Constructie van de spaak.

Spaken zijn cruciale componenten van fietswielen en dragen aanzienlijk bij aan de prestaties en stabiliteit van de fiets. Ze zijn dunne, meestal metalen staven die de naaf van het wiel verbinden met de velg, waardoor een sterke en lichte structuur ontstaat. De constructie van de spaak is van groot belang voor de duurzaamheid en stijfheid van het wiel, en er zijn verschillende ontwerpelementen die een rol spelen bij de vervaardiging van spaken. In dit artikel zullen we de constructie van spaken in detail bekijken, inclusief de materialen die worden gebruikt, de vorm en profilering, en de technologieën die bijdragen aan het creëren van betrouwbare en efficiënte spaken voor fietswielen.

De spaken worden door een gat in de naaf gestoken en met behulp van een spaaknippel vastgemaakt aan de velg. Met de nippel kan de spaak op de juiste voorspanning gebracht worden en kan de velg perfect gecentreerd en gericht worden. Door de voorspanning is de spaaknippel ook geborgd tegen lostrillen. Zodra de voorspanning verdwijnt kan de nippel door het trillen losdraaien, waardoor de spanning in de spaken niet meer gelijk is en er een slag in het wiel komt. Een hoge voorspanning borgt de spaaknippels dus beter. De spaaknippels kunnen ook geborgd worden met een vloeibaar borgmiddel. Lostrillen is dan absoluut niet meer mogelijk.

Gewone spaak

De gewone spaak bestaat uit een stalen draad met aan één uiteinde een verdikte omgebogen kop om de spaak aan de naaf te bevestigen, en aan de andere kant schroefdraad om de spaak met een nippel aan de velg te bevestigen. De kwaliteit van de spaak wordt bepaald door het gewicht, de sterkte, de corrosiebestendigheid, de stijfheid en de luchtweerstand.

De materiaalsterkte en de doorsnede van de spaak bepalen de sterkte van de spaak. De spaak is het zwakst bij de kop die in de naaf gestoken worden. Bij de bocht wordt de spaak op buiging belast waardoor daar snel spaakbreuk kan optreden. Om de spaak bij het schroefdraad niet te verzwakken wordt de schroefdraad op de spaak gerold in plaats van gesneden. Daardoor ontstaan er bij het schroefdraad geen scherpe overgangen. Voor sterk afwijkende wielmaten kan het voorkomen dat de spaken speciaal op maat gemaakt moeten worden. Hiervoor kan een draadrolapparaat voor spaken gebruikt worden. Knip hiervoor de spaken op de juiste lengte, monteer de juiste rolkop en rol de draad op de spaak.

De Luchtweerstand

De luchtweerstand van ronde spaken is erg slecht. Deze kan verbeterd worden door een kleinere diameter of door de vorm te verbeteren. Aërodynamische spaken worden dan ook toegepast in aero-wielen met hoge velg. Door een spaak butted uit te voeren kan de massa luchtweerstand en stijfheid verlaagd worden zonder dat dit ten koste gaat van de sterkte. Immers de zwakste plekken van de spaak zaten bij de kop en het schroefdraad. Een butted uitgevoerde spaak is zelfs sterker, doordat die elastischer is en daardoor beter in staat stootbelastingen op te nemen. Bij de kop krijgt een butted spaak minder klappen.

Materiaal spaken – constructie van de spaak.

Als materiaal voor spaken wordt bijna alleen maar staal gebruikt. Staal is bij uitstek geschikt om spaken te maken, omdat dit een hoge sterkte heeft bij een klein volume. Ook kan de kop goed in staaldraad gesmeed worden en kan de schroefdraad makkelijk gerold worden. Voor goedkope spaken wordt het staal verzinkt of verchroomd. Duurdere spaken zijn van RVS gemaakt.
Dit materiaal verkrijgt een zeer hoge treksterkte (2500N/mm²) door de koudvervorming tijdens het productieproces van de spaken. Met aluminium zijn geen betere spaken te realiseren. Om even sterk te zijn als een stalen spaak moet een aluminium spaak een doorsnede hebben die drie keer zo groot is. De luchtweerstand wordt dan ook drie keer zo groot. In een wiel worden over het algemeen 36 spaken toegepast. Bij tandems zijn de krachten op het wiel veel groter. Hiervoor zijn dan ook wielen beschikbaar met 40, 44 of 48 spaken.

De luchtweerstand van een gespaakt wiel kan het beste verbeterd worden door zo veel mogelijk spaken weg te laten. In combinatie met een sterke en stijve velg zijn er aero-wielen met 20, 18 en zelfs 16 spaken. Omdat de spaken veel zwaarder belast worden moeten ze ook een stuk sterker zijn. Spaken voor deze wielen zijn dan ook niet voorzien van een gebogen kop maar worden recht aan de naaf bevestigd.

Enkele andere pagina’s over spaken:

Spaakpatronen.
Butted spaak
Spaaklengte berekenen.
Tangentiaal spaakpatroon
Spaaknippels
Gebruikte spaakpatronen