Kampien pituus – perusteltu mitta vai tiukassa oleva myytti?

Pyöräilyllä on pitkät perinteet, mikä on hieno asia, mutta se tulee myös muutamien haittapuolien kanssa, joista yksi on pitkään vallinneissa perinteissä hanakasti kiinni pitäminen. Varhaisimpia trendejä oli runkojen vaakaputkien asettaminen kirjaimellisesti vaakatasoon (käypä peruste nimen käytölle), maantiellä kapeiden renkaiden ja kovien rengaspaineiden käyttö ajatuksella, että mitä kapeampi ja kovempi rengas, sitä parempi rullaavuus. Maastopyöräilyssä runkogeometria oli pitkään jumittunut maantiepyörien pohjalta kehitettyyn malliin, kunnes moderni tai Forward-geometria – miksi sitä haluaakaan nimittää – sai jalansijaa muutamalta pioneerin taakan kantaakseen ottavalta valmistajalta, joihin lukeutuvat Mondraker, Geometron ja kotimainen Pole Bicycles. 

Kampien mitta on yksi pyörien spekseihin liittyvä ominaisuus, jonka taustalle ei ole saatu etenkään maastoajossa näpeissä tuntuvia perusteita, mittausdataa tai tutkimustietoa. ”Näin on aina ennenkin tehty” -perustelu on kantanut vuodesta toiseen, kuten se teki runkomitoituksen kohdalla. Tässä jutussa pohditaan kammen pituutta erityisesti maastoajon näkökulmasta niin tutkimustiedon kuin subjektiivisten kokemusten kautta. 

Kampi on vipuvarsi

Kampi toimittaa vipuvarren roolia voimansiirrossa, joka välittää kuskin poljinliikkeen rattaiden ja ketjun kautta takapyörälle eteenpäin suuntautuvaksi liikkeeksi. Poljinliikkeestä saatava vääntömomentti koostuu kahdesta tekijästä: 

1) Poljinvoima

2) Vipuvarren pituus

Mitä enemmän jokaiseen poljinkierrokseen taakse saa voimaa ja mitä pidemmällä vipuvarrella se tehdään, sitä suurempi vääntömomentti.

Poljintehoon päästään kiinni, kun huomioidaan tahti, jolla työtä tehdään. Tässä kohtaa kadenssi eli pyöritysnopeus tarvitaan yhtälöön mukaan. Lyhyt kaavan pyörittely on tässä kohdallaan, jossa P=Teho, F=Poljinvoima, V=(Poljin)nopeus, T=Aika, S=Etäisyys (tässä tapauksessa polkimen liikkeen muodostama ympyräkehä), L=Kammen mitta.

Pienellä pyörittelyllä päästään kiinni tehoon.

Alimman rivin yhtälön osoittajasta löytyvät muuttujat F ja L, kun taas nimittäjässä T. Tämä tarkoittaa, että mitä suurempi F eli voima ja L eli kammen pituus ovat, sitä suurempi tehontuotto. Vastaavasti, mitä pienempi käytetty aika on eli mitä vähemmän aikaa poljinkierrokseen kuluu (korkeampi kadenssin), sitä suurempi tehontuotto jälleen on. 

Mitä enemmän polkimelle kohdistaa voimaa, mitä pidemmällä kammella ja mitä nopeammin sen tekee, sitä nopeammin pyörä liikahtaa! Tämä ei ole millään muotoa uutinen, mutta teoriapohjaa on hyvä käydä ainakin lyhyesti läpi. Kaikki tämä on tehty oletuksella, että välityssuhde on vakio. Vaihteilla on totta kai oleellinen rooli ja niillä kadenssi pyritään pitämään optimialueella poljinliikettä ajatellen lihastyön ja energiantuoton näkökulmasta.  

Tällä päättelyllä voisi ajatella, että pitkät kammet tarjoavat selvää etua, ainakin siihen asti, kunnes poljin alkaa raapimaan maata huippuunsa asti hiotun poljinliikkeen aikana, joka tunnetaan lontooksi termillä magnificient stroke.

DMR AXE -kammet. 30 mm akseli, 2-osainen rakenne ja pituudet välillä 165-175 mm.

Elimistö ei ole kone

Jos polkimien pyörittämiseen rakennettaisiin kone, se olisi edullista suunnitella niin, että voimantuotto on tasainen koko poljinkierroksella. Elimistö ei toimi kuitenkaan näin ja voiman- sekä tehontuotto vaihtelevat poljinkierroksen kohdan mukaan. Voimakkain kohta on kellotauluvertausta käytettäessä noin kello 14-17 välillä. Dead spot eli niin sanottu kuolonkohta sijaitsee kello 12/18 kohdassa, jossa kammet ovat pystysuorassa. 

Poljinliikkeen tapahtumia voi kartoittaa polaarisella voimakäyrällä, joka löytyy vakiona mm. kaikista Wattbike-pyöristä. Tämän jutun tarkoituksena ei ole lähteä ruotimaan sen tarkemmin, että mistä voimantuoton profiili ja polaarisen voimakäyrän muoto poljinliikkeessä johtuvat. Yksinkertainen ja käypä selitys on kuitenkin mahdollista tarjota. 

Kello 14-17 välillä voimaa tuotetaan (ala)vartalon suurimmilla lihasryhmillä: etureisillä ja pakaroilla. Lisäksi voimantuotolle suosiollinen momenttivarsi on tässä kohtaa suurimmillaan kammen asennon ansiosta. Poljinliikkeen aikana takajalalla ylös vetäminen – joka ei ole täysin ongelmaton neuvo tai ajatusmalli – tapahtuu sen sijaan pääasiassa takareiden ja lonkankoukistajien lihaksilla, jotka eivät pysty kilpailemaan samoja niveliä ojentavien lihasryhmien kanssa. 

Lue lisää avo- ja lukkopoljinten eroista poljinliikkeen näkökannalta aiemmin ilmestyneestä artikkelista.

Avo- vs. lukkopolkimet – mitä oikeasti tiedämme?

Tutkittua tietoa

Asian kanssa ei olla onneksi pelkästään arvelujen varassa, sillä kampien pituuden vaikutusta on tutkittu runsaasti. Alla on lueteltuna kiinnostavimpia tutkimuksia ja niiden johtopäätöksiä aiheeseen liittyen.

The effect of bicycle crank-length variation upon power performance. Inbar, ym. 1982.

  • 30 sekunnin mittaisessa satulassa tehdystä sprintistä huippu- ja keskitehot eivät muuttunut merkittävästi kampien pituuksien ollessa välillä 125-225 mm – siis 10 cm vaihteluvälillä! 
  • Optimipituudeksi valikoitu 165 mm ja tehovaihtelu oli pientä 150-200 mm kampien pituudella. 
  • Yleisesti voidaan suositella 175 mm kammen pituutta, mutta ajajien yksilöllisten erojen huomiotta jättäminen voi aiheuttaa suorituskyvylle pullonkaulan. 

Determinants of maximal cycling power: crank length, pedaling rate and pedal speed. Martin, ym. 2001.

  • 16 kokenutta pyöräilijää teki maksimaalisen sprintin käyttäen kuutta eri kammen pituutta: 120, 145, 170, 195 ja 220 mm.
  • Maksimiteho oli huomattavasti korkeampi 145 ja 170 mm kammilla kuin 120 ja 220 mm kammilla.
  • Poljinliikkeen kehänopeus (käytetty termi pedaling speed) ja tahti (rate) kohdistavat erilaiset vaatimukset hermo-lihasjärjestelmälle. Ensimmäinen painottaa lihasten supistumisnopeutta, toinen hermo-lihasjärjestelmän aktivaatiota (excitation).
  • Tutkijat päätyivät suositukseen optimaalisesta kammen mitasta, joka on 20 % jalan pituudesta tai 41 % sääriluun pituudesta.
  • Vaikka tuloksissa oli eroa kammen pituudesta riippuen, standardit 170 mm kammet tuottavat todennäköisesti hyvän tuloksen suurella osaa aikuisikäistä väestöä.

Effect of crank length on joint-specific power during maximal cycling.  Barratt, ym. 2011.

  • Tavoitteena oli tutkia kampien pituuden vaikutusta maksimaalisessa sprintissä, kun poljinliikkeen nopeus (pedaling speed) ja tahti (rate) ovat vakioituja.
  • Käytetyt kampien pituudet olivat: 150, 165, 170, 175 ja 190 mm. 
  • Kampien mitta ei vaikuttanut tehontuottoon nivelten tasolla (joint-specific power) tai kokonaisuudessaan, kun poljinliike ja tahti otettiin huomioon.

Tämän hetken tutkimustieto antaa suhteellisen laveat raamit suositeltaville kampien pituudelle. Tieteellisen näytön puolelta ei löydy tiettävästi perusteita eräänlaiseksi standardiksi vakiintuneen 175 mm kampien käytölle.

Maastoajon vaatimukset

Maastoajo tuo mukanaan vaatimuksia, jota maantieltä ei löydy. Poljinkierroksella pitää pystyä tuottamaan satulassa tehokkaasti tehoa maastoajoa palvelevalla kadenssilla, jyrkkiin ja lyhyisiin mäkiin pitää pystyä kiihdyttämään rajallisessa tilassa, nousuja pitää pystyä vääntämään ylös ja maavaraakin tulisi olla sopivissa määrin.

Maastossa ajetaan luonnostaan enemmän putkelta, mikä tarkoittaa matalampia kadensseja ja vastaavasti suurempaa voimantuottoa poljinkierrosta kohden. Maavara on toinen merkittävä seikka, jonka merkityksen huomaa kaikessa vaikutuksessaan viimeistään, kun ajaa pyörällä, jossa keskiö on totuttua matalammalla. Jatkuvasti maastomuotoihin, kiviin ja kantoihin kolisevat kampien päät tai varuillaan oleminen voi haittaa ajamista toden teolla.

Vaihtelevien maastonmuotojen johdosta kampikierroksia voi ajatella olevan rajallinen määrä tiettyä etäisyyttä kohden. Näin on totta kai myös sileällä asfalttitiellä, mutta haastavassa maastonkohdassa voi olla tilaa esimerkiksi vain kahdelle kampikierrokselle ennen haastavaa obstaakkelia, joista halutaan saada tietenkin täysi hyöty irti.  

Kampien lyhentäminen 170 tai aina jopa 165 mm mittaan tekee suuren eron maavarassa. Suuremman, mitä se vaikuttaa paperilla tarkasteluna. Jo 5 milliä – puhumattakaan 10 milliä – tekee ison eron maavarassa ja ennen kaikkea tilan tunteessa maastonmuotojen päällä ja välissä navigoidessa. Kampi- ja poljinkosketuksia ei tarvitse varoa yhtä paljon kuin pidemmillä kammilla, ajo on huolettomampaa ja voi ajatella myös, että tarjolla olevista kampikierroksista saa enemmän watteja ketjuun, kun korvien välissä oleva tarpeeton varautuneisuus poistuu. Tämä on ainakin huomio omalla kohdalla.

Entä sitten satulassa polkeminen tai muuten tasainen tehontuotto pidemmillä kestoilla? Eivätkö lyhyemmät kammet aiheuta tässä kompromissia ja kaikki mahdollisesti saadut hyödyt kumoutuvat kokonaiskuvassa? Eivät – ainakaan oman kokemuksen mukaan ja myös tutkimustiedossa on trendiä tähän suuntaan.

Lyhyillä kammilla voi olla lisäksi ainakin periaatetasolla mahdollisuus ergonomisempaan ajoasentoon, sillä lyhyt kampi sulkee vähemmän lonkka- ja polvikulmaa poljinkierroksen yläasennossa

Viimeinen, joskaan ei välttämättä yksinomaan kauramoottorilla liikkuvaan pyörään sovellettava, pointti löytyy sähköpyörien puolelta. Kun moottori tarjoaa avustusta poljinliikkeen perusteella, se muuttaa ajotekniikkaa nopeasti suuntaan, jossa polkimet halutaan pitää liikkeellä lähes kaikissa tilanteissa, kun ajetaan tasaisella tai ylämäkeen. Ei-toivottujen kampi- ja pohjakosketusten johdosta valmistajat ovat alkaneet speksaamaan pyöriin jo ensiasennuksena entistä lyhyempiä kampia ja 165-milliset veivit ovatkin nykyään jo yleinen näky. Brittiläinen Hope tarjoaa jälkiasennusmallina jopa 155-millisiä malleja. ”Standardia” tai totuttua lyhyemmillä kammilla ajaminen voi tuoda ahaa-elämyksen maavaran ja siitä seuraavan polkemisen vapauden suhteen., vaikka suuri osa eteenpäin vievästä liikkeestä tuleekin sähkömoottorilta.

Loppusanat

Mistä 175-millisten kampien suositus ja niiden standardiksi muodostunut asema on peräisin? Kukaan ei tunnu tietävän varmasti. Vaikuttaakin, että paras tarjolla oleva selitys on, että näin on ainakin ennenkin tehty. Hyvin samanlainen tilanne vallitsi pitkään myös maastopyörien runkogeometrioiden puolella. 

Lyhyemmät kammet tarjoavat enemmän maavaraa, pitävät motocross-tyyliin jalat lähempänä toisiaan ajoasennossa putkella seisoessa, eivätkä muodosta merkittävää kompromissia polkemisen huipputehon tai taloudellisuuden suhteen. Jos nykyiset 175-milliset veivit tuntuvat passelilta, hienoa. Jatka samaan malliin kuin ennenkin. Seuraavaa pyörää tai uutta voimansiirtoa speksatessa kannattaa kuitenkin ottaa lyhyempien kampien optio ainakin harkinta-astelle, etenkin ajon ollessa painovoimavoittoista.

Ps. Oma ensikosketus 165-millisten kampiin tapahtui törmätessäni käytettyihin Shimanon XTR-kampiin hintaan, jota ei voinut vastustaa. Ensimetrit tuntuivat kuin olisi polkenut lastenpyörällä, mutta jo ensimmäisen lenkin puolivälissä uusien kampien kanssa oli sinut. Siitä lähtien kaikkiin pyöriin on tullut saman mittaiset kammet. Yksi asia mikä harmittaa on, että menin myymään nuo mainiot XTR:t yhden pyörän mukana.

-Jukka Mäennenä

@jukka4130

#lyhytkampivallakumous

Ramp Control -säätö – mitä se tekee ja miten se toimii?

MRP:n kehittämästä ja käyttämästä Ramp Control -säädöstä kuulee säännöllisesti kysymyksiä, että eikö se tee samaa kuin ilmatilan tilavuuden säätöön käytettävät tokenit? Lyhyesti, ei. Viestintä MRP:n suunnalta ei ole ollut Ramp Controlin suhteen kenties selvintä mahdollista, minkä johdosta sen toimintaa ja mahdollisia väärinkäsityksiä on hyvä aukaista.

Ilmajousen toimintaperiaate

Iskunvaimennin – oli kyseessä sitten keula tai takaiskari – tarvitsee kaksi pääkomponenttia toimiakseen: vaimentimen ja jousen. Jälkimmäinen voidaan toteuttaa paineistetulla ilmatilalla eli ilmajousella tai teräksisellä kierrejousella. 

Perinteinen kierrejousi on ominaisuuksiltaan lineaarinen niin, että sen kasaan painamiseen tarvittava voima lisääntyy suoraviivaisesti. Esimerkiksi takaiskarin 400 lbs/in jousi edellyttää jokaista tuuman suuruista liikettä 400 paunaa vastaavan voiman. Yhden tuuman pituuden muutos edellyttää siis 400 paunaa, kahden tuuman pituuden muutos 800 paunaa jne. 

Ilmajousi on sen sijaan luonteeltaan progressiivinen niin, että kasaan painaminen edellyttää voiman, joka kasvaa nopeammin kuin suoraviivaisesti. Alla oleva kuva selittää jousien eron. 

Ilmajousen etuna on keveys ja hyvä säädettävyys, etenkin kun negatiivisen puolen säätömahdollisuudet otetaan lukuun. Kierrejousen lineaarinen luonne on puolestaan ominaisuus, jota voidaan haluta tietyissä tilanteissa. Lisää kierrejousien toiminnasta takaiskareiden toiminnassa voi lukea aiemmin ilmestyneestä artikkelista. MRP Hazzard ja kierrejousi-iskareiden lyhyt oppimäärä.

Toiminta

Ilmatilan tilavuuden muuttaminen tokeneilla, spacereilla tai muilla vastaavilla palikoilla vaikuttaa haarukan toimintaan koko joustomatkan alueella ja kaikilla liikenopeuksilla. Ramp Controlin rakenne ja toiminta on huomattavasti monimutkaisempi.

Aloitetaan Ramp Controlin toiminnasta, joka perustuu ilman virtauksen rajoittamiseen. Kun eturenkaaseen kohdistuu nopea isku, keula painuu nopeasti kasaan ja paine kasvaa ilmajousen sisällä. Normaalissa ilmajousessa toiminta jää tähän, sillä ilmalla ei ulospääsyä ilmajousen kammiosta. 

Ramp Controlissa tilanne on toinen, sillä patruuna sisältää kaksi erillistä kammiota. Paineen kasvaessa ilma pääsee liikkumaan toiseen kammioon säädettävän venttiilirakenteen kautta. Toiminta perustuu tämän ilmavirran nopeuden rajoittamiseen. Mitä nopeammin ja enemmän ilmaa pitää saada liikkumaan toiseen kammioon ja mitä pienempi virtausaukko on, sitä suurempi ilmavirran rajoituksesta syntyvä vastustava voima on. Lisäksi vaikutus koskee vain joustomatkan loppuosaa, mistä myös säädön nimitys tulee; se lisää jousituksen ramp up -efektiä.  

Ramp Control lisää ilmajousen jousivakiota nopeissa iskuissa joustomatkan loppuvaiheessa.

Käytännössä tämä tarkoittaa, että Ramp Control -säädön vaikutuksen huomaa vain nopeissa iskuissa, jolloin lähes koko joustomatka on käytössä. Säädön ruuvaamista ei huomaa siis välttämättä parkkipaikalla pompotellessa, vaan se vaatii ajossa ilmeneviä tilanteita. 

Teoriassa tilanne, jossa Ramp Control -säädöstä ei ole hyötyä ilmenee, kun koko joustomatka käytettäisiin hitaassa g-out -tyylisessä tilanteessa jyrkän laskun jälkeen. Tällaiset maastonkohdat tai tilanteet ovat kuitenkin äärimmäisen harvinaisia. 

Ramp Control -patruunan rakenne

Patruunan rakenne antaa jo selviä viitteitä sen rakenteesta. MRP:n Ribbon-keuloissa oleva Ramp Control -säätö on rakenteeltaan erilainen kuin lisätarvikkeena saatavat Ram Control Cartridge -patruunat (lyhyemmin RCC).

RCC koostuu ilmakammiosta, joka erotetaan pääilmatilasta venttiilimäisellä rakenteella. RCC:n 16-asentoinen säätö perustuu venttiilirakenteen ilmavirtaa rajoittavan ominaisuuden säätämiseen. Mitä suurempi virtausaukko on, sitä pienempi vaikutus on ja vastaavasti toisin päin. 

Pro-mallin toimintaperiaate on sama kuin normaalissa mallissa sillä lisällä, että se sisältää myös ilmatilan säädön erillisellä spacerilla. Pro-malli yhdistää siis Ramp Controlin ja perinteisen tokenin hyödyt. Se tulee vakiona Bartlett-keulassa ja on saatavilla Rock Shoxin Lyrik, Pike ja Foxin 36-keuloihin.  

Huomion arvoinen seikka, jossa ilmenee väärinkäsityksiä, liittyy Ribbon Coil -keulaan. Vaikka se käyttää nimensä mukaisesti teräksistä kierrejousta, se pitää sisällään Ramp Control -säädön. Air-mallissa säätönuppi löytyy kruunun päältä, kun Coil-mallissa on sijoitettuna alajalan päähän. 

Miten säätö tuntuu ajossa?

Oleellinen kysymys on, että miten säädön huomaa ajossa? 

Lähdetään oletuksesta, että ilmanpaine on ensinnäkin säädetty oikein tai kierrejousen tapauksessa valittuna on oikea jousi. Ramp Controlin ollessa kokonaan auki, keula voi pohjata vaikkapa reilun puolen metrin korkuisesta pudotuksesta syntyvän iskun seurauksena. Kun säätö asetetaan vähän vajaaseen puoleen väliin, vaikkapa 6/16 kliksua ja sama toistetaan, pohjaamista ei välttämättä tapahdu tai se on ainakin selvästi pehmeämpi. Kun säätö asetetaan 8-10 kliksun kohtaan, pohjaamiselta voidaan välttyä kokonaan, mikä puolestaan lisää kontrollia ja myös ajomukavuutta.

Mikä parasta, Ramp Control on nopea ja kätevä käyttää. Säätö onnistuu kirjaimellisesti käden käänteessä ilman työkaluja. 

Tsekkaa mallit alta ja kysy koeajomahdollisuutta!

Lue lisää aiheesta: