zaterdag 18 april 2009

Ontwikkeling nieuwe velomobiel band

Na het positieve bezoek aan Vredestein heb ik, volgens afspraak met Vredestein, een stuk geschreven waarin ik de argumenten, technische voorwaarden en marktpotentie in beeld breng. Dit stuk staat hieronder. Ik stel me voor dat we op de Google ligfiets lijst over dit stuk discussiëren. Wil je daar een bijdrage aan leveren, kopieer dan een stuk tekst van dit artikel, geef het de subtitel die er boven staat en post het op de lijst. Zo kunnen we mogelijk met elkaar tot een nog doorwrochter verhaal komen.
Helaas is het niet mogelijk om op dit moment tweewielers hierin te betrekken. Later wil ik dat nog wel een keer doen.

Ontwikkeling van een velomobielband

Waarom een velomobielband?
Een velomobiel is een snelle driewielige ligfiets voorzien van een stroomlijn. Niet alleen velomobielen, ook trikes zijn de doelgroep voor een nieuwe velomobielband. Kenmerk van deze fietsen is dat zij in bochten niet overhellen en de banden, net als bij een auto, grotere zijdelingse krachten te verwerken krijgen dan bij een tweewielige fiets. Dit resulteert er soms in dat een hieldraad scheurt en een klapband het gevolg is. Een klapband bij een velomobiel op hoge snelheid resulteert meestal in een onbestuurbare fiets en soms letsel. Een velomobiel band moet op dit punt speciaal versterkt worden.

Eigenschappen en voorwaarden voor een velomobiel band
- radiale constructie
- opbouw van de band
- lichte loop
- maximaal 42 mm breed
- volledige slick
- anti-lek bescherming
- veiligheid
- balans grip versus slipeigenschappen
- levensduur
- montage
- marktpotentie

Radiale constructie
Alle fietsbanden worden nog steeds diagonaal geconstrueerd. Dit is misschien voor een gewone (lig)fiets goed, voor een velomobiel zeker niet. Bij een gewone (lig)fiets wordt de band redelijk gelijkmatig belast en krijgen de hieldraden, ook in bochten, geen extreme zijdelingse krachten te verwerken. Bij een velomobiel ontstaan wel sterke zijdelingse krachten waardoor de banden overmatig belast worden. Bij automobielen worden de dwarskrachten opgevangen door .... radiaalbanden. Het is niet toevallig dat ik voor een radiaalband opteer, een Quest stuurt en gedraagt zich als een auto. De nieuwe band moet volgens het radiaal principe worden gemaakt en voorzien zijn van dunne soepele wangen. Dat wil zeggen dat de grote meerderheid van het karkas moet worden gevormd door versterkingsdraden die dwars op de rijrichting staan. Dit maakt de band sterker en veiliger. Een heel groot voordeel echter is dat de band lichter loopt. Het in veren van een radiaalband kost veel minder energie dan bij een diagonaalband. Bij een diagonaal band wordt in de kruiselings liggende versterkingsdraden veel energie in wrijvingswarmte omgezet en dus verloren. Dit is al heel lang bekend.
Paul Rinkowsky, een in 1915 geboren Duitse ingenieur, is niet alleen één van de pioniers op ligfiets gebied, maar ook en vooral bekend door zijn superlicht lopende fietsbanden. Rinkowsky maakte in de zeventiger jaren banden voor de Oost-Duitse wielerploeg die opvallend goed presteerden. Rinkowsky heeft onder meer een aantal 20" banden gemaakt die een rolweerstand hadden die maar 40 tot 50% was in vergelijking met elke andere fietsband. De Rinkowsky radiaal banden hadden een stalen versterking in het rubber gevulcaniseerd, mede waardoor de rolweerstand extreem laag werd. Er staat op http://www.helsinki.fi/~tlinden/rolling.html een document online waaruit deze extreem lage rolweerstand blijkt. In de praktijk zal deze extreem lage rolweerstand niet gehaald worden. Wat het effect van het gebruik van Rinkowski banden zou zijn is in Kreuzotter.de, nu niet meer online, te berekenen. Een fietser die 150 Watt trapt in een Quest met brede slicks rijdt 39,3 km/u. Zou je dezelfde Quest uitrusten met Rinkowski radiaal banden, dan ga je met dezelfde 150 Watt maar liefst 45 km/u. De rolweerstand gaat van Cr 0,00640 naar Cr 0,00384 ofwel wordt 40% lager.
Helaas is deze Oost-Duitse bandenpionier door beperkingen achter het IJzeren Gordijn, in 1986 overleden zonder dat zijn vele vindingen commercieel konden worden benut. Schwalbe is inmiddels begonnen met de productie van radiaalbanden voor racefietsen

Opbouw van de band
Een velomobielband mag een vrij hard en smal loopvlak hebben. De banden zullen niet zoals bij een normale fiets onder helling komen te staan. Door de helling moeten banden voor tweewielige fietsen ook in de schouder en een deel van de wangen tegen insnijdingen worden beschermd. Een velomobiel band blijft rechtop en hoeft deze bescherming minder hoog te worden opgetrokken. Een smal vrij hard loopvlak zal weinig rolweerstand hebben. De schouder mag al snel overgaan in een soepele wang die dun is en door zijn radiale opbouw met weinig verlies in veert. De hieldraad en overgang naar de wang moet vrij sterk zijn omdat de zijdelingse krachten groot zijn. De band moet beslist rond zijn om de projectie op de ondergrond zo rond mogelijk te laten zijn. Ook heeft een ronde band het grootste luchtvolume, een van de belangrijkste factoren voor een lichte loop.

Lichte loop
Een velomobiel band moet lichter lopen dan de bestaande banden, anders heeft deze geen bestaansrecht. Een velomobiel weegt tussen 30 en 40 kg en heeft door zijn 3 banden een 50% grotere rolweerstand dan een twee-wielige ligfiets. Ook is de wielmaat van een velomobiel met 20" inch relatief klein. Deze factoren houden in dat, afhankelijk van de snelheid, de rolweerstand van een velomobiel tussen de 35 en 60% van de totale weerstand bedraagt.

42 mm breed
De breedte van 42 mm wordt gedicteerd door de stuuruitslag van de meeste velomobielen. Met 42 mm wordt de stuuruitslag weliswaar enigermate beperkt, maar dit is zeker acceptabel. Bredere banden zoals de Perfect Moiree 47 mm lopen goed, maar beperken de stuuruitslag te veel.
Smallere banden zijn voldoende voorhanden maar zij hebben door hun geringe luchtvolume geen lichte loop.

Volledige slick
Een velomobiel heeft, overigens net als alle andere fietsen, geen enkel voordeel van een geprofileerde band. Velomobielen zullen uitsluitend op de verharde weg rijden en nimmer als mountainbike worden gebruikt.
Een profiel levert vervorming op die weerstand oplevert die een lichte loop en optimale grip tegenwerkt. Vergelijk bijv. een 35 mm Perfect Moiree en een even brede Schwalbe Kojak. De Kojak is een volledige slick en loopt 10% lichter dan de Perfect Moiree.

Anti-lek bescherming
Er moet een redelijke anti-lek bescherming aanwezig zijn. Maar dit mag de lichte loop van de band niet te negatief beïnvloeden. Door de enkelzijdige wielophanging is het verwisselen van een band heel gemakkelijk. Een rock-solid anti-lek bescherming doet de lichte loop teniet en is daarom geen eis. Velomobielen kunnen ook makkelijk één of meer reservebanden meenemen. In de praktijk wordt een voorband met licht opgepompte binnenband in de velomobiel meegenomen. Ook wordt in de regel een normale fietspomp, zij het van kunststof, meegenomen.
De Avocet Fasgrip heeft door zijn harde loopvlak een zeer goede lekbescherming. In deze band zijn zelfs na 12.000 km nog nauwelijks insnijdingen te zien.

Veiligheid
Een velomobiel band moet veilig zijn. De huidige banden zijn zonder uitzondering bedoeld voor gebruik op twee-wielige fietsen. De specifieke eigenschappen van een velomobiel houden in dat de zijdelingse krachten in de huidige banden onvoldoende worden opgevangen. Dit resulteert erin dat soms hieldraden breken met een klapband tot gevolg. Sterkere hieldraden en een goede krachtoverbrenging vanuit de hiel naar de wangen moeten deze grotere krachten opvangen.

Balans grip en slipeigenschappen
Er moet een goede balans zijn tussen grip en slipeigenschappen. Een zachte loopvlak compound geeft veel grip, maar heeft als bezwaar dat de band snel slijt. Veel grip, iets dat voor tweewielers een voorwaarde is, kan voor een velomobiel juist verkeerd uitpakken. Te snel insturen voor een bocht kan een velomobiel op twee wielen doen rijden of zelfs laten omslaan. Iets minder grip zou de velomobiel, vlak voor het omslaan, bij voorkeur over de voorwielen, laten slippen. Dit is een minder gevaarlijke situatie dan omslaan, zeker als dat op een moment gebeurt dat een lantaarnpaal of ander straatmeubilair in de weg staat. Er zijn diverse zeer ernstige ongevallen bekend als gevolg van omslaande velomobielen. De achterband moet juist weer veel grip hebben om de velomobiel bij een slip weer snel in het rechte spoor te krijgen. Het omslaan van een velomobiel gebeurt in fracties van een seconde. De categorie rijders die dit voelt aankomen is klein. Het begin van een slip is makkelijker waar te nemen en kan eenvoudig gecorrigeerd worden door de snelheid iets te verlagen of mee te sturen in de richting van de slip.
Ter vergelijking kiezen we als vertrekpunt de Avocet Fasgrip, een band die zoals bekend licht loopt, precies de goede diameter heeft en zeker 15.000 kilometer meegaat. De loopvlak compound is hard waarmee de lange levensduur is verklaard. De grip bij nat weer is redelijk tot goed, maar in ieder geval minder dan van bijv de Perfect Moiree. Toch blijken vele fietsers ook in de winter voor de Avocet Fasgrip te kiezen. Ze slippen liever dan op twee wielen te rijden of om te slaan.
Een Avocet Fasgrip band op de voorwielen is uitstekend, op het achterwiel juist niet.

Levensduur van de band
Voorbanden van een velomobiel slijten gemiddeld sneller dan van een twee-wielige fiets. Dit wordt veroorzaakt doordat de banden bij een velomobiel grotere zijdelingse krachten moeten verwerken. Ook heeft de sporing van een velomobiel veel invloed. Dit speelt niet bij een tweewieler. Achterbanden gaan wel tot tweemaal zo lang mee.
De Avocet Fasgrip gaat op een velomobiel 15.000 km mee. Dit is voor een nieuw te ontwikkelen velomobiel band geen eis. 8000 tot 10.000 km is voldoende.

Montage
Een nieuwe velomobiel band moet met de hand kunnen worden omgelegd. Als voorbeeld kunnen de huidige brede Perfect Moirees dienen, die leggen goed om. Velomobielen worden veelal het hele jaar door gebruikt. Ook in de winter, als alles stugger is, moeten de banden eenvoudig kunnen worden verwisseld.

Marktpotentie
Wel moet de marktpotentie worden bekeken, alleen Nederland is natuurlijk te klein. Met de uitbreiding van de productie van Quest en Mango, de start van de bouw van Questen in de VS en de mogelijkheid deze banden te gaan leveren aan niet-velomobielen als bijv. trikes, moet dit kunnen lukken.
Behalve eerste montage, rijden er inmiddels duizenden velomobielen en trikes rond die zo nu en dan nieuwe banden nodig zullen hebben.

Onderstaand een lijst van fabrikanten van velomobielen en trikes die twee of zelfs drie wielen van 20" inch hebben.

Velomobielen
Velomobiel.nl, Quest
Sinner, Mango
WAW
Flevobike, Versatile
Leiba, Classic en Brise
Birkenstock, Butterfly
Aerorider, Sport
Sunrider
Go-one
Cab-Bike
Leitra
Alligt, Alleweder
Tripendo
Dutch Speed Bicycles
Greenspeed
Tri-Sled, Avatar
Eigen bouw velomobielen

Trikes
Challenge
Ice
Hase
Greenspeed
Windscheeta
Terratrike
Stein trikes
Scootertrikes
Optima
Tempelman, Flevotrike
Antro Tech
Catrike
Whike (zeilfiets)
Fast FWD (kanteltrike)
Gforce trikes
HP Velotechniek
Flyke vliegtrike
Steintrikes, Subotica en Serbia
Eigen bouw trikes

Een groot aantal kleine initiatieven heb ik niet opgenomen. De aantallen blijven zo klein dat het voor een bandenfabrikant niet zinvol is.

7 opmerkingen:

Anoniem zei

De vrij grote markt voor aanhangers zou ook van deze band kunnen profiteren. Het is immers belangrijk dat een aanhanger licht loopt.

Wim Schermer zei

Goed idee, neem ik op in het definitieve stuk.
Gr. Wim

Fredtdtje zei

Ik mis in de lijst met trike-bouwers nog een grote speler in (al dan niet voor gehandicapten/revaliderenden bedoelde) trikes:
Sinner/USVA, Comfort, Comfort E, Rider, Sulky

Mick zei
Deze reactie is verwijderd door de auteur.
Mick zei

"Toch blijken vele fietsers ook in de winter voor de Avocet Fasgrip te kiezen. Ze slippen liever dan op twee wielen te rijden of om te slaan"
Mijn ervaring met 'n derde rem op het achterwiel voor het maken van 'n noodstop is ongeveer hetzelfde: Bij 'n noodstop liever iets om de as draaien door tijdelijk verlies van grip van 't achterwiel dan doorschieten in de richting waarvoor de noodstop wordt gemaakt (meestal).

Paul zei

Zou het ook wat zijn voor de bakfietsenmarkt, of is hiervoor een sterkere band nodig i.v.m. draagvermogen?

Wim Schermer zei

Voor bakfietsen bestaan al sterkere banden. Een bakfiets gaat ook niet zo hard :).
Groeten,
Wim