Wetenschappelijk Project by HC120720125410

VIEWS: 19 PAGES: 27

									1          INLEIDING
Een wielrenner trapt een versnelling rond met een bepaald tempo. Aangezien vermogen het
product is van kracht en snelheid, zal een optimale combinatie van deze twee variabelen een
maximaal vermogen (en de hoogste snelheid) opleveren. De wielrenner zal dus een optimale
combinatie van versnelling en trapfrequentie moeten kiezen om het maximale uit zijn lijf te
halen. Deze optimale combinatie is afhankelijk van de weerstand tijdens het fietsen: helling,
wind,… Omdat deze factoren niet constant blijven en zelfs extreem kunnen verschillen moet
het verzet eenvoudig kunnen gekozen en verwisseld worden of beter gezegd, er moet
geschakeld worden…




2          KORTE GESCHIEDENIS
De eerste derailleurs zijn ontstaan eind 1800.

De fransman Paul de Vivie ontwierp in 1905 een 2- speed ‘derailleur’, waarbij aan weerszijde
van het wiel een tandwiel met verschillende grootte stond, die werd gebruikt om heuvels en
bergtoppen te beklimmen in de Alpen. Om te kunnen ‘schakelen’ moest de fietser afstappen
en zijn wiel om draaien. Dit was niet erg handig en bovendien gaf dit weinig resultaat.
Omdat de ketting een bepaalde spanning moest hebben en dus de lengte van de ketting
beperkt was. Waardoor het verschil in grootte van de 2 tandwielen ook beperkt was. Een
zekere, maar later bekende Tulio Campagnolo maakte door dit systeem geen kans in de
welbekende Tour de France. Hij was vastbesloten hieraan iets te veranderen.

"Bisogno cambiá qualcossa de drio!"

Wat geïnterpreteerd kan worden als, er moet achteraan de fiets iets veranderen.




In 1950 vindt hij het systeem uit waarbij via een mechanisch systeem kan worden
geschakeld. Het systeem bestond uit 2 hendels: 1 om de ketting op te heffen en 1 om de
gewenste krans onder de ketting te schuiven.


                                                                                            1
Maar om te schakelen moesten ze zich bukken en kon er niet getrapt worden. Het systeem
was dus wel een verbetering maar het schakelen verliep verre van soepel.




Drie jaar later komt de Campagnolo Grand Sport op de markt, de meest geïmiteerde
derailleur aller tijden en tevens ook de basis van de hedendaagse derailleur. Het
versnellingsapparaat werkt met behulp van 2 kleine tandwielen die het verschil van nodige
kettinglengte opvangt en werd bedient door middel van 2 kabels.

Tien jaar later ontwierp Suntour een aanpassing waarbij de twee kleine tandwielen onder de
grote tandwielen onder een hoek kwamen te staan. Waardoor de afstelling veel preciezer en
dus soepeler verliep.

De derailleur kende nog vele kleinere aanpassingen door de stimulatie van de concurrentie
en omdat vernieuwingen rechtstreeks invloed konden hebben in de wielersport, wat vandaag
nog steeds het geval is. Zo kwamen er vooral innovaties aan de bediening: eerst kwam er
index schakeling, (De hendel kan in vast standen worden gezet dmv een pin en een veer op
een getand oppervlakte, waardoor door schokken de ketting op het juiste verzet blijft
liggen.) later de SIS van Shimano (Shimano Index System zorgde ervoor dat elk verzet zijn
stand aan de hendel had, zodat er snel en precies geschakeld kan worden.). Dit laatste
systeem was tevens een zeer strategische zet, omdat het systeem enkel optimaal kon
werken met onderdelen van Shimano. Een ‘groep’ is een verzameling van remmen,
tandwielen, trapassen,… en versnellingsapparaten binnen een merk die op elkaar afgestemd
zijn



Voor de productie van derailleurs is er tegenwoordig een grote markt. We vinden de
verschillende merken terug zoals Simplex, Sram, Huret, Galli, Mavic, Gipiemme, Zeus,
Suntour, Campagnolo en Shimano. De twee grootste namen van deze tijd zijn nog steeds
Shimano, die zich concentreert op zowel competitief als recreatief vlak, en Campagnolo die
vooral groepen voor baanwedstrijden produceert. Sram maakt dezer dagen ook zijn intrede
in de top drie met het vervaardigen van mountainbike derailleur systemen en sinds 2006 ook
voor op de weg.




                                                                                            2
3              SOORTEN SCHAKELMOGELIJKHEDEN
Er zijn vier mogelijke manieren om te schakelen met een versnellingsapparaat:

     3.1          Schakelen met een Sturmey
Dit is het inwendig schakelen in de as of naaf met drie versnellingen. Dit kan al snel leiden
tot groot rendementsverlies door wrijving. Het rendement van de Sturmey ligt rond 85%.

     3.2          Schakelen met Nexus
Dit is het inwendig schakelen in de as of naaf met 7 of 8 versnellingen. De inwendige
schakelsystemen zijn heel complex en worden enkel recreatief gebruikt, dus deze worden
alleen maar vermeld ter informatie. Ook hier ligt het rendement rond 85%.

     3.3          Schakelen aan de hand van een derailleur
De eerste derailleurs hadden 2 tot 3-speed versnellingen. Dit wil zeggen dat er op de
achteras of crank maar twee of drie tandbladen aanwezig waren. Er was dus een beperkte
schakelmogelijkheid. De derailleur is in de loop der jaren geëvolueerd via 4,5,6-speed naar
de huidige 7-speed tot 10-speed. De 10-speed versnelling wordt vooral gebruikt in
wedstrijden,een groter aantal verzetten is bij het doorkruisen van verschillende
landschappen enkel een voordeel. De werking van de derailleur wordt in de volgende
hoofdstukken in detail uitgelegd.1

     3.4          Schakelen aan de hand van een elektrisch geschakelde
                  derailleur
Het schakelen met dit systeem verloopt volledig draadloos. Het elektrisch schakelen van de
derailleur is in 2003 uitgetest maar kende toen geen groot succes, omdat de verschillende
frequenties van laserlicht met elkaar overeen kwamen zodat twee teamgenoten op hetzelfde
moment een versnellingswisseling kregen als één van hen schakelde. Dit leverde natuurlijk
naast grappige situaties ook grote problemen op. Naar alle waarschijnlijkheid schakelt het
peloton in 2009 volledig draadloos. Het grote probleem hieraan is het onderhoud. Alles
bestaat nu niet uit mechanica maar uit elektronica. De mechaniekers krijgen het hierdoor
veel moeilijker om een defect te herstellen.2




1
    http://en.wikipedia.org/wiki/Derailleur_gears
2
    http://www.lexasoft.com/rood/FAQ/8_6_voorderailleurs.htm

                                                                                                3
4              WERKING
     4.1          Algemeen


Het versnellingsmechanisme van de fiets bestaat uit 5 grote delen:

1 De ketting

2 De voorderailleur

3 De achterderailleur

4 De Voortandwielen

5 De achtertandwielen

                                                         Schakelmechanisme fiets1

Bij het trappen gaat de ketting van de bovenkant van het achtertandwiel onder spanning
naar het voortandwiel. Aan de onderzijde keert de ketting spanningsloos van het
voortandwiel terug naar achteren om weer uit komen op hetzelfde tandwiel waar hij een
omwenteling eerder was vertrokken. De derailleur kan dat veranderen. De ketting komt via
het bovenste derailleurwieltje bij de achtertandwielen. Door dit wieltje naar links of rechts te
bewegen komt de ketting op een ander tandwiel uit, en dan is er dus geschakeld. Maar er
moet ook naar boven en naar onder bewogen worden, omdat de tandwielen van grootte
verschillen. Het bovenste tandwieltje moet zich zo kort mogelijk bij de krans bevinden om de
ketting precies op het juiste verzet te leiden. Om deze 2 bewegingen te vertalen naar 1
beweging, bevindt het scharniersysteem zich onder 45°.

Het bewegen van de derailleur gaat door middel van een veer die het derailleurwieltje altijd
naar het kleinste tandwiel wil drukken en een kabel waarmee het derailleurwieltje juist naar
het grootste tandwiel kan worden getrokken. De bediening van de kabel gaat met
schakelhendels.




1
    http://www.motorera.com/dictionary/pics/d/drivetrainb.gif

                                                                                               4
Een tweede veer zorgt ervoor dat het onderste tandwiel zich zo ver mogelijk naar achteren
bevind. Op deze manier wordt de ketting opgespannen, wanneer er naar een kleiner
tandwiel wordt overgeschakeld. Dit laatste vangt ook het spanningsverlies op van het
schakelen vooraan.1




De bediening kan op verschillende manieren gebeuren. Eerst en vooral op basis van de vorm
van het stuur. Vervolgens naar de behoefte van de fietser.




Het schakelen gebeurt optimaal wanneer de rijder zijn greep niet hoeft te verplaatsen om te
schakelen. Dit kan bij moeilijke en technische wegen de veiligheid en behendigheid
verhogen. De nieuwste systemen om te schakelen bevinden zich in de remmen, al een hele
tijd in het baanwielrennen, maar sinds kort ook in het Mountainbike, Shimano ontwierp
onlangs de Dual Control lever.




1
    http://westwoodcycle.ca/page.cfm?pageID=100



                                                                                            5
5              DERAILLEUR
     5.1          Onderdelen en vormgeving
          Kooien (armen derailleur)
          Veer
          Kransjes
          Kranshouders
          Derailleurwieltjes


          a.         Cages of kooien

De “cage” of kooi van een achterderailleur wordt gedefinieerd als afstand tussen de twee
kleinste tandwielen waar de ketting rond draait. Afhankelijk van het gebruik ervan kan er
gekozen worden tussen een korte (short), middelgrote (medium), of lange(long) kooiversie.
De grootte ervan hangt af van het type fiets. Hoe groter de kooi, hoe groter de cirkelvormige
baan dat het onderste tandwiel aflegt, waardoor grotere tandwielverschillen zowel vooraan
als achteraan kunnen opgevangen worden. Bij Short-Cage achterderailleurs treedt minder
kettingverslapping op dan bij een Long-Cage achterderailleur. De ketting blijft strakker, wat
resulteert in een vlottere, meer precieze schakeling.

Zo wordt bij mountainbike omwille van het groot verschil in verzet (vooral vooraan) gekozen
voor een lange kooi. Terwijl bij baanwielrennen omwille van het kleiner verschil in verzet
gekozen wordt voor een korte kooi. De Medium-Cage is vooral bedoeld voor het recreatief
wielrennen.1

De kooi wordt naar achteren getrokken door de 2de veer, en bijgevolg zullen de
eigenschappen van de veer aangepast worden wanneer het type kooi wordt aangepast,
omdat het moment samen met de kooi vergroot.2




Het materiaal kan variëren aan de hand van het doel van de fietser: gaan de van competitief
tot recreatief zal respectievelijk gekozen worden van koud gesmeed aluminium tot staal dat


1
    Bezoek kleinhandel Shimano Nieuwenrode voor overige uitleg
2
    Shimano dealerhandboek 2005

                                                                                            6
met laagje aluminium gespoten wordt. De kooi dient een hoge hardheid te hebben, hoge
mechanische kracht te kunnen verdragen, een laag gewicht te hebben en zo weinig mogelijk
onderheven te zijn aan veroudering.




     b.          Veer

Een belangrijk onderdeel van de derailleur is de (gedrukte) veer,meestal gemaakt uit
aluminium, die ervoor zorgt dat het bovenste derailleurwieltje steeds naar het kleinste
kransje wordt gedrukt. Om te schakelen wordt aan een voortdurend gespannen stalen kabel
getrokken waardoor het wieltje naar een grotere krans ‘glijdt’. Deze kabel moet een grote
stijfheid bezitten zodat de spanning niet kan dalen.

De andere 2 veren zorgen ervoor dat de ketting altijd maximaal is opgespannen, zoals bij de
werking reeds werd vermeld.




                                                                                          7
       c.         Kransjes

De kransjes of tandwielen behoren eigenlijk niet tot het versnellingsapparaat, maar omdat ze
zonder elkaar niet kunnen bestaan geven we een korte bespreking.

Afhankelijk van de prijs worden de kransjes op 3 manieren vervaardigd:

       Uit aluminium omdat het net zoals bij de kooien grote mechanische spanningen kan
        verdragen, een hoge hardheid bezit en een lange levensduur.

       Uit een combinatie van Titanium en staal omwille van de goed prijs-gewichts
        verhouding.

       Ten laatste uit titanium omdat dit een zeer lichte en stevige stof is.

Omwille van de grote wrijvingskrachten tussen de ketting en de tandwielen worden de
tandwielen altijd vernikkeld.

De tandwielen maken onderdeel uit van de groep en het aantal wordt vernoemd als men
spreekt over de speed. Het is zeer belangrijk dat deze goed op elkaar en op het
versnellingsapparaat zijn afgesteld om vlot te kunnen schakelen, wat tevens ook de rede is
dat ze samen als 1 groep verkocht worden.



       d.         Derailleurwieltjes

De derailleurwieltjes zorgen voor een perfecte schakelprestatie en zijn daarom de meest
onderschatte onderdelen van de aandrijving. Ze worden verwacht minimale weerstand te
hebben om geen ‘trapenergie’ in te verliezen. Meestal zijn ze vervaardigd uit keramisch
materiaal, wat hen zeer duurzaam maakt. Bij de competitieve uitvoeringen worden de kleine
tandwieltjes zelfs voorzien van kleine kogellagers als roulement om de weestand nog te
verkleinen.

Bij de meer recreatieve uitvoeringen van een enkelvoudig roulement. (Deze hebben een
langere lengte als de tandwielen wat ervoor zorgt dat de tandwieltjes niet tussen de kooi
wordt gespannen, en wat de wieltjes alle rotatievrijheid geeft.




                                                                                             8
  5.2            Materiaaleigenschappen

       a.          Materiaal

De verschillende materialen die worden geopteerd door de producenten:

       Aluminium: kan grote mechanische spanningen verdragen, heeft een hoge
        hardheid, lange levensduur, lage dichtheid, is goed bestand tegen roest, maar heeft
        een hoge metaalmoeheid.
       Staal: bezit een grote stevigheid, is goedkoop in productie en aankoop, maar heeft
        een hoge dichtheid en is onderhevig aan roest.
       Carbon: Een kuststof die zeer licht , stevig en sterk is, niet onderhevig is aan roest
        en corrosie, maar geen of weinig rek bij breuk heeft en duur in aankoop en productie
        is.
       Titanium: Een kuststof die zeer licht , stevig en sterk is, niet onderhevig is aan roest
        en corrosie, goedkoop is in productie, maar duur in aankoop.

Om het geschiktste materiaal te vinden voor het vervaardigen van de derailleur moeten we
met een aantal factoren rekening houden. We vergelijken enkele fysische, mechanische en
chemische eigenschappen van de verschillende materialen. We geven de waarden in
verhouding met elkaar.

       b.          Densiteit


De densiteit is het gewicht bij een bepaald volume, uitgedrukt in gr/cm³. Op competitief vlak
moet het gewicht zoveel mogelijk gedrukt worden, elke gram mee op weg, is een gram te
veel. De verhouding tussen de vier te testen materialen is:

Staal : 3
Titanium : 1,5
Aluminium : 1
Carbon : 0,7

Op basis van de densiteit kiezen we dus respectievelijk voor Carbon, Aluminium, titanium en
staal.

       c.          Stijfheid (of elasticiteitsmodulus)


Stijfheid wordt bepaalt door de Elasticiteitsmodulus. Hoe hoger de waarde hoe stijver het
materiaal. De stijfheid is van belang omdat er op elk onderdeel van de fiets, dus ook op
tandwielen en derailleur, grote krachten op inwerken.We kunnen de volgende verhouding
aannemen :

Staal : 3
Titanium : 1,5
Aluminium : 1
Carbon : 1-1,3

                                                                                               9
De verhouding stijfheid-gewicht is dus ongeveer gelijk voor staal, aluminium en titanium. De
stijfheid-gewicht verhouding van Carbon is opmerkelijk hoger en dus heeft carbon op basis
van deze twee eigenschappen het voordeel.

     d.          Rek / ductiliteit / taaiheid


De rek bepaalt hoe ver een materiaal kan buigen of uitrekken voor het breekt. Het is tevens
een maat voor de ductiliteit of de weerstand tegen plastische vervorming van een materiaal.
Plastische vervorming treedt op wanneer na het uitrekken van een proefstaaf de rek blijvend
is of anders de vervorming permanent is. Elastische vervorming is een vervorming die
verdwijnt als de belasting wegvalt. In de praktijk zoeken we dus een materiaal dat elastisch
vervormt bij normaal gebruik en tegelijkertijd voldoende rek heeft zodat het buigt, dus
plastisch vervormt, vooraleer een breuk optreedt en op die manier tijdig een waarschuwing
geeft.
In tegenstelling tot densiteit en stijfheid verandert de rekwaarde wel in grote mate met de
legering en eventuele warmtebehandeling. Rek wordt uitgedrukt als een percentage:

Staal:7-14%
Titanium: 20-30%
Aluminium: 4-12%
Carbon: 2-7%

Als de rek daalt onder de 10% is er een verhoogd risico op een “brosse” breuk. Dit wil
zeggen een breuk zonder duidelijke waarschuwing. Deze situatie moet natuurlijk vermeden
worden. Hier wordt onmiddellijk het eerste grote voordeel van titanium zichtbaar: het heeft
een veel hogere rekgrens dan staal, aluminium en carbon. Dit betekent dat titanium een
hoge elasticiteitsgrens heeft en dus een zeer hoge veiligheidsfactor. Dit is ook de reden
waarom men titanium een “levendig” en “comfortabel” derailleurmateriaal noemt.

     e.          Sterkte


Over het algemeen kunnen we stellen dat hoe hoger de sterkte is hoe beter, maar alleen als
we alle andere eigenschappen ook in rekening brengen. Bij de sterkte eigenschappen maken
we een onderscheid tussen:

Maximum sterkte: bepaalt de maximale piekspanning die een materiaal kan verdragen. Deze
waarde ligt dicht bij het punt waar breuk optreedt.

Elasticiteitsgrens: bepaalt de spanning waarbij de overgang gevormd wordt tussen elastische
en plastische vervorming. Deze sterktewaarde is in principe de belangrijkste.

Staal: 90-130KSI
Titanium: 120-160KSI
Aluminium: 40-70KSI
Carbon: 110-130KSI


                                                                                          10
Hoge waarden zijn de beste: hoe hoger de spanning mag worden vooraleer plastische
vervorming optreedt, hoe sterker de derailleur. Toch is vooral de combinatie met andere
materiaaleigenschap van groot belang.



       f.        Vermoeiingsweerstand


Vermoeiing is het verschijnsel dat optreed wanneer we een cyclische belasting van een
bepaalde waarde uitoefenen op een materiaal. Deze test is een goede benadering voor de
vibraties en schokken die inwerken op een derailleur bij meervoudig gebruik. Het bepaalt dus
voor een groot deel de levensduur van een derailleur. Hoe een bepaald materiaal zich
gedraagt bij meervoudige belastingen bepaalt dus de vermoeiingsweerstand.

Aluminium heeft geen duidelijk gedefinieerde vermoeidheidsgrens, wat ervoor zorgt dat er
een grote marge moet genomen worden.

Staal en ook titanium hebben echter wel een duidelijk gedefinieerde vermoeidheidsgrens.
Wanneer de cyclische belastingen onder een bepaalde waarde blijven zullen ze nooit leiden
tot een breuk, zelfs bij een oneindig aantal herhalingen.

       g.        Impactweerstand


De impactweerstand moet geeft een maat of het materiaal bestand is tegen stoten
veroorzaakt door andere rijders, rondvliegende stenen,…Deze eigenschap hangt nauw
samen met de rek, ductiliteit en de taaiheid.

De meeste metalen (staal, aluminium en vooral titanium) scoren goed in deze gevallen.
Naargelang de ductiliteit zal een impact leiden tot een deukje of vervorming. Slecht zelden
leidt een impact rechtstreeks tot een breuk. Enkel bij Carbon kan een rechtsreeks breuk wel
optreden.

Carbon start als één enkele draad, verschillende draden worden geweven tot een weefsel,
deze worden met een epoxyhars bewerkt. Leg je enkele weefsels op elkaar dan krijg je een
laminaat. Deze laminaten worden onder hoge druk en onder hoge temperatuur in mallen
gevormd tot vormen uit één stuk.

Net als bij aluminium moeten ontwerpers dus op één of andere manier deze tekortkoming
compenseren.

Als we hiervan ook een rangschikking maken dan krijgen we het volgende:

1:   Titanium
2:   Staal
3:   Aluminium
4:   Carbon


                                                                                           11
        h.       Corrosieweerstand


Corrosie is de aantasting van materialen door inwerking vanuit hun omgeving, en in het
bijzonder de aantasting van metalen door middel van elektrochemische reacties. Zeker in
België is de weerstand tegen corrosie een belangrijke factor omwille van het weer (zure
regen). Carbon is hier logischerwijze de winnaar, het is geen metaal dus corrosie is
onbestaande.

Toch is ook titanium ongevoelig voor oxidevorming. Vandaar dat het ook zoveel gebruikt
wordt in de medische wereld. Het grote voordeel van titanium als derailleurmateriaal is dan
ook dat het niet gelakt moet worden, en dat levert een gewichtsbesparing op. Bijkomend
voordeel is de hoge hardheid zodat ook krassen weinig kans maken.

Aluminium kan niet helemaal corrosiegevoelig genoemd worden: blank aluminium vormt in
de buitenlucht een oxidelaagje op de oppervlakte. Dit laagje is echter zo hard dat het in
principe een bescherming vormt voor het onderliggende basismateriaal. Men kan dus niet
echt spreken van “roest”. Dit is echter vooral een esthetisch probleem. Daarom verkiest men
meestal om aluminium te lakken.

Bij staal is het echter wel noodzakelijk om een bescherming te voorzien. Door
weersinvloeden zal het materiaal roest vertonen en degraderen.

        i.       Gewicht

De soortelijke massa van de verschillende materialen zijn van groot belang bij een derailleur.

                      Dichtheid(kg/dm³)                      E-modulus(GPa)

Staal                      7,8                               196

Titanium                   4,5                               120

Aluminium                  2,9                               69

Carbon                     1,78                              240



1:   Carbon
2:   Aluminium
3:   Titanium
4:   Staal

Vanwege de grote belangrijkheid van gewicht bij een derailleur, wordt de score
verdriedubbeld.




                                                                                            12
        j.        Kostprijs

De kostprijs van de verschillende materialen is ook van grootste belang bij een derailleur.

                                Prijs

Staal                      Relatief goedkoop

Titanium                   Zeer duur

Aluminium                  Relatief goedkoop

Carbon                     Zeer duur




        k.        Algemeen


Op basis van de hierboven besproken materiaaleigenschappen kunnen we de verschillende
materialen rangschikken naargelang hun score:


              Densiteit Stijfheid Ductiliteit Sterkte Vermoeiïng Impactweerstand Corrosie Gewicht Totaal


Staal              4        1           2     3          2                 2         4       8       26

Titanium           3        2           1     1          1                 1         2       6       17

Aluminium          2        4           3     4          3                 3         3       4       26

Carbon             1        3           4     2          1                 4         1       2       18



Door de hoge kostprijs van Carbon en Titanium worden ze meestal uitgeschakeld als
vervaardigingsmateriaal en gaan de aantrekkelijkste materialen om derailleurs uit te
vervaardigen eerst Aluminium zijn omwille van het lage gewicht en op de tweede plaats
staal.

Door goede engineering kunnen ontwerpers sommige eigenschappen beïnvloeden en zo de
nadelen verbeteren of wegwerken. Toch mogen we stellen dat de meeste
ontwerpoplossingen dezelfde invloed hebben op de verschillende materialen, dus zijn
bovenstaande scores wel degelijk belangrijk en zijn ze de basis voor ontwerpers en
ingenieurs.




                                                                                                     13
  5.3          Eigenschappen van de derailleur
     a.           Wrijving, soepelheid, gewicht

Soepelheid is bij een derailleur van allergrootste belang. De wrijving die de verschillende
onderdelen ondergaan moet zo klein mogelijk zijn, want de versnellingapparaat moet zo
weinig mogelijk weerstand bieden op het trapsysteem.

Ook onderhoud is van belang. Het rendement van een schone derailleur ligt tegen de 98%
en voor een vuile derailleur rond de 95%.

Gewicht speelt ook een grote rol bij wedstrijden. hoewel een minimum gewicht wordt
vastgelegd om in een race te starten, kan de constructeur door gewicht te winnen aan de
derailleur, het zwaartepunt zelf bepalen. Om bijvoorbeeld sneller bergaf te kunnen fietsen of
een betere balans te behouden bij het nemen van bochten. Het voordeel is bewezen, het
grote nadeel is het verschil in prijs. Een versnellingsapparaat worden zelden hersteld omdat
de stukken niet afzonderlijk te verkrijgen zijn en dat het goedkoper is om de hele derailleur
te vervangen.

     b.           Rendement

De eerste experimenten met versnellingen op de fiets, dateren al van rond 1870. Hier was
het rendement van de aandrijving heel hoog, omdat de trapas direct met de naaf verbonden
was. Zodra er versnellingen in gebouwd zijn, kregen we te maken met extra tandwielen en
kettingen. Veel van de ideeën uit die tijd zijn nooit in productie genomen, ze waren te
onpraktisch. De rijder moest bijvoorbeeld afstappen om te schakelen. Op een baanfiets is het
rendement van de ketting maximaal: 98 %. In het slappe deel van de ketting zit namelijk de
derailleur. Hier zijn 2 tot 5 procenten verlies, bij een vuile of roestige ketting zelfs het
dubbele. Ook het gebruik van kleine tandwielen kost tot 3-4 % vermogen en extra slijtage
van ketting en tandwielen. De hoek die de ketting draait om de derailleurwieltjes is eigenlijk
te groot of de derailleurwieltjes te klein. Dit geldt zeker in de zware verzetten, waardoor de
ketting sneller slijt. Met optimale smering halen we bij het lichte verzet 97%, daarvan houdt
men bij het zware verzet nog maar 91% over. Bij ligfietsen wordt vaak gebruik gemaakt van
beschermingssystemen en geleiderollen voor de ketting. Zeker als ze in het trekkende deel
(A)van de ketting zitten zijn dit vermogenvreters, één tot drie procent. In het slappe
gedeelte (B) zal het ongeveer de helft zijn. Elke aandrijving heeft dus verliezen.




Licht verzet                                Zwaar verzet




                                                                                              14
      c.           Prijs

                     Tabel




In dit hoofdstuk proberen we een verschil in prijs, afwerking, gewicht en kwaliteit weer te
geven voor de verschillende derailleurconstructeurs. We richten ons hier vooral op Shimano
en Campagnolo omdat dit de twee grootste fabrikanten zijn. De verschillende klassen zijn
per merk van hoogste naar laagste kwaliteit geordend. De prijs gaat heel sterk afhangen van
de kwaliteit van een derailleur. De kwaliteit kan men definiëren aan de hand van het
gewicht, de afwerking, het materiaal en eventueel ook het aantal tandwielen dat de
derailleur kan bereiken.

Als men gaat kijken naar de verschillende prijsklassen tussen Shimano en Campagnolo ligt
Campa verdacht veel hoger in prijs dan Shimano. Dit is vooral te merken bij de derailleurs
van hoogste kwaliteit zoals de Dura-ace vs. Record of Ultegra vs. Chorus. Hier zit men toch
al snel aan een prijsverschil van over de 100 €. Dit wil zeggen dat Shimano hier een groot
voordeel heeft in prijs. Het gewicht bij beide derailleurs blijft ongeveer constant voor zowel
Shimano en Campagnolo. Als men een derailleur wil aankopen kan men dan toch vooral best
naar de middenzone van de tabel kijken. Tiagra vs. Veloce gaat maar in een klein
prijsverschil van elkaar afwijken. Hier heeft het model Veloce een gewichtsvoordeel en is
Campagnolo in het voordeel, zowel in prijs als gewicht.1



1
 De waarden en prijzen uit de tabel komen uit de Shimano en Campagnolo catalogussen van 2007(internet) en
van de officiële site van Shimano, Campagnolo en SRAM.

http://www.shimano-benelux.com/

http://www.sram.com/

http://www.campagnolo.com/

                                                                                                       15
      5.4          Bewerkingen
         a.            Anodiseren

Anodiseren van aluminium is een elektrochemische oppervlaktebehandeling waarbij het
aluminiumoppervlak onder gecontroleerde omstandigheden bedekt wordt met een oxidehuid
die het onderliggende metaal beschermt tegen mechanische slijtage, chemische aantasting
en corrosie.1

Het proces wordt over het algemeen in een badenreeks uitgevoerd: eerst wordt het metaal
ontvet en wordt de bestaande oxidelaag weg-gebeits (zie volgende paragraaf) in een sterk
alkalisch bad bij verhoogde temperatuur. Na afspoelen en witbeitsen in een verdunde
salpeterzuuroplossing worden de stukken in een zwavelzuurbad elektrolytisch geoxideerd.
Daarbij wordt een oxidelaag met open poriën en een welbepaalde laagdikte gevormd. Na
spoelen worden de stukken in een bad kokend demiwater gedompeld, waardoor de poriën
sluiten. De oxidelaag wordt zeer hard. Door de stukken na de elektrolyse in een oplossing
van tinzout te dompelen, kan men de geanodiseerde stukken kleuren, afhankelijk van de
hoeveelheid tinzout die in de oxidelaag wordt ingebouwd, van lichtgeel, champagne,
goudkleurig, bruin tot zwart. Eventueel kunnen ook organische kleurstoffen of pigmenten in
de oxidelaag ingebouwd worden. Door lichtbreking in een oxidelaag van een gedefinieerde
dikte, kan met het metaal kleuren zonder gebruik te maken van kleurstoffen.

Het anodiseren van aluminium kost nogal wat elektrische energie door de warmte die
vrijkomt in de hoge weerstand van de oxidelaag. Daarom probeert men een zo poreus
mogelijke oxidelaag af te scheiden die later rekristalliseert tot een meer compacte, kristallijne
laag. Het meest efficiënt is een zwavelzuurconcentratie van ongeveer 15%. Bij een hogere
concentratie komt er te veel aluminium in de elektrolyt. Tot slot, een anodiseerlaag is zeer
goed elektrisch isolerend.2




1
    http://lantaarnpalen.com/anodiseren.htm
2
    www.aluminiumcentrum.nl

                                                                                              16
         b.           Beitsen

Beitsen is de benaming voor de behandeling van metalen met (zwakke) zuren. Door beitsen
wordt de oppervlakte diepgaand gereinigd en wordt bijvoorbeeld de walshuid verwijderd.
Beitsen gebeurt daarom als voorbereiding voor het aanbrengen van een extra
oppervlaktelaag, of om de kristalstructuur beter naar voren te brengen voor microscopisch
onderzoek.1

         c.           Clear Coat

De clear coat is de bovenste doorzichtige laag die over een gekleurde basislaag van de verf
wordt toegepast. Deze verflaag verhoogt de verfduurzaamheid van het voorwerp en de
weerstand tegen schadelijke milieuaantasting.2




      5.5          Testen
Om tot een goede samenstelling van vormgevingsmateriaal te komen zijn er verschillende
proeven nodig om te testen of de derailleur wel beschikt over de gewenste kwaliteiten.

         a.           Corrosietesten

De eerste test gebruikt men om een idee te hebben over de weerstand tegen corrosie en om
verschillende lagen (coatings) met elkaar te kunnen vergelijken in fasen van
corrosiebestendigheid. Hiervoor zijn er een aantal genormaliseerde testen. De meest
gebruikte test is de zogenaamde zoutneveltest.

Spanningscorrosie en vooral spleetcorrosie zijn twee soorten van corrosie die problemen
kunnen geven voor de verbinding. In de omgeving van de derailleur kan een hoog gehalte
van zoutnevel aanwezig zijn. Men verkrijgt dit bijvoorbeeld op belangrijke wegen met
bijvoorbeeld dooizouten of door opconcentratie zoals cycli van neerslag en verdampen van
het water waarbij de zouten uit de vervuilde atmosfeer telkens achterblijven.3

Spanningscorrosie kan optreden als er spanningen tengevolge van de krachtwerking
aanwezig zijn of tengevolge van temperatuurvariatie.

Spleetcorrosie kan optreden door middel van expansie van corrosieproducten.




1
    Nieuwe geïllustreerde lekturama encyclopedie

2
    http://autorepair.about.com/cs/generalinfo/l/bldef_082a.htm
3

http://www.metallerie.be/dossiers/tabid/1172/default.aspx?_vs=0_N&_vs=0_n&id=EMT0095n03.mth&lang=n

                                                                                                17
De zoutneveltest simuleert dus op een paar maanden tijd de weersomstandigheden en
corrosieaantasting in wat op normale tijd een twintig tal jaar zou duren.

De zoutneveltests en de cyclische corrosietests zijn onmisbaar wanneer het erop aan komt
om de levensduur van materialen en hun oppervlaktelaklagen te voorspellen en te
controleren.

Alhoewel de zoutneveltest zeer populair is geeft ze vaak een verkeerd beeld, omdat niet alle
onderdelen worden gebruikt in een vochtige, zoutrijke omgeving. Industrielucht kan
bijvoorbeeld een totaal andere samenstelling hebben (zure regen). Om deze omgeving te
simuleren is de Kesternichtest ontwikkeld.

Om een beter beeld te bekomen van de weerstand van een bepaalde coating tegen corrosie
kan men het best rekening houden met de beide testen.1

Uit deze test kwamen respectievelijk carbon, titanium, aluminium en staal als beste
materialen.

          b.         Hardheidsmeting

Er zijn drie verschillende meetprincipes om hardheid te meten:

          krasbestendigheid
          indrukweerstand
          terugslaghardheid of dynamische hardheid

De meest gebruikte methode bij de derailleur is de hardheid testen aan de hand van de
indrukweerstand.

De indrukweerstand wordt vooral gebruikt in de constructieleer en de metallurgie. Het wordt
gewoonlijk gemeten door een harde punt of kogel met standaardafmetingen tegen een
materiaal aan te drukken en vervolgens te meten hoe groot het deukje is, dat in het geteste
materiaal is gevormd.

Terwijl de meetpunt in het materiaal gedrukt wordt, neemt het contactoppervlak geleidelijk
toe, waardoor de druk van de punt op het materiaal afneemt. Op dat moment dringt de punt
niet verder in het materiaal door.

De methode werkt alleen, als het materiaal van de meetpunt harder is dan het te testen
materiaal.

Er bestaan verschillende meetmethoden voor de indrukhardheid:

          Brinell (HB)
          Vickers (HV)
          Rockwell (HR)
          Knoop (HK) of microhardheid test


1
    http://www.duroc.be/Pages_NL/Corrosietesten.php

                                                                                           18
      Meyer

Hiervan gaan we één methode bespreken die het best aansluit bij het testen van de
hardheid van een derailleur: Rockwell.

Meettoestel




Indruklichaam

   - Hardstalen kogel met diameter 1/16”
   - Diamanten kegel met tophoek van 120°
Meting

   -    Tijdens de proef wordt de verplaatsing van het indruklichaam geregistreerd door een
        meetklok.
Belasting




                                                                                         19
      -    Eerst wordt de voorlast(91,8N) aangebracht: hierdoor wordt het indruklichaam
           doorheen bijvoorbeeld een kleine oppervlakteruwheid, of een oxidelaagje gedrukt,
           zodat de invloed daarvan niet wordt gemeten. Dit wordt het referentieniveau voor de
           verplaatsingsmeting van het indruklichaam: het meetklokje wordt in zijn
           uitgangspositie geplaatst.
      -    De hoofdlast wordt aangebracht en de eigenlijke indrukking wordt gemaakt.
      -    De hoofdlast wordt weggenomen, terwijl de voorlast behouden blijft; hierdoor
           verdwijnt de elastische vervorming, veroorzaakt door de hoofdlast en blijft enkel de
           plastische vervorming over: de indrukking veert lichtjes terug naar boven. De
           meetklok meet de afstand e= diepte van de blijvende indrukking, uitgedrukt in
           veelvoud van 0,002 mm.1
   -
Besluit

Het grote voordeel van de Rockwellmethode is zijn snelheid: de oppervlaktevoorbereiding is
minimaal en het toestel geeft dadelijk de hardheidswaarde. De methode wordt dan ook zeer
veel gebruikt voor routinekwaliteitscontrole tijdens de productie.2

6              TECHNOLOGIEËN

     6.1          Shadow- Technologie
Shimano introduceerde deze techniek bij zijn nieuwe XTR achterderailleur. Deze nieuwe
uitvinding van Shimano heeft een laag profiel waardoor de kans kleiner is dat een
mountainbiker de derailleur beschadigt wanneer hij een steen, stam of iets dergelijks op de
weg raakt.
Deze Shadow achterderailleur is 11 tot 18 mm smaller dan een traditionele derailleur en
heeft bovendien een veel lager profiel dan elke andere op de markt verkrijgbare derailleur.

Daarnaast is de verticale stabiliteit van de Shadow-derailleur verbeterd zodat de liggende
achtervork niet wordt geraakt in ruig terein. Men hoeft zich niet langer zorgen te maken over
de derailleur wanneer men met hoge snelheid extreem technische parcours neemt. De
derailleur blijft op z'n plek en presteert vlekkeloos.3




1
    Materiaalkunde Deel 1 Mechanisch gedrag van technische materialen. Editie 2005
2
    http://www.vdwalle.com/knowledgebase/hard/rockwell.htm
3
    http://www.ventoux.nl/index.php/P24/

                                                                                             20
Shadow-XTR Shimano derailleur                              Hyperglide-casette




     6.2          Hyperglide
Shimano hyperglide cassettes zijn zo ontworpen dat ieder kransje een of twee vaste
buurkransjes heeft. Een 16-tands kan uit een cassette ontworpen zijn om samen te werken
met een 15 en een 17, terwijl een andere 16-tands het doet met een 14 en een 18. Het
verschil zit hem in het schakelspoor dat op beide 17's op een verschillende plek zit ten
opzichte van de brede nok bij het pijltje. Wissel je een tandwiel zonder hier op te letten, dan
zal de ketting minder makkelijk schakelen, en vergroot je de kans dat je de ketting stuk trapt
als je tijdens het schakelen kracht zet op de pedalen.1

Het systeem is zo’n doorslag geweest, omdat onmiddellijk wanneer aan het stuur de
schakeling wordt ingezet, het eerste kettingplaatje op het nieuwe verzet staat wanneer het
de afglijding passeert. En zeker niet boven op of tussen 2 tandwielen in ligt. De rest van de
ketting zal volgen, waardoor de ketting op de snelste manier op het volgende verzet ligt. Dit
kan het verschil maken in een spurt op topniveau.

De hyperglide maakt het tevens ook mogelijk om van bvb 2e naar het 5e tandwiel te
schakelen zonder meer dan één rotatie te doen.




1
    http://www.m-gineering.nl/cass2.htm

                                                                                            21
7               PRAKTISCH: AFSTELLEN VAN EEN
                DERAILLEUR


Op de derailleur zitten twee schroefjes (H en L gemerkt) waarmee de uitslag van de
derailleur is te begrenzen om te voorkomen dat de ketting buiten de tandwielen wordt
geschakeld. Bij montage van de derailleur moet, voordat de kabel is gemonteerd, met het
schroefje van de buitenbegrenzing (H) het bovenste derailleurwieltje precies in een lijn met
het kleinste achtertandwiel worden gezet.1




Nu de afstelling van de kabel en de begrenzing naar buiten is geregeld moet met het ‘L’
schroefje de begrenzing naar binnen worden gesteld. Schakel de ketting voorzichtig naar het
grootste achtertandwiel en draai het stelschroefje zover in totdat hij stuit. Even schakelen
om te controleren of het werkt, misschien wat fijn bijstellen en klaar.

De schakelhendel wordt in de stand van het zwaarste verzet gezet (kabel maximaal
ontspannen). Vervolgens wordt de kabel zo strak mogelijk aan de derailleur bevestigd. De
spanning kan met de kabelstelbout verder worden geregeld. De spanning is goed als bij het
schakelen de ketting direct met één klik, een tandwiel groter opschuift. Als de ketting ook
met een klik naar een kleiner terugschakelt is de spanning perfect. Om tot een perfecte
spanning te komen kan men deze afstelling doen voor ieder tandwiel.

Op de meeste derailleurs zit bij de bevestiging aan het frame nog een derde stelschroefje.
Hiermee is het mogelijk om de derailleur zodanig van stand te veranderen zodat het
bovenste derailleurwieltje hoger of lager komt. Het wieltje moet zo dicht mogelijk bij de
achtertandwielen komen. Gaat hij ratelen dan zit hij er te dicht op.2



1
    http://www.adrenalinsports.nl/mountainbike/item/afstellen-van-de-derailleurs-versnelling
2

http://www.toeractief.nl/published/tat/content/5_fietsen/tafietstipkaart/paginas/taf_fietstipkaart_4.nl.ht
ml

                                                                                                        22
8      Besluit


Het antwoord op onze onderzoeksvraag: ‘Wat is het aandeel van de derailleur en wat
bepaalt de prijs?’, is duidelijk niet beantwoordbaar in een korte zin.



Het is zeker dat een derailleur niet meer weg te denken is van de hedendaagse fiets.

Studies toonden aan dat de trapfrequentie en de kracht die moet geleverd worden in
evenwicht moeten zijn om knieën te sparen, zware hellingen te beklimmen en moeilijke
parcours te doorkruisen.

Bovendien is er een ruim aanbod dat verschilt in prijs, kwaliteit en doel wat maakt dat er
voor elke fiets een derailleur bestaat naar de behoefte en aankoopprijs van de fietser.




                                                                                             23
9          VERGADERVERLAGEN
    9.1         Vergaderverslag 1




Datum: 16-10-07              Week: 4             Tijdsduur: 0u.45

Aanwezig:

Tom Van Gulck (secretaris)

Matthias De Boodt

Hannes Robberechts

Hendrik Evens

Inhoud:

• Taakverdeling project:     Matthias De Boodt: Poster + ondersteuning Tekst

                             Hannes Robberechts: Technische Tekeningen

                             Hendrik Evens: Site + ondersteuning Tekst

                             Tom Van Gulck: Behandelen van Teksten

• Inhoud van de geschreven teksten kiezen (=opstellen van onderzoeksvraag), hoofdzaken
van de werking bespreken.

Actiepunten volgende sessie:

week 8: Vergelijking tussen Shimano en Campagnolo, inleiding en besluit voor op de poster.

week 10: Prijsberekeningen + Proeven



Geschreven door: Tom Van Gulck




                                                                                       24
  9.2           Vergaderverslag 2




Datum: 13-11-07                 Week: 8             Tijdsduur: 1u



Aanwezig:

Tom Van Gulck (secretaris)

Matthias De Boodt

Hannes Robberechts

Hendrik Evens

Inhoud:

• Inleiding en besluit voor op de poster: Eenvoudig maken, maar wel houden aan de
instructies die gegeven zijn op toledo en in de les.

• Vergelijking Shimano met campagnolo

        - Prijs, Kwaliteit, service

        - In het opzicht van de groep is Shimano meer bezig met klanten dan campagnolo.

        - De kwaliteit bij campagnolo is beter bij derailleurs voor baanwedstrijden, maar
        Shimano overheerst op het mountainbikecircuit.

• Prijs: De prijs die betaald wordt voor een derailleur van Campagnolo is veel duurder dan
één van Shimano. Kan ook te maken hebben met de goede kwaliteit. Dit wordt tegen
volgende vergadering uitgezocht.

Besluit: Tot nu toe overheerst Shimano qua prijs en service tegenover Campagnolo, wat
niet wil zeggen dat Shimano beter van kwaliteit is.

Actiepunten volgende sessie:

week 10: site

Geschreven door: Tom Van Gulck



                                                                                             25
  9.3         Vergaderverslag 3




Datum: 27-11-07              Week: 10            Tijdsduur: 1u



Aanwezig:

Tom Van Gulck

Matthias De Boodt

Hannes Robberechts

Hendrik Evens (secretaris)

Inhoud:

• Site: Zo goed als klaar, nog een paar kleine veranderingen aanbrengen en controleren op
spellingfouten + maken van een imagemap voor de technische tekeningen.



Besluit: Proberen om tegen volgende week de tekst af te werken samen met de poster en
de PowerPoint, alles laten afdrukken en bundelen.



Geschreven door: Hendrik Evens




                                                                                        26
10          REFERENTIELIJST
      Lekturama ,Nieuwe geïllustreerde Lekturama encyclopedie, Brepols-Turnhout, (1981), p.1256

      http://www.velofilie.nl/versnelling.htm (05-10-‘07)

      http://en.wikipedia.org/wiki/Derailleur_gears (07-10-‘07)

      http://www.lexasoft.com/rood/FAQ/8_6_voorderailleurs.htm (13-11-‘07)

      http://www.motorera.com/dictionary/pics/d/drivetrainb.gif (10-11-‘07)

      http://westwoodcycle.ca/page.cfm?pageID=100 (06-10-‘07)

      http://www.shimano-benelux.com/ (05-10-‘07)

      Shimano dealerhandboek 2005, Augustus 2004, gedrukt in België

      http://users.telenet.be/wtcdemarmotten/fiets.htm (10-10-‘07)

      http://velofilie.nl/composieten.htm (15-11-‘07)

      http://www.shimano-benelux.com/ (21-11-‘07)

      http://www.sram.com/ (21-11-‘07)

      http://www.campagnolo.com/ (03-10-‘07)

      www.aluminiumcentrum.nl (04-11-‘07)

      http://autorepair.about.com/cs/generalinfo/l/bldef_082a.htm (17-11-‘07)

      http://www.metallerie.be/dossiers/tabid/1172/default.aspx?_vs=0_N&_vs=0_n&id=EMT0095
       n03.mth&lang=n (15-11-‘07)

      http://www.duroc.be/Pages_NL/Corrosietesten.php (21-10-‘07)

      http://www.qualitest-inc.com/gearteethht.htm (22-11-‘07)

      http://bwk.kuleuven.be/materials/Publications/Master%20of%20Science%20Theses/MSC_the
       sis_lood_2002.pdf (09-11-‘07)

      http://www.ventoux.nl/index.php/P24/ (02-11-‘07)

      http://www.adrenalinsports.nl/mountainbike/item/afstellen-van-de-derailleurs-versnelling
       (13-11-‘07)

      http://www.toeractief.nl/published/tat/content/5_fietsen/tafietstipkaart/paginas/taf_fietstipka
       art_4.nl.html (25-10-‘07)

Met dank aan fietsenhandelaar Emrin uit Nieuwenrode




                                                                                                    27

								
To top