Fiets.nl

Ik peddelde lekker op mijn fietsje en dacht aan een opmerking die in de racefietswereld regelmatig wordt gebruikt: bij dezelfde druk rollen brede banden beter dan dunne. Met nadruk op “dezelfde druk”.

Bij een techneut zoals ik begint dan in mijn brein een stel radertjes te draaien: hoezo? Waarom?

Als ik op de fiets ga zitten ontstaat een evenwichtssituatie. De band wordt iets ingedrukt, er ontstaat een plat vlak, een koorde van een denkbeeldige cirkel.
De grootte van het platte vlak hangt af van het gewicht van mij en mijn fiets en van de luchtdruk in de band. Hoe hoger de druk in de band, hoe kleiner het platte vlak wordt. Gevoelsmatig zal iedereen het hier wel mee eens zijn.

Maar de werktuigbouwer in mij zegt dan dat de grootte van het platte vlak eenvoudig te berekenen is: gewicht gedeeld door druk is oppervlak.
Stel 75 kg gewicht gedeeld door een druk van 7,5 bar(7,5 kg/cm2) is een plat oppervlak van 10 vierkante cm.
Bij een bandbreedte van 25 mm (2,5 cm) is de totale lengte, twee wielen dus, van het vlak 10 cm2 gedeeld door 2,5 cm is 4 cm of 2 cm plat vlak per wiel! Dit is de koorde.
Gemakshalve ga ik er van uit dat de band niet breder wordt als hij wordt ingedrukt. Als dit wel zo zou zijn dan weten we niet hoeveel maar de oppervlakte van het platte vlak blijft immers toch onveranderd.
Het platte vlak veroorzaakt een situatie waarin je als het ware steeds tegen een drempeltje oprijdt; rolweerstand. Hoe hoog dat drempeltje is kunnen we uitrekenen.

Ik neem mijn B’Twin en mijn Cannondale als voorbeeld.
B’Twin met 35 mm banden, druk 3,4 tot 5,1 bar.
Cannondale 25 mm banden, druk 5,0 tot 7,0 bar.

Van beide banden is het eenvoudig de koorde uit te rekenen, bij zowel de minimale druk als de maximale druk. Vervolgens kun je met de radius van de band en de halve koorde uitrekenen hoe groot de loodlijn is tussen as en koorde met behulp van Pythagoras, dus de kortste afstand van asfalt tot as. Hoeveel de band is ingedrukt.
We weten dan hoe hoog het drempeltje is waar we continu tegenop rijden. Wat blijkt is onverwacht, en niet de moeite van het discussiëren waard.

Deze berekening zegt dat het klopt dat bij dezelfde druk in de banden de indruk van de smalle band langer is dan van de brede. De drempel is dus iets hoger.
Maar waar hebben we het over? In alle gevallen; smalle band - brede band, hoge druk - lage druk, benadert de indrukking niet eens een millimeter! De verschillen “bij gelijke druk” hebben voornamelijk een theoretisch betekenis. En bij tijdritten?
Als topsport in het wielrennen betekent dat elke tegenwerkende kracht zo klein als maar mogelijk gemaakt moet worden dan is de juiste band en druk één zo’n factor. Voor ons niet de moeite waard om over na te denken.
Zie onderstaande berekening;
De 25mm band is bij 5 bar tot 349,58 mm ingedrukt,
De 35 mm band bij 5,1 bar tot 349,79 mm ingedrukt.
Een verschil van 0,21 mm in het voordeel van de brede band. Ik beken schuld: de berekening van de 35mm band gaat uit van 5,1 bar in plaats van 5,0 bar. Maar met deze waarden als uitkomst vind ik het niet de moeite waard om de brede band bij 5 bar uit te rekenen.

Conclusie: wij amateur racefietsers hoeven ons niet druk te maken over rolweerstand van smalle- versus brede banden, het is een te verwaarlozen factor.

Berekening:
Uitgangspunt is een wieldiameter van 700 mm, radius 350 mm en een gewicht van 85kg voor fiets plus berijder.

Band: Cannondale 25 mm of 2,5 cm. Druk: 5,0 tot 7,0 bar.
Gewicht gedeeld door druk is oppervlak.

Bij 7 bar: 85kg/7kgcm2=12cm2.
Per wiel 6cm2. Lengte plat vlak 6cm2 / 2,5cm = 2,4cm of 24mm.
As tot asfalt is: wortel(350^2 - (1/2*24)^2)= 349,79mm.

Bij 5 bar: 85/5=17cm2.
Per wiel 8,5 cm2. Lengte plat vlak 8,5cm2 / 2,5cm = 3,4cm of 34mm.
As-asfalt is: wortel(350^2 - (1/2*34)^2)= 349,58mm.

Band: B’Twin 35 mm of 3,5 cm. Druk 3,4 tot 5,1 bar.

Bij 5,1 bar: 85/5,1=16,6cm2.
Per wiel 8,3cm2. Lengte plat vlak 8,3cm2 / 3,5cm=2,3cm of 23mm.
As-asfalt is: wortel(350^2 - (1/2*23)^2)=349,79mm.

Bij 3,5 bar: 85/3,4=25cm2.
Per wiel 12,5cm2. Lengte plat vlak 12,5cm2 / 3,5cm=3,6cm of 36mm.
As-asfalt is: wortel(350^2 - (1/2*36)^2)=349,53mm.

Opmerkingen:
Uitgangspunt is dat de band bij belasting niet breder wordt. Of dit juist is kan betwijfeld worden maar de uitslag zal er niet dramatisch anders van worden omdat het oppervlak recht evenredig is met de belasting.
Geschreven “350^2” betekent het kwadraat van 350.
Geschreven “cm2” betekent vierkant centimeter.
Geschreven “/“ betekent gedeeld door

En nu?

Ik twijfel niet aan de berekeningen , maar de rolweerstand wordt veroorzaakt door het vervormen van de band en laat dat nu net wat minder zijn bij de bredere band....
Overigens is de rolweerstand van een bredere band maar bijzaak, het doel is meestal toch meer comfort en grip...

0.21 mm verschil op 0.42 mm is een halvering?!
Als de rolweerstand lineair schaalt met de indrukking dan is de rolweerstand van jouw 35mm band de helft vergeleken met 25mm. Voor de gemiddelde toerfietsen scheelt dat al snel 10% aan vermogen of een dikke km/h.

Ik heb geprobeerd die rolweerstand tastbaar te maken Keezx, immers, beide banden moeten als het ware een drempeltje oprijden, of, anders uitgedrukt, elke band moet even ingedrukt worden. Maar de mate waarin de banden ingedrukt moeten worden verbaasde mij ongelofelijk. De smalle band 350 mm - 349,58 mm is 0,42 mm. Dat is ongeveer de dikte van twee pinpassen.
De brede band doet het stukken beter: 350 mm - 349,79 mm = 0,21 mm. Vooruit, ik doe ruig, da’s een hele pinpas.

Dat het verschil van één pinpas een verschil in trapvermogen oplevert van 10% wens ik te betwijfelen, bve, dat moet je mij eens uitleggen.
Een tijdje terug heb ik mijn gedachten over klimwielen uiteengezet en de vermogensverschillen die ik berekende tussen standaard wielen en klimwielen op hellingen van 10% waren net voldoende om een ledje te laten branden. Beschouw de pinpas als een helling die je oprijdt en er komt nog geen led tevoorschijn.

Waar we het nooit over hebben in het kader van “brede” banden, ook niet in de media, is het feit dat ik geen reden zie om een 25 mm band te rijden op de minimale druk en de 35 mm band op de maximale druk. Ik betwijfel ook of jullie allemaal je smalle bandjes op minimum druk rijden! Ik betwijfel ook of jullie je brede banden op minimale druk rijden. En zie, bve, als de smalle band wordt opgepompt tot maximale druk is het verschil met de brede band verdwenen.

Blijft over de factor comfort. Dat is een subjectieve factor en ik ben benieuwd hoe jullie rijden. Wil je opbiechten welke diameter banden jullie rijden bij welke druk?

Nog een kleine aanvulling: mijn Trek met 23 mm banden rijd ik op 8 bar, de Cannondale met 25 mm op 7 bar en de B'Twin met 35 mm in de stad op 5 bar.

Geen zin om je natuurkundige verhaal die te lezen, maar wat waardes wil ik best prijsgeven...

Vittoria's Corsa g+ 28mm 5.5bar
Gp4000s2 28mm 6bar
Schwalbe Marathon Plus 25mm 7bar
Schwalbe G-one 38mm 4bar

Raceben schreef: ↑06 aug 2018 19:27 Ik peddelde lekker op mijn fietsje en dacht aan een opmerking die in de racefietswereld regelmatig wordt gebruikt: bij dezelfde druk rollen brede banden beter dan dunne. Met nadruk op “dezelfde druk”.

Volgens mij is het verhaal dat altijd verteld wordt net wat anders:
"bij een brede band kan je met lagere druk af, wat voor meer comfort zorgt zonder aan rolweerstand in te boeten (of zelfs te verbeteren)."
Een en ander beetje afhankelijk van breedte van de velg, en souplesse van de band.

Naast hard rechtdoor fietsen, moeten ook nog wel eens een bochtje om. Dat speelt natuurlijk ook mee in de keuze voor de "beste" bandbreedte en druk.

berekenen van de weerstand van verschillende bandbreedtes bij gelijke druk, lijkt me dan ook geen vergelijking waar we echt wat aan hebben, omdat het in de praktijk geen overweging is om de bredere band met dezelfde druk te rijden.

Het zou best nuttig kunnen zijn, maar het is niet alleen de indrukking, maar vooral de lengte van de footprint die zorgt dat een smalle band meer " hysteresis" heeft.
Als iemand dat kan berekenen, des te nuttiger.

wat ik ervan onthouden heb is dat het contactpunt (oppervlakte) met de grond bij een smalle band groter is in de rijrichting dan bij een bredere band, maar dat deze laatste contact
met de weg zich in de breedte manifesteerd.(ik ben geen techneut) Dat is wat ik al vele malen (met tekening erbij) gelezen heb.

Bredere banden rijd je over het algemeen met minder druk, omdat ze anders geen voordeel hebben. Bredere banden rijd je bij voorkeur ook op een bredere velg. Een binnendiameter van de velg van van 19 mm is al heel normaal, waar dat tot voor kort 13 of 15 was. Onder die condities heb je met bredere banden extra luchtweerstand. Er zjin ook mensen die beweren dat je dan minder luchtweerstand hebt, maar het frontaal oppervlak heeft nu eenmaal een grote invloed op de luchtweerstand. Hoe dan ook, daar krijg je extra comfort en grip voor terug (en als je geluk hebt minder rolweerstand).
Mijn nieuwe fiets werd geleverd met 28 mm banden, die ik op 5,5 en 6,0 bar reed. Dat reed vrij zwaar. Toen die versleten waren heb ik ze vervangen door 25 mm banden (van een beter merk). Van datzelfde merk liggen nu 28 mm banden klaar om het nog eens te proberen. Volgens mij is de vraag dus: wil je iets meer comfort en grip met heel weinig opofferingen of niet?
O ja, het moet allemaal wel passen natuurlijk. Mijn vorige fiets had bij de achtervork (remmannetje) ruimte voor max 23 mm banden. Op mijn huidige (zelfde merk en type) passen met gemak 30 mm banden.