Wat zijn de voor- of nadelen van verschillende spaakstijlen

Yep, er zijn verschillende soorten spaken, zoals al uitgelegd. Er zijn ook verschillende manieren om de spaken te “rijgen” en er zijn verschillende spaakvormen.

Bij het kiezen van een spaakvormig rijgschema zijn er zes basisoverwegingen:

1. 1. Sterkte
2. 2. Flexibiliteit
3. Flexibiliteit. 3. Koppelweerstand
4. 4. Luchtweerstand
5. Gewicht
6. 7. Verschijning/sex/stupidly spending geld

Sterkte wordt bepaald door het aantal spaken, hoe ze zijn gerangschikt en hoe ze in contact komen met de naaf en de velg. Als je kijkt naar een normaal “drie-kruis” wiel, dan verlaat de spaak de naaf in een hoek die bijna raakt aan de naafomtrek. Op deze manier wordt de spanning op de naaf geminimaliseerd. Een “vier kruis” vetersluiting (die vaak gezien wordt bij zware toerfietsen en dergelijke) gaat beter en zorgt ervoor dat de spaak echt raakt aan de naafomtrek (plus de toegenomen spaaklengte geeft het wiel meer “veer”).

Je ziet zelden “twee kruis” en waarschijnlijk nooit “één kruis” veters, maar “radiale” vetersluiting (waarbij de spaken de naaf haaks op de omtrek laten staan) komt vrij vaak voor, vooral bij voornaven van “bergfietsen” of “crossfietsen”. Radiale vetersluiting legt een aanzienlijke spanning op een conventionele naaf, en bij radiale vetersluiting zie je vaak de spaken omgekeerd, met de nippels aan het naafuiteinde, omdat de naaf opnieuw moet worden ontworpen om de spanning te kunnen weerstaan. Bovendien, zowel omdat een radiaal geregen wiel zo stijf is als omdat de spaakwielen meestal een laag spaakgetal hebben, is de spanning op de velg hoger, zodat de nippels erdoorheen zouden kunnen trekken. Zo zie je soms het gebogen uiteinde van de (omgekeerde) spaak in een gleuf in de velg of iets dergelijks.

Merk op dat terwijl de radiaal geregen wielen stugger zijn tegen de radiale krachten op het wiel, ze zich helemaal niet verzetten tegen het koppel – als een achterwiel radiaal gespaakt zou worden, zou het koppel van de aandrijflijn het wiel doen verdraaien in een soort spiraal, wat de overdracht van kracht naar de wielomtrek zou belemmeren. Op dezelfde manier zou, als er schijfremmen worden gebruikt op een radiaal voorwiel, het wiel ernstig verdraaien als de schijfremmen worden gebruikt.

[Er moet echter worden opgemerkt dat sommige mensen hun achterwiel graag met een kruispatroon aan de ene kant en radiale spaken aan de andere kant rijgen. Dit zorgt voor de nodige torsiestijfheid en laat toe dat het halve wiel radiaal is, maar het is niet duidelijk dat er een echt voordeel is aan het schema.]

De luchtweerstand neemt uiteraard toe met het aantal spaken en wordt ook beïnvloed door het profiel van de spaak. Hoewel de luchtweerstand belangrijk is voor pro-racers omdat de bovenkant van het wiel met twee keer de snelheid van de fiets naar voren beweegt, is het waarschijnlijk veilig om te zeggen dat de luchtweerstand door spaken op een standaard 32-spaaks drie-kruiswiel niet zou worden opgemerkt door de meeste gemiddelde bikers, zelfs niet bij vrij hoge snelheden.

Het ultieme wiel met lage wind-weerstand is natuurlijk het schijfwiel, en er zijn andere exotische ontwerpen met 1, 2, of 3 brede, platte “spaken” gemaakt van hoge-sterkte composieten die aan de velg en de naaf zijn gelijmd. Maar over het algemeen zie je de schijfwielen op de achterwielen alleen omdat de schijf een vlieger wordt als hij dwars op de wind komt te liggen zoals bij het voorwiel.

Gewicht wordt gereduceerd door meer exotische materialen te gebruiken (vooral voor de velg), en door het aantal spaken te verminderen. Hoe exotischer de velg, hoe intiemer het ontwerp van de velg in het spakenschema past. Een lichte gewichtsvermindering is ook mogelijk door het “kruis” van de spaken te verminderen (en dus de spaaklengte te verminderen).

En natuurlijk het geslacht. Veel van de bovenstaande schema’s (vooral zaken als het radiaal gespaakte voorwiel met omgekeerde spaken) hebben weinig praktisch voordeel voor de gemiddelde fietser, verhogen de kosten en verminderen de betrouwbaarheid. (Ooit een van die chique hoogspanningsspaken horen gaan? Het klinkt als een pistoolschot. En als er één kapot gaat ben je waarschijnlijk dood in het water totdat je bij een fietsenmaker kunt komen, terwijl je met een standaard driespaaks 32-spaaks wiel meestal “slap thuis” kunt komen als een reparatie langs de weg niet mogelijk is).

Vanaf Sheldon Brown :

Double-butted zijn de spaken aan de uiteinden dikker dan in het midden. De meest populaire diameters zijn 2,0/1,8/2,0 mm (ook bekend als 14/15 gauge) en 1,8/1,6/1,8 (15/16 gauge).

Dubbelgeknoopte spaken doen meer dan gewicht besparen. De dikke uiteinden maken ze in de sterk belaste gebieden even sterk als spaken met dezelfde dikte, maar de dunnere middenstukken maken de spaken effectief elastischer, waardoor ze (tijdelijk) meer kunnen uitrekken dan dikkere spaken.

Als gevolg daarvan kunnen de zwaarst belaste spaken, wanneer het wiel aan scherpe lokale spanningen wordt blootgesteld, voldoende uitrekken om een deel van de spanning te verschuiven naar de aangrenzende spaken. Dit is met name wenselijk wanneer de beperkende factor is hoeveel spanning de velg kan weerstaan zonder dat er scheurtjes in de spaakgaten ontstaan.

Triple-butted spaken, zoals de DT Alpine III, zijn de beste keuze wanneer duurzaamheid en betrouwbaarheid het belangrijkste doel is, zoals bij tandems en fietsen voor belaste toeren. Ze delen de voordelen van single-butted en double-butted spaken. De DT Alpine III is bijvoorbeeld 2,34 mm (13 gauge) aan de kop, 1,8 mm (15 gauge) in het midden en 2,0 mm (14 gauge) aan het draadeinde.

Enkel- en triple-butted spaken lossen een van de grote problemen van het wielontwerp op: Omdat spaken gerold worden gebruikt, niet geknipt, is de buitendiameter van de draad groter dan de basisdiameter van de spaakdraad. Omdat de gaten in de naafflenzen groot genoeg moeten zijn om de draden door te laten passen, zijn de gaten op hun beurt groter dan de draad nodig heeft. Dit is ongewenst, omdat een dichte match tussen de spaakdiameter aan de elleboog en de diameter van het flensgat cruciaal is om vermoeidheidsgerelateerde breuk te weerstaan.

Omdat enkel- en driedubbele spaken dikker zijn aan het hoofdeinde dan aan het draaduiteinde, kunnen ze worden gebruikt met naven die gaten hebben die net groot genoeg zijn om door de dikke draad aan het hoofdeinde te gaan.

Aero (elliptische) spaken zijn een verscheidenheid aan dubbelgeknoopte spaken waarbij het dunne deel is omgewisseld in een elliptische doorsnede, waardoor deze spaken iets ærodynamischer zijn dan ronddraaiende spaken. De meest gangbare spaken van dit type zijn de Wheelsmith Æro. Deze zijn 2,2 x 1,8 mm aan de uiteinden, en de tussenstukken zijn gelijk aan 16 gauge, maar dan in de vorm van een ellips van 1,8 x 1,2 mm. De Wheelsmith Æro is mijn favoriete spaak voor hoogwaardige toepassingen, niet alleen vanwege het ærodynamische voordeel dat het biedt, maar ook omdat het vlakke middengedeelte een uitstekende visuele indicator biedt om de wielbouwer te helpen eventuele restdraaiingen in de spaak te elimineren. Dit helpt bij het bouwen van een wiel dat blijft kloppen.

Aero (bladed) spaken hebben een meer uitgesproken aerodynamische vorm, vlak, in plaats van elliptisch. Hoewel ze de meest aërodynamische spaken zijn, passen ze normaal gesproken niet door de gaten in een standaardnaaf omdat ze te breed zijn. Om “bladen” te gebruiken, moet de naaf met een vijl worden gegroefd. Het gleuven van de gaten kan de flens verzwakken en maakt de garantie van de naaf meestal ongeldig. Het is ook een hoop moeite.

In theorie zouden “aero” spaken meer aerodynamisch moeten zijn, maar als je denkt aan het belasten van de spaak, zou het stugger zijn in de richting waarin het wiel draait omdat het dikker is, en meer buiging hebben loodrecht op dat, omdat de spaak dun of plat is aan de zijkant.

Ik heb dubbele spaken op mijn crosscountry mountainbike, en heb er jaren op geracet zonder de wielen te ontwarren, en het bespaart een kleine hoeveelheid gewicht per spaak, maar het is op een punt waar de spaak niet zwaar belast wordt, dus het behoudt het grootste deel van zijn kracht. Vooral goed voor lichtere rijders op fietsen met volledige vering, waarbij de wielen in de eerste plaats niet zo zwaar worden belast.

Dit komt neer op aerodynamica, betrouwbaarheid en kosten.

Een wiel met veel lichtgewicht spaken zal betrouwbaar zijn en relatief berijdbaar blijven, zelfs als er een spaak afbreekt. Maar al die spaken zijn als een eierklutser in de wind: niet aërodynamisch. Wielen als deze worden dus meestal gebruikt door zwaardere rijders of in touringcars, waar duurzaamheid de snelheid overstijgt.

Een wiel met minder spaken belast elk van die spaken meer, en kan geen enkele van die spaken laten breken. Ook, zowel om de lagere spaakstand goed te maken en omdat het hele punt van het verminderen van de spaakstand is om de aërodynamica te verbeteren, hebben deze wielen meestal velgen met een traanvormige doorsnede. Deze verhogen de sterkte van het wiel (ten koste van het gewicht), en verbeteren de aerodynamica door de snelst bewegende delen van de spaken (aan de uiteinden) te vervangen door solide aërodynamisch gevormde velgen.

Een trispoke of schijfwiel is de volgende logische stap. Deze zijn veel duurder te fabriceren, en vooral bij zijwind zijn schijven problematisch. Ze hebben ook de neiging om zwaar te zijn, waardoor ze ongeschikt zijn voor sommige soorten wedstrijden, maar niet zozeer voor triatlons, die over een constante inspanning gaan.

Bladed spaken zijn iets meer aërodynamisch dan ronde spaken. Aan de zeer hoge kant zijn er enkele wielen die fettucini-achtige strips van koolstofvezel gebruiken in plaats van stalen spaken - deze kunnen net zo veel kosten als een zeer mooie fiets zelf.