De techniek van de fiets

De fiets

Voorwoord
Ik hou mijn onderzoek over de fiets
Het lijkt me wel leuk om dit onderzoek te doen, maar wel moeilijk, want ik heb nog nooit een onderzoek gemaakt.
Wat hier onder staat is de bedoeling van mijn werkwijze.

Inhoudsopgave

Voorwoord
Eerst een stukje geschiedenis
- De loopfiets
- De trapfiets
- De hoge \"bi\"
- De veiligheidsfiets

De energieoverdracht van de fiets
- Hoe komt een fiets in beweging?

De overbrengingen van de fiets
- De overbrengingen als een fiets in beweging komt
- De overbrengingen van de remmen
- De overbrengingen van de dynamo
- De overbrengingen van de versnelling

De hefbomen (waar en wat voor) van de fiets
- De hefboom bij het remmen (terugtraprem en velgrem)
- De hefboom in een versnelling

De gebruikte materialen van de fiets en waarom juist die materialen.
- Het frame
- Het wiel/banden/spaken
- De overbrengingen
- Het zadel
- Het stuur
- De bagagedrager
- De kettingkast/ketting
- De verlichting
- Reflector
- Remblokje
- Handvat
- Slot
- Snelbinder
- Trapper

Andere technische dingen
- Hoe kan het dat je zonder handen kan fietsen?
- Fietsen voor verschillende doeleinden
- Nieuwste ontwikkelingen

Eerst een stukje geschiedenis

Loopfiets
Karl von Drais in 1816 bouwde als eerste een bestuurbare loopfiets. Hij noemde die \"draisine\". Er waren wel al een paar loopfietsen gebouwd, maar die waren niet echt goed, omdat je het voorwiel niet kon draaien.
De eerste loopfiets van Von Drais was een zwaar houten vehikel. Hij woog 25 kg en had een houten zitbalk. Met een soort hendel kon je het voorwiel draaien om te sturen.

Trapfiets
Ernest Michaux bouwde in 1861 een fiets met trappers op het voorwiel. Hij noemde hem \"vélocipède\".

De hoge \"bi\"
In 1871 werd de hoge \"bi\" gebouwdt door de Engelsman James Starley. bi is een afkorting, dit is hem voluit: bicycle.
Het was een fiets van het bekende vélocipède-model, maar met een groot voorwiel en een klein achterwiel.
Hun bedoeling met het grote voorwiel was dat je met één trapbeweging een grote afstand zou moeten kunnen maken.

De veiligheidsfiets
De volgende stap in de ontwikkeling van de fiets was de veiligheidsfiets. Hij werd ontworpen door de Engelsman John Kemp Starley, hij is een neef van James Starley.
John maakte in 1885 de \"Rover\", een fiets met twee die even groot waren. Deze fiets had een ketting, die werd gebruikt om in beweging te komen.
De \"Rover\" is vergeleken met de hoge \"bi\" een lagere fiets en dat is veel stabieler en veiliger dan de hoge \"bi\".
Met deze fiets begint de geschiedenis van de fiets van nu.

De energieoverdracht van de fiets

Hoe komt een fiets in beweging?
Doordat een fietser die op een fiets zit kracht uitoefend op de pedalen, gaat via de crank en de as het voorkettingblad draaien. D.m.v. een ketting is het voorkettingblad verbonden met het achterkettingblad. De ketting geeft de energie via het voorkettinblad over op het achterkettingblad. Het achterkettingblad zit vast aan de achternaaf. Door het achterkettingblad is de achternaaf in beweging gekomen en brengt het wiel in beweging.
Door dat er alsmaar energie van de fietser op de pedalen wordt overgebracht blijft de fiets in beweging.

De overbrengingen van de fiets

De overbrengingen als een fiets in beweging komt
- pedaal
- crank
- trapas
- voorkettingblad
- ketting
- achterblad
- achternaaf
- versnellingsnaaf/derailleur

Pedaal
De fietser zet kracht op het pedaal, waardoor energie wordt overgebracht.
Crank
Via het pedaal komt de Crank in beweging. En de crank laat het trapas om zijn as draaien.
Trapas
De trapas is de as waarop het crankstel met de kettingwiel(en) ronddraait.

Voorkettingblad
Aan de rechter crank zit minstens één kettingblad, waarmee de ketting aangedreven wordt.

Ketting
De fietsketting is een rollenketting, hij is opgebouwd uit 100 tot 120 schakels en 500 tot 600 deeltjes. Onderdelen van de ketting zijn: de binnen- en buitenschakels, de schalmen, pennen, bussen(lagering) en rollen. De binnenschakel bestaat uit twee plaatjes (schalmen) met daartussen twee bussen en daaroverheen twee rollen.
De ketting geeft de energie via het voorkettingblad over op het achterkettingblad.
Achterkettingblad
Het achterkettingblad zit vast aan de achternaaf.
Achternaaf
Door het achterkettingblad is de achternaaf in beweging gekomen en brengt het wiel in beweging

De overbrengingen van de versnelling

De derailleurversnellingen
achterderailleur
Om de ketting tussen de tandkransen op de achteras te schakelen, wordt een achterderailleur gebruikt. Dit is een kooitje waarin de ketting over twee geleidewieltjes loopt. Door het aantrekken of ontspannen van de bedieningskabel, d.m.v een hendel wordt de ketting op een kleiner of op een grotere tandkrans overgezet.
Voorderailleur
De voorderailleur is iets eenvoudiger uitgevoerd. De kooi heeft geen geleiderwielen, maar geleid de ketting in één keer van het ene blad op het andere.
Door deze bedieningen op verschillende manieren te gebruiken, krijg je verschillende versnellingen.

De overbrengingen van de dynamo
Een aandrijfwieltje: dit is tegen het voor- of achterwiel gedrukt en gaat ronddraaien wanneer de fiets en dus ook dat wiel in beweging komt.
De schacht: die vormt de verbinding tussen het aandrijfwieltje en de magneet. Als het aandrijfwieltje ronddraait, gaat dankzij de schacht ook de magneet ronddraaien.
De magneet: een permanente magneet die zorgt voor het magnetisch inductieveld.
Een metalen spoel: die is om een ijzeren kern heen gewikkeld.

De werking van de fietsdynamo
Het aandrijfwieltje van de dynamo drukt tegen voor- of achterwiel van de fiets. Als je fietst, draait het fietswiel en gaat het aandrijfwieltje meedraaien. Dankzij de schacht wordt die draaibeweging overgebracht op de magneet. De magneet begint dan te draaien in de vlakbij een spoel die om een ijzeren kern is gewikkeld. De draden in de spoel krijgen een wisselend magnetisch veld van de ronddraaiende magneet. In de spoel wordt een elektrische stroom opgewekt. De spoel is via een draad verbonden met de fietslamp; wanneer er een elektrische stroom is, gaat de fietslamp branden.
Hoe trager je fietst, hoe langzamer je wiel draait. Als je wiel trager draait, draait ook de magneet trager waardoor de opgewekte elektrische stroom kleiner is. Dus dan schijnt de fietslamp ook iets minder helder.

De overbrengingen van de remmen
De velgrem
remhendel
De remhandel zit aan beide kanten van het stuur onder de handsvatten. De hendel wordt gebruikt, wanneer de fietser wil remmen. Hij omklemt de hendel met zijn vingers en trekt deze naar het handsvat toe. Op deze manier wordt er een kabel aangetrokken.
Kabel
De kabel is de verbinding tussen de handel en velgrem (cantileverrem)
En is dus het verlengstuk tussen de remhandel en de velgrem.
De velgrem
De velgrem bestaat uit twee remarmen die draaibaar zijn gemonteerd op vaste punten op het frame. Door aan de kabel te trekken worden de remarmen met de remblokjes tegen de velg geperst. Door de ingebouwde veren keren de remarmen vanzelf weer terug op zijn plaats.

De terugtraprem
Het achterkettingwiel
Het achterkettingwiel is verbonden met een schroefspie, waarop een remconus kan bewegen.
Pedalen
Deze rem moet je in beweging zetten doordat je achteruit op de pedalen trapt.
Remconus
Doordat je achteruit trapt wordt de remconus tussen de twee helften van de remmantel geschroefd.
Remmantel
Die spreid zich en word tegen de binnenkant van de naafbus geperst
Naafbus
De remmantel word tegen de naafbus geperst en remt zo het achterwiel af.

De hefbomen (waar en wat voor) van de fiets

De hefboom bij het remmen (terugtraprem en velgrem)
Terugtraprem
- Door het terugtrappen van de trappers wordt de crank gebruikt als hefboom om het remmen in werking te zetten, hefboom 3
- De remhevel is ook een hefboom, hefboom 3
Velgrem
- Als je moet remmen, trek je de hendels met handkracht naar de handvatten, hierbij is de hendel de hefboom, hefboom 3
- Doordat de hendels de remkabels intrekken trekken zij de remarmen van de velgrem (cantileverrem) in. De remarm wordt hierbij gebruikt als hefboom 1

De hefboom in een versnelling
Derailleurversnelling
- De bediening van het hendeltje heeft een hefboomwerking,
hefboom 3

De gebruikte materialen van de fiets en waarom juist die materialen.

- Het frame
- Het wiel/banden/spaken
- De overbrengingen
- Het zadel
- Het stuur
- De bagagedrager
- De kettingkast/ketting
- De verlichting

Het Frame
Materiaal: staal of aluminium
Waarom: omdat dit stevige en lichte materialen zijn en aluminium word de laatste tijd nu gebruikt, want dat is een nog lichter materiaal dan staal.
Het wiel
Materiaal: staal of aluminium
Waarom: dat is ook stevig en licht
De buitenbanden
Materiaal: harde rubber, canvas
Waarom: Rubber, want dat geeft grip op de weg en het gaat niet gauw kapot.
De binnenbanden
Materiaal: zacht rubber en lucht
Waarom: zacht rubber, want dat is een beetje zacht en rekbaar en als er dan lucht in word gepompt kan de binnenband goed de buitenband opvullen
spaken
materiaal: harde staal
waarom: want dat moet het wiel in vorm houden.
Zadel
Materiaal: bv. Van rubber of leer
Waarom: voor de comfortabelheid, want je moet er op zitten en soms zit er ook gel in het zadel dat zit nog zachter.
Het stuur
Materiaal: Staal of aluminium
Waarom: Staal omdat het licht is en aluminium omdat het licht is en ook sterk
De bagagedrager
Materiaal: staal of aluminium
Waarom: Staal omdat het licht is en aluminium omdat het licht is en ook sterk
De kettingkast
Materiaal: kunststof of metaal
Waarom: Het is stevig dus een goede bescherming tegen water en viezigheid of zand.
Ketting
Materiaal: gehard Staal
Waarom: Om zo min mogelijk slijtage eraan te krijgen
De koplamp
Materiaal: kunststof
Waarom: omdat het licht is en weinig kost
Reflector
Materiaal: kunststof
Waarom: Het roest niet, dus het blijft goed
Remblokje
Materiaal: hard rubber
Waarom: Omdat het slijtvast moet zijn en dat de velg niet beschadigt.
Handvat
Materiaal: kunststof
Waarom: Het is een licht materiaal en het pakt prettig vast
Slot
Materiaal: metaal
Waarom: Het moet inbraak bestendig zijn

Snelbinder
Materiaal: Rubber
Waarom: Omdat het elastisch moet zijn

Trapper
Materiaal: Metaal en rubber
Waarom: Omdat het stevig moet zijn en je moet er goed grip op hebben om met je voeten op de trappers te blijven

Andere technische dingen
Hoe kan het dat je zonder handen kan fietsen?
Je kan zonder je handen aan het stuur te houden toch blijven fietsen, doordat je met je lichaam je fiets in evenwicht houd, hierdoor blijft je stuur toch recht staan, doordat je wiel de weg van de minste weerstand kiest en dat is recht vooruit.

Fietsen voor verschillende doeleinden
- racefiets: Alles aan deze fiets is zo gemaakt dat je er heel snel mee kunt fietsen: dunne banden, lichte materialen, aerodynamisch (= zo min mogelijk luchtweerstand)
- Tourfiets: Een fiets die gewoon lekker fietst om tourtjes te maken. Een tourfiets heeft veel versnellingen (recreatief fietsen)
- Mauntainbike: een fiets die is bestemd om op een moeilijk terrein te fietsen. Hij heeft grove banden en vaak veel vering.
- Citybike: Een fiets om gewoon effe naar dorp te fietsen, dus voor kleine afstanden er zitten vaak weinig of geen versnellingen op.
- Crossfiets: Is vaak klein met dikke banden, bv. Een BMX

Nieuwste ontwikkelingen
De nieuwste ontwikkelingen van de fiets is bijvoorbeeld het verstelbare stuur. Bij de fietsen met zo’n stuur kun je zelf je de stand van het stuur bepalen die het lekkerst bij zit.
Ook zijn er speciale antislippootjes op een standaard zodat je fiets extra stevig staat. En er zijn nu ook fietsbanden met een brekerlaag, dit zorgt ervoor dat je niet zo snel een lekke band krijgt.