Les manivelles en Z sont-elles une bonne idée?

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Je suis tombé sur ce projet kickstarter , qui promeut une forme originale pour les manivelles:

manivelles en Z

Ils revendiquent un arc plus large de poussée utile pendant la rotation. Bien que leur point principal soit rendu théorique par les systèmes de détourage, je ne suis pas sûr de leur revendication en général.

Ceux-ci peuvent-ils vraiment avoir un impact positif sur la puissance / couple? Y a-t-il un risque dû à un stress accru sur certaines parties du corps?

parts crankset

— Agos
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Tout étudiant en physique connaissant la théorie derrière τ = rx F peut vous dire que le couple est indépendant de la forme du bras utilisé pour l'appliquer (seule la distance perpendiculaire à l'axe est pertinente). Ou vous pouvez faire cette expérience de pensée: Cette barre incurvée est rigide. Ajoutez une autre barre rigide entre la pédale et l'axe d'engrenage. La construction étant rigide et toujours rigide, aucun des composants ne pouvant se déplacer les uns par rapport aux autres, cela ne change rien. Retirez maintenant la barre incurvée. La construction est toujours aussi rigide qu'auparavant, la dynamique est inchangée.

— Joren

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Il me semble que même si leur théorie était correcte, ils voleraient juste de l' autre côté de l'arc, et le total serait le même.

— Random832

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Il vous permet définitivement de mettre votre orteil entre la manivelle et la roue de chaîne.

— artistoex

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Si j'étais obligé de choisir entre utiliser ces manivelles et me faire tatouer "je suis crédule" sur le front, je choisirais les manivelles, bien que l'effet des deux soit similaire.

— Kaz

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Les personnes qui les utilisent auront quelque chose de différent "tatoué" sur la tête lorsqu'ils découvrent la garde au sol réduite lorsqu'ils écrasent leurs vélos en dirigeant la roue avant dans la manivelle plus longue et lorsque la manivelle plus longue touche le sol dans les virages ou sur un terrain inégal.

— bmike

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Si l'aluminium est suffisamment rigide, cela ne fait aucune différence - la manivelle peut être de n'importe quelle forme (un disque, une forme en S, etc.), mais la relation entre les deux points de contact reste la même, et c'est tout ce qui compte.

Le seul effet que la manivelle pourrait avoir est d'ajouter un peu de ressort à la manivelle, ce qui pourrait être bon ou mauvais pour un démarrage efficace. Mais l'aluminium fait de mauvais ressorts, et s'il fléchit beaucoup, il se fatiguera bientôt et échouera.

Le risque pour vos parties du corps est coupé par des arêtes vives lorsque la manivelle tombe en panne.

— Daniel R Hicks
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C'est ma pensée aussi. Si la manivelle est rigide, la forme de la manivelle n'a pas d'importance. Regardez la vidéo à 0:52, où elle compare les deux manivelles de la même image avec la superposition verte. Regardez l'angle supérieur du couple Z et réfléchissez à la direction dans laquelle la force devrait être pour déplacer cette manivelle. Avec la position du pied sur le dessus de l'arc, appuyer sur la pédale tournerait les manivelles vers l'arrière, afin de les déplacer vers l'avant, vous devriez déplacer votre pied horizontalement vers le sol. Aussi, si vous voulez me convaincre, montrez-moi les données de l'étude universitaire.

— Kibbee

Je me demande s'il serait possible de fabriquer quelque chose de similaire en acier à ressort, pour réellement profiter de l'effet ressort? De plus, mon pantalon est déjà pris sur mes manivelles droites. Ces manivelles ont l'air terrifiantes.

— naught101

Je suis sûr que les gens ont essayé l'acier à ressort dans le passé - le vélo "moderne" existe depuis plus de 100 ans et à peu près tout a été essayé. Ce qui n'a peut-être pas été bien essayé, c'est un bras de manivelle légèrement élastique, contre un avec beaucoup de ressort. Mais avec une telle conception, vous avez du mal à tordre le bras et à armer l'angle de la pédale. De plus, il est très difficile de tester efficacement de tels appareils, en raison de l'effet placebo.

— Daniel R Hicks

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De plus, les ressorts ne sont jamais efficaces à 100%, vous obtiendrez donc une manivelle spongieuse et une (probablement petite) perte de puissance.

— freiheit

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Ajoutez le poids supplémentaire pour tout l'excédent d'aluminium et vous perdez tout avantage qu'ils essaient de vous vendre!

— BillyNair

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Les commentaires sur le projet Kickstarter ont quelques bonnes explications à la fois pourquoi la conception est effectivement identique à une manivelle droite et pourquoi le projet de faire des versions en fibre de carbone est dangereux.

Effet de levier maintenant: si vous avez essayé d'appuyer sur la pédale (comme indiqué dans la vidéo) alors qu'elle était exactement au point mort haut et arrêtée, peu importe qu'il s'agisse d'une manivelle normale ou du couple Z, il ne voudra pas bouger. Ce sont deux points rigidement attachés dans l'espace, peu importe ce que vous utilisez pour les connecter, la `` physique '' les traite comme s'ils étaient connectés par une barre droite.

Preuve simple: si vous reculez le couple Z de seulement 2 degrés avant le point mort haut et appliquez une force (vous pouvez essayer avec un poids plutôt qu'avec un pied pour le rendre scientifiquement valide), vous verrez qu'il ne bouge pas EN AVANT comme cela se produirait si votre manivelle fonctionnait comme vous le dites (en augmentant l'effet de levier à cause du virage), mais toujours en arrière exactement comme une manivelle normale.

Ça a l'air différent mais ça marche MÊME.

..et pourquoi c'est dangereux:

2) Vous ne pouvez absolument pas prendre une conception optimisée pour l'usinage "les mouler en fibre de carbone". La résistance du composite tissé est très anisotrope. Si quoi que ce soit, votre conception montrée dans votre image est plus faible, pas plus forte, que la pièce usinée, si elle est moulée en fibre de carbone (et par cela je suppose que vous voulez dire, "moulée en polymère moulé avec un placage en fibre de carbone sur la surface avant ).

Une véritable manivelle en fibre de carbone aurait la direction des fibres disposée (souvent à la main) de telle manière que la direction des fibres (ou direction des grains) s'aligne avec la force exercée sur la pièce. Donc, toute cette structure d'échelle que vous avez moulée dans la pièce, la rendrait beaucoup plus faible. Il aurait également des composants métalliques usinés posés dans la pièce et liés aux composites pour une surface de contact métal sur métal. Voir http://www.zipp.com/support/identify/carbon_cranks.php pour un exemple de la technique de construction - notez l'utilisation d'une araignée en aluminium à laquelle la manivelle est liée.

[...]

5) Enfin, et le point le plus inquiétant: vous avez affaire à un élément important de la transmission d'un vélo. Le mode de défaillance à ce sujet sera probablement le cycliste qui démarre et votre manivelle cède et se détache. Ce sont les éléments constitutifs d'un accident grave, et potentiellement mortel.

Les tests non destructifs et l'examen des matériaux composites ne sont pas une plaisanterie. Je peux vous assurer que les gens de Shimano et RaceFace ont des années d'expérience dans la construction, la validation et le test de structures composites qu'ils ont construites. Les modes de défaillance des matériaux composites sont également très différents de ceux du métal traditionnel - il y a très peu ou pas de déformation inélastique.

Le moule et la configuration que vous montrez sont bons pour produire des composants composites cosmétiques (comme la pédale d'accélérateur et de frein en "fibre de carbone" de mon copain). Une pièce de transmission essentielle à la mission, pas tellement.

Le commentaire complet mérite d'être lu.

— dbr
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Ce qui est intéressant, c'est que la personne qui a posté cela, "Terence Tam" est également sur la liste des contributeurs.

— Kibbee

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@Kibbee: vous ne pouvez pas publier à moins de revenir. Il a probablement soutenu un petit montant pour pouvoir avertir les autres, ce qui est plutôt altruiste de sa part.

— Roy Tinker

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@RoyTinker Je n'ai jamais utilisé Kickstarter auparavant, mais c'est un gros problème. Seules les personnes qui soutiennent (financièrement) un produit sont autorisées à en parler? Je suppose que vous ne voulez pas qu'une tonne de commentaires de qualité YouTube inonde chaque projet kickstarter, mais il faut une méthode pour que les gens discutent de la viabilité d'un projet avant de mettre leur argent en jeu.

— Kibbee

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@Kibbee: La plupart des projets autorisent 1 $ comme engagement minimum et vous n'aurez pas à le payer à moins que le projet n'obtienne un financement à 100%, donc ce n'est probablement pas un gros problème (bien que je convienne qu'il devrait y en avoir) manière de discuter de la viabilité sans avoir à mettre d’argent).

— Leo

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Ce n'est que le remaniement d'une idée très ancienne et horrible. Voir PMP Cranks et al .

Modifié pour plus d'informations:

RE: manivelles PMP

La réflexion d'un instant montre qu'une manivelle droite et une manivelle en L ont toujours la même relation entre les pédales, la chaîne et le pédalier. Ainsi, les manivelles L ne présentent aucun avantage. Et une manivelle en L a toujours plus de matière qu'une manivelle droite, elle est donc toujours désavantagée pour le poids, la résistance, la rigidité et / ou le coût.

Les manivelles PMP ont une araignée boulonnée à la manivelle droite, avec le cône carré formé des deux pièces. Le cône carré est lourdement chargé, et le faire en morceaux, en particulier avec quelques boulons légers pour les maintenir ensemble, est susceptible d'augmenter considérablement les charges et donc d'entraîner des défaillances prématurées. Il peut donc être imprudent de les monter, même pour la valeur artistique ou humoristique.

RE: manivelles Z Torque

La manivelle Z Torque parvient à prendre une mauvaise idée et à l'aggraver: la manivelle araignée n'est pas simplement boulonnée au bras droit. Au lieu de cela, il représente environ 1/3 du cône carré, tandis que le bras est l'autre 2/3. Cela place un joint au milieu d'un joint fortement sollicité - si fortement sollicité que les broches en acier trempé se brisent parfois ici.

Z-Torque a également beaucoup moins de garde au sol qu'une manivelle droite, beaucoup moins même qu'une manivelle PMP.

Et puis il y a ceci de leur propre vidéo :

Les participants ont atteint une consommation maximale d'oxygène, des puissances de sortie de pointe et des rendements bruts similaires avec les configurations de couple Z et de manivelle normale (tableau 1). De plus, les évaluations de l'effort perçu (RPE) à 150 et 200 W, la fréquence cardiaque (FC) à la puissance de sortie maximale, 150 et 200 W et la cadence à 150 et 200 W n'étaient pas significativement différentes. Cependant, les participants ont estimé que leurs efforts étaient considérablement inférieurs à la puissance de sortie maximale avec la manivelle Z-Torque.

Même leur propre étude et matériel n'ont montré aucune différence significative entre la manivelle Z et une manivelle normale. La notion "perçue" est erronée car il ne s'agit pas d'un test à l'aveugle / en double aveugle.

— Tha Riddla
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Si vous lisez le lien que j'ai fourni, vous trouverez également un lien supplémentaire vers des informations sur les manivelles de couple Z elles-mêmes. En dehors de toutes les autres données de physique fournies dans d'autres articles de cette question, la question de la garde au sol est énorme. Il y a beaucoup moins de garde au sol sur ces manivelles, ce qui fait que la pédale (ou un bras inouï) frappe une possibilité réelle et distincte, même pour le moindre virage.

— Tha Riddla

Un autre article sur l'histoire (le contenu chevauche votre lien): road.cc/content/feature/…

— armb

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Malheureusement, cela n'aide pas. Les exemples d'images montrent une méconnaissance de la mécanique classique élémentaire et plus précisément de la statique . Le moment, aka couple, est défini comme

M = F * d

où

F = the force applied
d = the perpendicular distance from the axis to the line of action of the force.

La forme de la manivelle n'a aucun effet non plus. Fest la force provenant de la jambe / du pied, et dest définie uniquement par la distance entre la pédale et le moyeu, multipliée par le sinus de l'angle entre Fet le vecteur défini par la pédale et le moyeu.

Dans le deuxième exemple d'image,

entrez la description de l'image ici

la main de poussée est trompeusement positionné vers l' avant afin que daugmente, et va augmenter moment. Cependant, la pédale est directement au-dessus du moyeu, donc pousser vers le bas crée toujours un moment zéro.

Si la manivelle est normale A, pensez-vous d' ajouter des armes Bet Cet ferait une différence (sauf l' ajout de masse)? Retirez A, et vous avez un système "en forme de Z".

entrez la description de l'image ici

— Joonas Pulakka
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La vôtre est ma réponse préférée. Je me souviens de cette question de couple de corps rigide de Statics in college. Le prof a imaginé une douzaine de modèles compliqués différents pour la même idée ... "la somme des forces est égale à zéro". Peu importe la forme du bras. (Sauf, bien sûr, que le poids de la nouvelle forme entraînera un couple négligeable dans cette position, mais cela sera remis à zéro par une position différente dans le cycle.) Bonne explication!

— Brian Genisio

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Il ajoute juste un poids supplémentaire et est probablement moins fiable en raison de la flexion accrue. Le «bras de levier» pour l'avantage mécanique est le même que pour un bras allant directement à la pédale. C'est comme ces publicités pour "l'amélioration masculine".

— David Winsemius
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Cette conception n'ajoute rien de nouveau, de nombreuses manivelles similaires à celles-ci ont été développées au cours des 100+ années de conception du cycle et toutes n'ont pas réussi à obtenir l'avantage de puissance supposé et à devenir courantes.

Achetez-le si vous aimez l'aspect et la sensation du flex au niveau de l'axe de pédale.

— Stu
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Non.

Vous avez moins d'espace pour que la roue avant tourne lorsque la partie la plus longue de la manivelle est horizontale par rapport au sol.
Vous avez moins de garde au sol lorsque la partie la plus longue de la manivelle est la plus proche du sol.
Le flex perd toujours de la puissance, et même si ceux-ci étaient parfaitement rigides, il n'y a pas d'avantage mécanique car la force n'est pas appliquée à l'extrémité du Z mais au même endroit qu'une manivelle traditionnelle.

Ces manivelles sont cependant parfaites pour les manivelles (personnes excentriques) ou les grattoirs qui veulent un peu de bling et ne se soucient pas de la sécurité ou de l'efficacité.

— bmike
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