fiets – bromfietstechniek - Fietstoeren

A6. Fiets - bromfietstechniek.
HET VLECHTPATROON EN DE KRACHTVERDELING
De spaakbelasting door het aandrijfkoppel, is o.a. afhankelijk van rijder, verzet en
naafflenshoogte (hoge flenzen geven een lagere spaakbelasting). Als een krachtige rijder
met 42-28 tegen een 18% helling omhoog stampt, met een 36 spaaks 4x gekruist
achterwiel, is de extra belasting per spaak theoretisch 47,5 N. (De hier vermelde waarden
zijn indicaties voor orde van grootte; het wiel is een complex van elkaar in evenwicht
houdende krachten). In een 36 spaaks wiel met 3X spaakpatroon liggen deze waardes
hoger circa 52 N. In de praktijk blijkt de spaakbelasting niet evenredig verdeeld. De
naafflens aan de aan -drijfzijde neemt meer kracht op, omdat de stijfheid van de naaf
beperkt is. Bij een zeer stijve naaf, b.v. SA -3 versnellingsnaaf, zal een spaak uit het
rechter scherm 55 N opnemen, en een linker 40 N. Bij een aluminium naaf zijn deze
waardes veel ongunstiger. Hier neemt rechts 80 N op, en links 15 N.
Wanneer we een trekkende
spaak S (zie afb.4) in een 3x
kruisend wiel bekijken, zien we
dat het aandrijfkoppel Fa,
loodrecht werkt op de hartlijn
van de naaf. De spaak S kan
echter alleen krachten
opnemen in zijn lengterichting.
Er ontstaat een kracht Fs in de
spaak, die de aandrijfkracht
overbrengt, waarvan de
tangentiale component Ft, de
torsie van het wiel voorkomt.
Ft is altijd gelijk aan Fa maar tegengesteld; Fs wordt zo groot als noodzakelijk om Ft = -Fa
te krijgen. Er ontstaat tevens een radiale component Fr. Naarmate de hoek A groter wordt,
nemen Fr en Fs in grootte af. Als de hoek A negentig graden is, is Ft = Fs: de
spaakbelasting is dan minimaal. Helaas is dan Fr = 0, hetgeen ten koste gaat van de zijdelingse
stijfheid. Als A groter is dan 90 graden, neemt de spaakbelasting weer toe, terwijl Fr
negatief wordt. De zijdelingse stijfheid gaat daardoor snel achteruit.
Als de hoek A kleiner wordt (een minder kruisend vlechtpatroon), nemen Fs en Fr toe,
want Ft blijft gelijk! De spaakbelasting door aandrijfkrachten neemt dus toe. In een radiaal
gespaakt wiel is Fs theoretisch oneindig groot. In de praktijk zal de naaf zich "opwinden"
b.v. 3 graden. De kracht Fs is nu groter dan 1000 N. Een wiel waarin aandrijf - of
rem -krachten op de naaf komen, mag daarom niet radiaal gespaakt worden!
In tabel 1 zien we de theoretische spaakbelastingen in een 36 spaaks wiel, met diverse
vlechtpatronen. Verder geven we hier de relatieve zijdelingse stijfheid (RZS), en de
relatieve torsiestijfheid (RTS) t.o.v. 4x gekruist. In de praktijk zijn de spaakbelastingen voor
het "aandrijfscherm" hoger.
TABEL 1.
VLECHTPATROON TH. SPAAKBELASTING RZS RTS
4 X 47,5 N 1 1
3 X 52 N 1,10 0,86
2 X 70 N 1,19 0,52
1 X 130 N 1,26 0,16
0 X ONEINDIG 1,28 0
Zoals we zien, zijn 3x en 4x kruisend geschikte spaakpatronen; meer dan 90% van de
fietsen hebben deze patronen dan ook. Naarmate meer spaken in 't wiel zitten, kunnen we
vaker kruisen. Een 48 of 44 spaaks wiel, kan 5x gekruist worden zonder dat de hoek A
5