS este ajustado sobre el 100%?.

Lo digo para mantener constante en los dos casos el equilibrio geométrico.

Saludos.

Antonio Osuna dijo...

La diferencia yo creo que es muy pequeña y de todas maneras la busqueda de una horquilla que no se venga abajo en frenadas es un problema universal, eso es algo que le viene bien a todos los sistemas.

Un saludo.

Unknown dijo...

I think the results are clear. High AR only further complicates the problem of maintaining rear wheel traction during braking (a problem that exists for all bikes in hard braking situations) with an additional factor of rapidly changing downforce at the rear contact patch. That is not good for traction.

Antonio, a couple of questions:
1) Does the experiment include inertia effects from front braking as well as rear braking or just rear?
2) Can you confirm that the higher loads measured at the rear wheel during braking while traction still exists (grey scale) are associated with higher AR.

Also, based on what the experiment shows it would be interesting to know what happens in a pro-rise situation once traction has been lost. Would the return to traction and equilibrium be more gradual like the 5% AR graph, sharper like the other graphs or be quite different and more complicated?

Great experiment!

Cheers
Chris

Josep Barberà dijo...

La verdad es que si.
Uno esperaba unos resultados-diferencias más notorias entre unos valores bajos, y unos altos.
Intuyo que es en proporción mucho más importante llevar correctamente taradas las supensiones y los neumáticos, que elegir futura bici con un BS del 60%, o una del 95%.
Saludos.

Antonio Osuna dijo...

Hi chris,

1.In this experiment I'm only using the rear brake, it's easier that way and I really don't care about geometry on this one, it was all about contact patch forces.
2. Yep, higher B-S gives you a little bit higher loads, so you keep the Traction a bit longer, but when it goes, it's really fast.

I'm not sure about return to traction, My guess right know it's that it's the same graph mirrored, but I'm going to add another gray scale at the end to see how it works...

Best regards,
Tony.

MrBlackmore dijo...

Magnífico el análisis!!! Supongo que este efecto se verá amplificado si tenemos en cuenta la horquilla. Por otro lado, hay entre 1 y 2 cm de diferencia entre los distintos BS,lo cual se debería notar en marcha (pero sería bloqueado la rueda) así que si vas relativamente suave será imperceptible.
Estaría bien ver como se recupera la tracción Antonio, me parece curiosísimo ese escalón, aunque no es lo ideal.
Josep lo mejor es bajar sin frenar como los pro, lo importante es el indio! xD

Saludos

Antonio Osuna dijo...

He añadido una imagen mas y hay se ve bien lo que comentaba, a la hora de recuperar tracción la gráfica es mas o menos simétrica.

Un saludo.

Unknown dijo...

Yes, the results of the third scale too, are interesting, even if not as dramatic as as the second scale (blue).

I think these results draw our attention to the problem of transient forces at the rear tyre contact patch during braking. And this turns out to be an important piece of the puzzle of why braking neutrality, which seems attractive in principle, turns out to be underwhelming in practice.

A hasty scan of the results of the experiment can be thought to lend support to the plausibility of the goal of braking neutrality, after all, before during and after the slide it is the 95% and 150% AR bikes that achieve (slightly) increased pressures at the rear contact patch.

But that would be the wrong way to read the results. First, the downforce at the contact patch may be a little greater for the high AR bikes but the difference is not notable. Second, it is better to consider traction as always problematic when braking. If that is the case, then introducing addition factors that imperil traction - and rapid transient forces at the contact patch is one of these - can hardly work to the benefit of traction.

Also, as we develop a more complete picture of the factors that imperil traction - bumps, dips, inertial effects while climbing or descending hills etc. - it would be reasonable to expect that there would be some compounding of these effects. In general, where a traction decreasing factor can be eliminated from this complex interaction of factors it would make sense to do so. A lower AR % means that transient forces are more gradual and controlled and thus less likely to be a cause of a loss of traction.

Does this mean an AR % of around 0% will be best? It would be necessary to factor in the other mentioned elements before we could say that. I expect that the impact of front braking especially will turn out to be a major influence on transient forces.

Once all the relevant factors are taken into account, whatever AR levels help i) keep transient forces gradual while maintaining ii) the greatest downforce at the contact patch that is consistent with well controlled transient forces will tend to be best.

Un saludo
Chris

Unknown dijo...

Antonio,

The inquisitive Ken Sasaki long ago indicated that he considered answering the question of whether braking neutrality was a sound design goal or not one of the highest importance. His many critics seemed to dismiss his curiosity as a sign of innocence because "everybody knew high brake squat was no good for bikes".

Personally, I liked KS's rationalist approach. He wanted to know, if the intuitively attractive goal of braking neutrality isn't right, then why isn't it right?

The beauty of what you have done here, Antonio, is that you have taken several steps towards providing a genuine answer to the question KS asked. I have heard murmurings of the approach you have used but I haven't seen any quantitative demonstration like this before. It's a genuine achievement.

Gracias
Chris

 

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