Aki életében ült már egynél több kerékpáron, annak bizonyára feltűnt, hogy milyen jelentős eltérések lehetnek két látszólag egyformának tűnő bringa viselkedése között. Ezen belül talán a legszembetűnőbb különbség az egyes gépek irányításának jellege terén tapasztalható. Vannak kerékpárok, amelyekkel – némi túlzással persze – akár egy apró, óvatlan mozdulat következtében is az árokban találhatjuk magunkat, míg másokkal egyenes vonalban kikerekezhetünk a világból, csak éppenséggel befordulni ne kelljen velük sehol… Mi a magyarázat ezekre a jelenségekre? Melyek azok a paraméterek, amelyek leginkább befolyásolják a kerékpár irányítását? Végül a címben feltett kérdés: mi a szösz az utánfutás? Ezúttal ezekre a felvetésekre keresem a választ…

Pályaversenyzők serénykednek a bécsi velodromban. A pályabringák meredek fejcsőszöggel és csekély előrehajlású villával épülnek… No de mennyire meredekkel? És mennyire csekély az az előrehajlás? …és mihez képest?

Az utánfutás értékét befolyásoló egyik tényező a kerék átmérője. Pontosan ezért előre bocsátanám, hogy ebben a cikkben kizárólag a 700C-s (avagy 622-es, illetve 27”-os) kerékmérettel fogok foglalkozni, mellyel napjainkban szinte az összes országúti, pálya, trekking, krossz és ciklokrossz bringát szerelik, szingós és peremes változatban egyaránt. Ennek leszögezése azonban csupán az elvégzendő számítások szempontjából lényeges, hiszen azok az alapvetések, amelyek itt összegyűjtésre kerülnek, bármilyen kerékméretű bringára érvényesek. Pontosan ezért, aki más szakágban mozog, az is nyugodtan olvasson tovább, legfeljebb a saját szakága által támasztott irányítási követelmények fényében fogadja be az itt leírtakat. Akinek a téma első nekifutásra túlságosan megfoghatatlannak tűnik, az előtte olvassa el Márkus János kollégánk geometriai alapfogalmakkal kapcsolatos cikkét is.

Mi is az az utánfutás?

Mindenekelőtt egy definíció következik, ehhez Sheldon Brown-t, a közismert amerikai kerékpáros szakírót hívnám segítségül:
„Az utánfutás a kerék és az útburkolat érintkezési pontjának a távolsága a fejcső tengelyének az útburkolatra vetített metszéspontjától. Az utánfutás mértékét három paraméter határozza meg: a fejcsőszög, a villa előrehajlása és a kerékátmérő. Az utánfutás a kerékpár irányítását befolyásoló legfontosabb paraméter.”

A könnyebb értelmezés érdekében készítettem az alábbi ábrát, remélem így már világos, hogy miről beszélt az azóta már sajnos elhunyt Sheldon Brown. A villa előrehajlását a külföldi szakzsargon „rake” avagy „fork offset”, míg az utánfutást „trail” néven emlegeti. A „villa előrehaljása” kifejezés első hallásra megtévesztő lehet, hiszen nem a villaszárak alakjára utal (mivel egy egyenes szárú villának is van előrehajlása, csak ezt a vállba ferdén beoltott szárak segítségével generálják), hanem arra, hogy mekkora a távolság a fejcső tengelyvonala és az ezzel párhuzamosan az első tengelyen át húzott egyenes között.

Az utánfutás geometriai értelmezése

A továbbiakban kísérletet teszek arra, hogy feltárjam, mit és hogyan befolyásol az utánfutás, valamit, ennek milyen szélsőértékek közé kell esnie ahhoz, hogy a bringa úgy működjön, ahogyan azt szeretnénk. Hogy mennyire nem lesz egyszerű dolgom, azt talán jól jellemzi a témával kapcsolatosan Merényi Dániel vázépítő kisiparos összegzése:
„Szerintem a lényeg az, hogy egy megfoghatatlan dolgot kergetünk a bicikli elejével, ez pedig a kiszámítható kormányzás.”

Sebaj, azért próbáljuk meg minél pontosabban körülírni a megfoghatatlant…

Mit befolyásol az utánfutás?

Első körben megnéztem, mit találhatunk e témakörben az interneten. Hasznos dolog, hogy más járművek kapcsán is előjön a fogalom, így elindulva az autóktól, a motorkerékpárokon át, majd a külföldi kerékpáros szakirodalomból csemegézve végül csak eljutunk a hazai bringás forrásokig.

Az utánfutásról az autók futóműve kapcsán így ír az autofitt.hu:
„Ha az utánfutás értéke túlságosan nagy (pozitív): nagy kor­mány­zási erő-szükséglet, ha az utánfutás értéke túlságosan kicsi (negatív): rossz kormány-visszatérítő hatás, gumiabroncs élettartam csökkenés (…tapasztalható).”

Ez tulajdonképpen igaz a kerékpárokra is, a különbség annyi, hogy a bringákon kizárólag pozitív utánfutás értékekkel találkozhatunk. A motorkerékpárok kormányműve jellegét tekintve viszont teljesen megegyezik a kerékpáréval, az eltérés mindössze annyi, hogy a villa előrehajlását nem a villaszár alakításával érik el, hanem a dupla villavállon belüli hatásvonal-eltolással oldják meg. Éppen ezért a motoros szakirodalomban az utánfutásról írottak minden tekintetben igazak a kerékpárokra is. A témáról így értekezik a motorrevu.hu:

„A manőverező képesség és a menetstabilitás közti egyensúly csak akkor valósulhat meg, ha a kormánynyak szöge és az első kerék ezáltal is befolyásolt utánfutása megfelelő:
1. Ha a motor eleje túl alacsonyan van, a kormánynyak szöge és az utánfutás úgy változik (a szög nő, az utánfutás csökken), hogy a motor nagyon könnyen manőverezhető, viszont instabil lesz.
2. Ha a motor eleje túl magasan van, a kormánynyak szöge és az utánfutás úgy változik (a szög csökken, az utánfutás növekszik), hogy a motor manőverező képessége romlik.”

Sheldon Brown ezt tartja az utánfutás hatásairól:
„Minél nagyobb az utánfutás, annál jobb a kerékpár egyenesfutása. A nagy utánfutással rendelkező kerékpár nagyon stabil és könnyű a kormány elengedésével egyenesben tartani. A kisebb utánfutással rendelkező bringák jobban manőverezhetők és érzékenyebb kormányzásúak.”

Nagy Sándor, több hazai nyomtatott kerékpáros alapmű szerzője eközben azt írja ugyanerről a „Kerékpárosok könyve” című munkájában:
„Az iránystabilitás annál nagyobb, minél nagyobb a kerék utánfutása és – mivel a kerékpár lendülete együtt nő a sebességgel – minél nagyobb a sebesség. (…) Az iránystabilitás és a manőverezhetőség ellentétes követelményt támasztanak a vázgeometriával szemben. Emiatt a tervezők kompromisszumra kényszerülnek.”

Az utóbbi idézetnek különösen érdekes a két utolsó mondata…

Mennyi az annyi? – amit a szakemberek állítanak

Milyen kompromisszumokkal lehet megfelelni két egymásnak ellentétes követelménynek? Milyen értékek között mozoghat az utánfutás? Milyen viselkedéshez milyen számérték tartozik?

Azt eddig talán sikerült tisztába tenni, hogy mi is az utánfutás, valamint mit és hogyan befolyásol. Most viszont arra keresném a választ, hogy melyek az utánfutás ideális értékei. Erről a következő információkat sikerült gyűjtenem:

Először ismét Nagy Sándor idézném:
„A gyakorlatban a kormánytengely szögét és a villa hajlatát úgy kell összehangolni, hogy a kerék utánfutása 4 és 7 cm közé essen.”

Hogy az élet ne legyen ennyire egyszerű, Dario Pegoretti olasz vázépítő mester így vélekedik az utánfutásról és annak értékéről:
„Az utánfutás nem más, mint a fejcső tengelyének meghosszabbítása továbbá az első kerék tengelyéről a talajra vetített merőleges közötti távolság. Ha ez az érték 50 és 55 milliméter közé esik, akkor a kerékpár irányítása úgymond „neutrális”. Ha ennél kisebb, kevesebb – lásd egyes pályavázaknál -, akkor „idegesebb” vagy inkább „agilisabb”. Ha ennél több, akkor „lomha”, illetve szebben fogalmazva „biztosabban egyenesfutású” a jelzett egység.”

Egy neutrálisat legyen szíves! – félkész vázak Dario Pegoretti műhelyében

Tarapcsák Miklós (Pajti bá), a régi hazai vázépítők egyik utolsó aktív tagja nem bonyolítja ennyire túl:
„Az utánfutás 6 cm körül kell, hogy legyen. Ennek érdekében ahogyan a fejcsőszög változik, a villa előrehajlását is változtatni kell…”

David Moulton amerikai vázépítő álláspontja az előző két vélemény keveréke:
„Azoknak a vázaknak, amelyeket a hetvenes években építettem, az utánfutása 63 mm körül volt. Kísérletezgettem nagyobb utánfutással is, de úgy éreztem, hogy azok a bringák túl lassú kormányzásúak lettek, illetve hegymenetben és sprinteknél hajlamosak voltak a „kóválygásra”. Úgy tűnik, hogy egy átlagos, 73 fokos fejcsőszögű versenygép esetében az utánfutás ideális értéke valahol 50 és 63 mm között van.”

Az amerikaiak szeretik nevén nevezni a dolgokat, így a Calfee Design vázmanufaktúra honlapján intervallum helyett konkrét értéket kapunk az ideális utánfutásra:
„Az országúti kerékpárok villájának előrehajlása 40 és 55 mm között változik, ez a fejcsőszög függvényében 50 és 63 mm közötti utánfutás értékeket eredményez. Sokak szerint az 57 milliméteres utánfutás ideális kombinációját adja a stabilitásnak és az agilis viselkedésnek. Ennél nagyobb utánfutás nagy sebességnél jól jöhet, (például a motorkerékpárok utánfutása 80 mm körüli), viszont alacsonyabb sebességnél lomhává teszi a gép kormányzását.”

Vajon hol van az igazság? Egyáltalán lehet-e konkrét értékeket, határokat, intervallumokat megadni?

Mennyi az annyi? – saját tapasztalatok

Az előzőekben leírtakhoz talán három személyes tapasztalatot tennék hozzá.

A nagy sorozatban gyártott karbon vázak esetében nagyon népszerű a 72 fokos fejcsőszög. Talán azért, mert egy olyan „szélsőségek nélküli, nagyjából mindenre jó”-jellegű paraméter. Nem túl meredek, de nem is túl lapos, lehet belőle némi kompromisszummal kicsi és nagy vázat egyaránt építeni. A későbbiekből ki fog derülni, hogy a villa előrehajlás finomhangolásával lehet ezzel a fejcsőszöggel is mindenféle viselkedésű vázat gyártani, de a gyakorlatban nem ez történik. A manapság sorozatban gyártott országúti gépekbe vázmérettől függetlenül szinte kizárólag 45 mm körüli (42-45 mm) előrehajlású standard villák kerülnek. A 72 fok / 45 mm előrehajlás 61,5 mm-es utánfutás értéket ad, ha az előrehajlás csökken, ennél is nagyobbat. Ezek a vázszettek irányítás és viselkedés tekintetében, ha nem is lomhák, de leginkább olyan semmilyenek, számomra kicsit döglöttnek tűnnek. Ennek ellenére megdöbbentő, hogy mennyire sok gyártónál találkozhatunk a 72 fok / 45 mm kombinációval. Ebből következik, hogy eddigi tapasztalataim alapján úgy gondolom, általános országúti sport- és versenyhasználatra, mezőnyversenyzésre a 60 feletti utánfutás nem az igazi. Jól jöhet viszont időfutam gépek esetében, ahol a könyöklő elfoglalt pozícióban nem árt egy kis plusz iránystabilitás.

Amikor a tervezők kompromisszumokra kényszerülnek: pályabringa 72 fokos fejcsőszöggel

A másik szélsőérték is érdekes azonban. Dave Moulton szerint a harmincas években az általánosan elfogadott vázépítési gyakorlatban a 71 fokos nyeregvázcső- és a 73 fokos fejcsőszög volt az általános. A manapság is teljesen közkedveltnek számító fejcsőszög érték mellé viszont brutális, olykor akár 90 mm-es villa előrehajlás is társult, amit egyrészt az utak rossz minősége indokolt, másrészt pedig az a törekvés, hogy az utánfutás értékét minél kisebbre vegyék – akár nullára. Az akkori vélekedés szerint az utánfutás „rossz dolog”-nak számított, mely csak „nehezíti” a kormányzást. Ezzel kapcsolatban van személyes élményem is, mégpedig meglepő módon egy női vázas városi bringa jóvoltából. A gép fejcsőszöge városi bringához mérten meredek volt (73 fokos), míg mindehhez nagy villa előrehajlás (70 mm) társult. Ehhez jött még egy 60 mm-es stucni és egy erősen visszahajlított kormány, melyen tulajdonképpen az ember a fejcső vonalában fogott, így kvázi olyan hatása volt az egésznek, mintha egy 0 mm-es stucnival szerelték volna a gépet. A végeredmény: zavaróan gyors és teljesen idegbeteg kormányzás lett, szinte egyfolytában koncentrálni kellett, hogy a bringát egyenesben tudjam tartani. Az elengedett kézzel való haladást pedig el lehetett felejteni. A dologban különösen abszurd, hogy ezt a bringát boltba járó háziasszonyoknak készítették…

Nem mellékesen utánakerestem, hogy melyek voltak azok a kerékpárok, amelyeken igazán jól éreztem/érzem magamat, és ezek közül melyek azok, amelyekről pontosan kideríthető, hogy mekkora az utánfutásuk. Ezeket találtam: Merényi Bel Canto Pista: 54,4 mm; Pegoretti Marcelo: 54,8 mm; Colnago Tecnos: 55,4 mm; Cannondale System Six: 55,4 mm; Cannondale CAAD3: 55,9 mm. Érdekes, hogy ezen számomra szimpatikus irányítási karakterisztikával rendelkező gépek utánfutás értékei mind az 55 mm-es ponthoz közel, és 60 mm-en belül helyezkednek el.

A rendelkezésre álló információk és tapasztalatok alapján úgy döntöttem, hogy öt darab nevezetes, szakemberek vagy szakirodalom által említett utánfutás értéket próbálok megvizsgálni: 40-, 50-, 55-, 60- és 70 mm. Megpróbálom kideríteni, hogy melyik értékhez milyen egyéb geometriai paraméterek tartoznak, és ezek hogyan befolyásolják a kerékpár irányítását.

Megfejtés Amerikából: a Talbot-féle diagram

Az egyetlen általam ismert szakirodalmi forrás, amely kísérletet tesz arra, hogy számszerűsítse és kielemezze, hogy az egyes utánfutás értékek hogyan befolyásolják a kerékpár viselkedését a Richard P. Talbot által írott „Designing and building your own frameset”-című könyv. Legnagyobb örömömre egy grafikont is közöl, amelyben 700C-s országúti kerékméret esetén a fejcsőszög és a villa előrehajlás fényében ábrázolja a „neutrális” és a „gyors” kormányzáshoz tartozó utánfutás értékeket. Aztán ahogyan elkezdtem nézegetni és törvényszerűségeket felállítani, rájöttem, hogy ezzel a grafikonnal valami nagyon nem stimmel…

Richard P. Talbot grafikonja – két durva hiba van benne

Az eddig kiderítettek alapján egyértelmű, hogy minél kisebb az utánfutás, annál gyorsabb irányítású, ellenben rosszabb egyenesfutású lesz a gép, illetve minél nagyobb, annál lomhábban kormányozható, ellenben egyenes haladásnál stabilabb lesz a bringa. Emellett tény, hogy azonos villa előhehajlás esetén meredekebb fejcsőszöggel agilisabb viselkedés érhető el. Ehhez képest a Talbot-féle grafikonból az olvasható le, hogy ha van egy 1,75 inch-es (kb. 45 mm) előrehajlású villánk, abban az esetben a 68 fokos fejcsőszöggel a bringánk gyors, míg 75 fokossal neutrális kormányzású lesz. Magyarán vagy a vonalak elnevezése, vagy a helyzete vagy mindkettő nem helyes…

A diagram egyetlen haszna az volt, hogy rájöttem, az utánfutás problematikájának megértéséhez vezető út egy hasonló, saját számításokon alapuló darab elkészítésén át vezet.

Itt ér véget az első epizód. A következő részben utánfutást számolok, grafikont rajzolok és konklúziót próbálok vonni…

Felhasznált irodalom:
Richard P. Talbot: Designing and building your own frameset – The Manet Guild, USA, 1984
Dr. Nagy Sándor: Kerékpárosok könyve – Sport kiadó, Budapest, 1988
Jan Heine: The competition bicycle – Vintage Bicycle Press, Seattle, 2008

Szöveg, ábra és fotó: HBalage