Tuesday, October 4, 2011

Cardanaandrijving slechte keus voor een fiets!

Ik geef toe dat de stadsfiets op de foto erg clean is. Gietwielen, cardanaandrijving, duomatic twee versnellingsnaaf met terugtraprem, het totaal ontbreken van kabels en het meest uniek, de holle aluminium zelfdragende spatborden zonder spatbordstangen. De fiets is bedacht en gemaakt door een student als eindwerkstuk voor zijn afstuderen.
Ondanks het cleane uiterlijk, waar ook de cardanaandrijving aan bijdraagt, vind ik een cardanaandrijving voor een fiets een slechte keus.


Wij hebben in het verleden op verzoek van de PTT Post een cardanaandrijving van het Duitse merk Fendt in de praktijk getest op een Flevotrike. Als deze aandrijving het goed was blijven doen, was het de bedoeling de aandrijving toe te passen bij de speciale PTT Posttrike. De aandrijving kreeg al snel te veel speling in de twee haakse tandwieloverbrengingen en is niet gebruikt bij de PTT Posttrike.

In 2000 dachten ze bij Giant ook aan het toepassen van cardanaandrijvingen.
In samenwerking met ID.Bike hebben we uitgebreid de cardanaandrijving van de Bridstone Transit vouwfiets getest.
Bij ID Bike beschikken ze over een nauwkeurige testbank voor het meten van rendementsverliezen bij kleine vermogens. Deze testbank stamt nog uit de tijd dat ze bij DAF Special Products gewerkt hebben aan een traploze duwband versnellingsnaaf voor fietsen.


Hiernaast alle onderdelen van de cardanaandrijving na diverse testritten en na een aantal draaiuren onder belasting op de testbank.

Het gewicht van de totale cardanaandrijving (single speed) is 4,5 kg. Wij hebben Giant laten zien dat een single speed kettingaandrijving in een zelfdragende aluminium kettingkast 2,5 kg weegt, een hoger rendement heeft, minder slijtage gevoelig is en goedkoper om te produceren.

Hiernaast een foto van de tandflanken van het kroonwiel op de trapas. De donkere plekken op de foto zijn slijtage plekken. Na omgerekend 1000 km op de testbank samen met de testritten, is er reeds een duidelijk voelbare vergrote speling tussen de haakse tandwielen.

Een cardanaandrijving voor een fiets is natuurlijk ook erg onlogisch.
Met een fiets wil je een voorwaartse beweging maken. Bij een cardanaandrijving wordt de voorwaartse beweging van de benen bij de trapas omgezet in een rotatie dwars op de bewegingsrichting. Hetzelfde gebeurd nog een keer bij de achteras van het achterwiel. Dus tweemaal een onnodige omzetting van de draairichting.

Een mens kan een koppel (kracht maal arm) leveren van 200 tot 300 Newtonmeter bij nul toeren. Een gemiddelde kleine auto levert hetzelfde koppel, maar dan bij een toerental dat meestal boven de 3500 omwentelingen per minuut ligt.
Tandwielen en lagers zijn slecht bestand tegen hoge statische belastingen en dat is wat er gebeurt bij fietsen. Grote krachten bij hele lage toerentallen of bijna stilstand. De contactvlakken waar de krachtoverbrenging bij de tandwielen plaats vindt zijn vele malen kleiner dan de contactvlakken tussen de ketting en het kettingblad.
De hoge slijtage bij de cardanaandrijving van de PTT Posttrike en bij de Bridstone vouwfiets zijn het gevolg van een te hoge vlaktedruk tussen de tandvlakken.
Er is nog steeds geen betere overbrenging voor fietsen dan de ketting. Als de kettingaandrijving goed beschermd wordt tegen inwerking van vocht en vuil en goed gesmeerd wordt, kan er minimaal 50.000 kilometer mee gefietst worden met bijna 100% rendement. Let wel......kwaliteitskettingen gecombineerd met de juiste kettingbladen.

9 comments:

  1. Interessant stukje...
    1 bemerking: "Tandwielen en lagers zijn slecht bestand tegen hoge statische belastingen en dat is wat er gebeurd bij fietsen."
    * gebeurT ;-)

    ReplyDelete
  2. Ik heb de indruk dat de kunststof kettingkasten van tegenwoordig niet de bescherming bieden van de oude lakdoekkasten.

    ReplyDelete
  3. Het nadeel van kunststof is dat het hardingsproces van kunststoffen continu doorgaat waardoor het uiteindelijk zo bros wordt dat het makkelijk breekt. De lakdoekkasten hebben daar minder last van. De lak zelf krijgt daar wel last van na lange tijd, het bekende craquelé.

    De zelfdragende aluminium aandrijfunit (kettingkast) van de Friiik van Gazelle en de aandrijfunit van de GreenMachine van Flevobike kennen we dat probleem niet.

    ReplyDelete
  4. Een cardanfiets toont inderdaad heel clean, en wordt veel verkocht aan stijlbewuste stadsbewoners, of het nu onder de vorm van een plooifiets, racefiets of stadsfiets is (meestal singlespeed).

    Een singlespeed met ketting of met naafversnelling ( goedkope Shimano of Rohloff met riem) is nochtans ook heel puur van vorm.

    Bij de GreenMachine is het aandrijfsysteem (2 kettingen en Rohloffnaaf) heel stijlvol ondergebracht, beter krijg je het vandaag niet!
    Wil je deze fiets wat comfortabeler en gebruiksvriendelijker, dan doe je direct afbreuk aan de stijl... (licht en dynamo erop, spatbord, bagagedrager, spaakvelgen, ...)

    ReplyDelete
  5. Ik ben het niet eens. Op een ketting komt ook heel wat spanning aan een kant van de fiets. Dit is ook een onevenwichtige belasting. Een ketting echter slijt heel snel vanwege veel externe faktoren: roest door pekel, vuil en slijtage waardoor de ketting rekt en niet meer goed past. In de grote steden staat de fiets eigenlijk altijd buiten in weer en wind.Ik heb nog nooit eenstadsfiets langer dan vijf jaar gehad. Je wilt niet weten hoeveel kettingen ik dan heb verbruikt . Uiteindelijk valt de ketting beschermer er gewoon van af. Het enige vet dat een ketting goed beschermd is vaseline. Je wilt niet weten hoe vies deze dan wordt. Overige smeer middelen kan je elke week gebruiken. De kardan is dus wel echt een oplossing. Je kunt ze trouwens ook van hard staal maken

    ReplyDelete
  6. Ik ben het met jou eens als je het over een open ketting systeem hebt. Ook een kunststof kettingkast is niet de oplossing als het om een lange levensduur gaat.

    Je hebt helaas aan het eind van mijn betoog het dik gedrukte stukje niet gelezen!

    Er is nog steeds geen betere overbrenging voor fietsen dan de ketting. Als de kettingaandrijving goed beschermd wordt tegen inwerking van vocht en vuil en goed gesmeerd wordt, kan er minimaal 50.000 kilometer mee gefietst worden met bijna 100% rendement. Let wel......kwaliteitskettingen gecombineerd met de juiste kettingbladen.

    ReplyDelete
    Replies
    1. En daar begint het probleem. Voor een goed onderhouden vrijetijdsfiets zal deze redenering wel opgaan, maar de praktijk van het stadsbarrel is er een van gebrekkig onderhoud, bruut geweld in de fietsenstalling, alle mogelijke weersomstandigheden, goedkope vervangende onderdelen en adhoc-oplossingen (met Ducktape kun je alles maken...). De kwaliteit van de ketting doet er dan al heel snel niet zo veel meer toe.

      Delete
  7. Misschien dat het theoretisch wel klopt dat een cardanas mechanisch sneller slijt dan een ketting, maar er zijn nog andere zaken die slijtage veroorzaken waar een cardanas veel minder last van heeft. Zoals je zelf ook schrijft trouwens. Denk aan regen (niet iedereen gebruikt de fiets enkel bij regenkans 0%), strooizout (opspattende gesmolten sneeuw), een niet 100% correct uitgelijnd achterwiel (na reparatie lekke band) waardoor de ketting een beetje wringt en zand/stof (zelfs bij de beste kettingkast wordt de olie vuil). En dan heb je wel gelijk dat veel van deze bijkomende slijtage niet van toepassing is als je perfect een lekke band kan vervangen en je de ketting regelmatig schoonmaakt en opnieuw insmeert, maar wie kan dat en doet dat? Als je je fiets te weinig of zelfs bijna nooit onderhoudt zoals zovelen doen, dan is een cardanas echt wel de betere optie.

    En dan heb ik nog 2 redenen waarom ik voor een fiets met cardanas gekozen heb:
    1) Makkelijker om een lekke band te repareren (geen kettingkast, geen smerige boel, wiel staat direct goed gecentreerd bij terugplaatsen).
    2) Betrouwbaar: mijn cardanaandruiving heeft nog nooit gefaald. Wie daarentegen kan zeggen dat hij met een kettingfiets nog nooit zijn of haar ketting heeft verloren na van een borduur te fietsen ofzo? Dat kan zelfs levensgevaarlijk zijn als je er net op dat moment op rekent te kunnen versnellen om de straat tijdig over te steken... Zelfs op perfect onderhouden fietsen kan de ketting er af lopen. Hoe vaak zie je het nl. niet bij een veldcrosswedstrijd dat de uitslag anders is geworden door kettingproblemen? Dat zie ik bij mijn cardan niet gebeuren; zelfs als een tandje te hard zou afgesleten zijn en de as naar het volgende tandje springt, ga ik aandrijving blijven hebben, terwijl een ketting er in zo'n geval kan aflopen.

    Samenvatting: de belangrijkste redenen waarom ik gekozen heb voor een cardanfiets zijn:

    1) betrouwbaarheid (ik wil in noodsituaties ten allen tijde kunnen versnellen)
    2) makkelijker te repareren van een lekke band (als ik me niet vergis moet VAB bij gewone fietsen het vaakst interventies doen voor lekke banden en kettingproblemen)
    3) minder onderhoud

    ReplyDelete
  8. Bedankt voor deze uitstekende blogspost. Goede argumentatie, objectief de voor- en na-delen overwogen en tegen elkaar opgezet.

    ReplyDelete