ION 20 Effi Entwicklungsstory Die Entwicklung und die Herstellung von Mountainbikes mit zentralem Getriebe hat eine lange Tradition bei Nicolai. Die ersten Nicolai Getriebe Bikes wurden im Downhill Sport eingesetzt. Später wurde die Technologie auch in Räder mit weniger Federweg umgesetzt. Die neuste Entwicklungsstufe der Nicolai Getriebebikes konzentriert sich wieder auf ihre Anfänge und hat ein waschechtes Downhill Rad hervorgebracht. Z u Beginn hat uns die durch Teamfahrer und der Entwicklungsabteilung erstellte Anforderungsliste schon den Schweiß auf die Stirn getrieben. In allen Aspekten sollten wir neue Technologien integrieren. Schon nach kurzer eit packte uns der Ehrgeiz. Am Ende ist es ja genau das warum wir als Ingenieure in der Bike Branche arbeiten, um aufgeschlossen den neuesten Technologien gegenüberzutreten um diese dann gemeinsam mit Teamfahrern im Spitzensport einzusetzen und zu testen. Von welchen Technologien ich rede. Zum Einsatz soll ein Stirnradgetriebe des französischen Getriebespezialisten Effigear kommen. Ebenfalls war der Wunsch bei diesem Rad 27.5“ Laufräder einzusetzen und zu testen um eigene Erfahrungen zu machen. Das Ganze soll dann auch möglichst kompatibel mit dem Gates Carbon Drive Riemenantrieb sein. Zusammengefasst also ein Rad mit zentralem Schwerpunkt, sehr gut rollenden Laufrädern, dem wartungsarmen und leichten Riemenantrieb und das Ganze, zumindest momentan, UCI konform – nichts leichter als das. Als Fundament für dieses Rad dient das ebenfalls für 2014 komplett neu entwickelte ION 20. Übernommen wurde die Seriengeometrie des ION 20 sowie der bereits erprobte Rohrsatz und die grobe Position des Dämpfers im Rahmen. Die Integration eines Getriebes welches zusätzlich Carbon Drive kompatibel sein soll stellt völlig neue Anforderungen an die Kinematik des Bikes. Aus technischen Gründen kann der Riemen nicht mit einer Art Riemenspanner oder Umlenkung gespannt werden. Dieser Aspekt schließt also den Einsatz eines mehrgelenkigen- Hinterbaus aus, da die beim Einfedern unvermeidbar entstehende Veränderung der Kettenstrebenlänge den Riemen beschädigen könnte. Der Riemenantrieb verlangt nach einem Eingelenk-Hinterbau bei dem der Schwingendrehpunkt konzentrisch zur Getriebe-Abtriebswelle steht. Am Ende der kinematischen Betrachtung konnte ein sehr zufriedenstellendes Ergebnis erzielt werden. Er zeichnet sich durch einen leicht progressiven Verlauf aus. Dieser macht das Feder- und Dämpfungsverhalten vorhersehbar wodurch sich der Dämpfer bestmöglich einstellen lässt. Die ersten Schritte einer Rahmenkonstruktion laufen im 2D Bereich unserer CAD Software ab. Geometrie und Kinematik lassen sich hier optimal festlegen. Nach dem finalen Abstimmen der Kennlinie mit den Teamfahrern folgt der nächste Schritt der Konstruktion. Die Detailkonstruktion und die Simulation der auftretenden Kräfte an hochbelasteten Bauteilen erfolgt im 3D Umfeld der Software. Bei diesem Rad musste der komplette Hinterbau neu konstruiert werden. Von der Formensprache ähnelt er den bekannten Nucleon Hinterbauten. Das Hauptaugenmerk wurde hier jedoch auf die vollständige Kompatibilität zu Standard Bauteilen gelegt (z.B. 142x12mm Nabe, 180mm Postmount Bremsaufnahme etc.). Dies garantiert die schnelle Ersatzteilversorgung im Rennbetrieb und ist auch für den lokalen „King of the Hill“ von Vorteil. Mit Abschluss der Konstruktionsphase und Festlegung der Materialien kommt die Übergabe der 3D Bauteile an unsere CNC Fertigung. Für unsere Zerspaner ist es das Tagesgeschäft mit Hilfe von CNC gesteuerten Dreh- und Fräsmaschinen zeitnah Prototypenteile zu fertigen. Auch für unsere Schweißer ist es jedes Mal spannend neue Rahmen und neue Bauteile in die Hand zu bekommen. Eine große Herausforderung ist es für den Prototypenbau mit provisorischen Vorrichtungen Rahmen zu schweißen die am Ende mit den gleichen Fertigungstoleranzen gefertigt werden und durch die gleiche Qualitätskontrolle müssen wie unsere Serienrahmen. Abschließend erfolgt die Montage des Rahmens places entirely new demands on the kinematics of the bike. For technical reasons, the belt cannot be tightened with any kind of tensioner or pulley which in turn excludes the use of a multi-joint-rear triangle, since during compression a change in the chain-stay length could damage the belt. The belt drive required a rear joint where the swing-arm pivots concentrically to the transmission output shaft stands. Subsequent kinematic analysis, led to very satisfying results. The linkage curve is characterized by its slight progression making the spring and damping behavior predictable. The first steps in constructing the frame starts with CAD software in out 2D area. Geometry and kinetics can be specifically optimized. After we’ve voted on the final characteristics with the team riders, the next step is construction again. The detailed design and the simulation of forces on highly loaded components takes place in a 3D (environment) simulation of the software. The rear of the bike had to be completely redesigned. Stylistically it resembles the well-known Nucleon rear stays. The main focus here however was the full compatibility with standard component (e.g. 142x12mm hub, 180mm post mount brake mount,etc.). This guarantees the fast supply of spare parts in racing and is also beneficial for the local “King of the Hill”. After completion of the construction phase and definition of materials, we hand over the 3D parts to our CNC production. Daily, our machinist uses the help from the CNC lathes and milling machines to produce prototype parts. Also for our welders, it’s exciting every time when they get their hands on new frames and components. Finally, the assembly of the frame including installation and adjustment of the bearing alignment is done including all the attachments. A lot of steps are needed to produce a prototype. From the start of construction until the wheels are finished, this project lasts about 6 weeks. The first tests The development of the bike isn’t complete just because it’s been assembled. Now starts the enviable job of the test driver. In this case, our team rider Mike Schäer was thrown in at the deep end. The bike was to be tested for the first time at the Swiss Championships, as back up to his normal team bike. Mike tested different setups for us. For example, a 26” rear wheel in combination with a 27.5” front wheel. The result is that the ION 20 Effigear succeeded in being an absolute all-rounder. The 26” rear wheel on the ION 20 Effigear is at home on predominantly technical tracks whereby the 27.5” rear wheel is able to handle fast and changing routes magnificently. This means there’s another configuration option to adapt the bike to different course conditions. An additional disadvantage to contend with was the constantly rotating belt which caused an imbalance on large jumps. The rear wheel certainly slowed down and there it was; the dead sailor. However, when the rear wheel was exchanged with a freewheel, the feeling during air time became better and better. We learnt many valuable lessons that weekend and in the end Mike was crowned with a top position. Now we’re carrying out long-term testing as the durability of the transmission and the Carbon Drive system in downhill conditions are our main concern for the next few weeks. R & D to be continued