Verliezen in het fietswiel.

Verliezen in het fietswiel

De fiets moet er voor zorgen dat de energie van de fietser zo efficiënt mogelijk wordt omgezet in snelheid. Door het draaien van het wiel en doordat het wiel de krachten van de fietser overbrengt op het wegdek vinden juist in het wiel de grootste verliezen op.

Verliezen in het wiel treden op door vier oorzaken:

• De luchtweerstand
• De rolweerstand
• Verliezen in het lager
• Massa van het wiel.

De hoge luchtweerstand van fietswielen wordt veroorzaakt doordat het wiel als een slagroomklopper door de wind maalt. Dit geeft grote wervelingen en het maken van deze wervelingen kost energie. Hoe beter de stroomlijn van het wiel, hoe minder wervelingen het wiel dus maakt. Ronde spaken hebben een zeer hoge luchtweerstand. De luchtweerstand van wielen kan dan ook aanzienlijk verbeterd worden door alternatieve ontwerpen.

Het meest aërodynamisch zijn geheel dichte wielen. Deze hebben als nadeel dat ze zijwindgevoelig zijn. Bij toepassing in het voorwiel wordt het stuurgedrag te veel beïnvloed, ze kunnen dan ook alleen toegepast worden in achterwielen. Bijna even goed zijn 3- of 4-spaaks wielen met aërodynamische velg en spaken in druppelvorm van koolstofvezel.

Het traditioneel gespaakte wiel kan ook aanzienlijk verbeterd worden door gebruik te maken van een hoge aërodynamische velg, aërodynamische platte of druppelvormige spaken en door het aantal spaken drastisch te verminderen. Een goed voorbeeld van een aërodynamisch spaakwiel is het Shamal-wiel van Campagnolo.

Bij gebruik van aërodynamische wielen moeten smalle banden gebruikt worden die even breed zijn als de velg. Een bredere band zal aan een smallere band meer wervelingen geven bij de overgang tussen band en velg.

Het rollen van het wiel over het wegdek kost energie. De band zal tijdens het rollen steeds een beetje inveren en weer uitveren. Doordat het elastische rubber dempt, kost dit energie. De rolweerstand is van de volgende factoren afhankelijk:

• De buitendiameter van het wiel. Hoe groter de diameter van het wiel, hoe lager de rolweerstand. Een wiel van een vouwfiets heeft een grotere rolweerstand dan een wiel van een racefiets.

• De druk in de band. Hoe hoger de druk in de band, hoe lager de rolweerstand. Een wiel met een zachte band heeft een grotere rolweerstand dan een keihard opgepompte band. Veel mensen denken dat smalle banden een lagere rolweerstand hebben dan brede. Dit is echter niet juist. Als de banden met dezelfde druk zijn opgepompt en van hetzelfde materiaal gemaakt zijn, zullen ze ook dezelfde rolweerstand hebben. De reden dat op racefietsen smalle banden worden toegepast is dat smalle banden harder opgepompt kunnen worden voordat ze uitscheuren en dat smalle banden een lagere luchtweerstand hebben en een betere zijdelingse stabiliteit.

• Het materiaal en wanddikte van de band. Hoe soepeler de band aanvoelt, hoe lager de rolweerstand. Een buitenband die makkelijk is in te drukken (soepel aanvoelt) loopt dan ook lichter dan een band die moeizaam is in te drukken (stug aanvoelt).

• De druk op de wielen door de massa van de fiets en fietser. Hoe groter de druk op de wielen , hoe groter de rolweerstand. Een zware fietser verliest tijdens het fietsen door de grotere rolweerstand meer dan een lichtere fietser. De lagers in de wielen draaien constant met hoge snelheid. Hoe beter de kwaliteit van de lagering, hoe lager de verliezen.

• Een lager moet goed schoon, goed gesmeerd en zuiver afgesteld zijn. Een duur lager met zuiver geslepen cups, conussen en kogels draait soepeler dan een goedkoop lager.

• Om het wiel in beweging te brengen moet er energie in gestopt worden: hoe zwaarder het wiel, hoe meer energie. Deze energie krijg je weer terug als je de fiets laat uitrollen. Meestal echter stop je met fietsen door te remmen. Op dat moment gaat de energie die je in de fiets hebt gestopt verloren in warmte. Dit uit zicht in het warm worden van de remnaaf of de velg. Omdat het wiel roteert, moet er meer energie in gestopt worden om het in beweging te krijgen dan bijvoorbeeld in het frame. Hoe verder het onderdeel zich van het middelpunt van het wiel bevindt,. hoe meer energie er in gestopt moet worden om het in beweging te brengen. Gewichtsbesparing in het wiel is dan ook efficiënter dan gewichtsbesparing aan niet draaiende onderdelen. Gewichtsbesparing bij de band en velg is efficiënter dan gewichtsbesparing bij de naaf.