Tubeless of latex binnenband? 23, 25 of 28 mm? In de wereld van racefiets banden is oneindig veel te kiezen.
Onze banden zijn ons enige contactpunt met de weg. Hoe makkelijk we door bochten gaan, maar ook hoe snel we gaan is voor een groot deel afhankelijk van onze banden. Het is daarom belangrijk dat we weten wat we moeten kiezen om sneller te gaan dan onze buurman.
Na luchtweerstand, is rolweerstand een van de grootste bronnen van weerstand op het vlakke. Rolweerstand was voor mij een vaag fenomeen, omdat het niet gelijk duidelijk was waar de weerstand vandaan komt.
Om de rolweerstand te kunnen verlagen, leek het mij goed om eerst uit te zoeken welke factoren de rolweerstand beïnvloeden.
Oorzaken rolweerstand racefiets banden
Rolweerstand is de energie die we verliezen (of omzetten), doordat onze banden over de weg rollen. Het is een eigenschap van een band. Energie ‘verliezen’ in onze banden is het laatste wat we willen. Waar gaat deze energie dan heen?
De belangrijkste oorzaken van rolweerstand in racefiets banden zijn:
- Hysterese
- Impedantie
Het is niet gek als je deze termen niet kent, ik had er een paar weken geleden ook nog nooit van gehoord.
Hysterese
Volgens de definitie is hysterese (Grieks: achterblijven) het verschijnsel waarbij er vertraging zit tussen de oorzaak en het gevolg van een verandering in de richting van een systeem.
Ok, dat is wat mij betreft nog steeds te vaag.
Een band die rolt, wordt ingedrukt als hij de grond raakt. Wanneer het deel van de band dat de grond raakt weer loskomt, veert hij terug in de ronde vorm die hij had. Bij het indrukken en terugveren van de band ontstaat warmte en geluid. De energie uit de voorwaartse beweging van de band wordt dus niet volledig teruggegeven. Warmte en geluid maakt ons niet sneller, dus dit effect willen we voorkomen.
Minder hysterese effect → lagere rolweerstand
Impedantie
Impedantie is misschien een vreemd woord om te gebruiken als het gaat om rolweerstand, maar het is enorm belangrijk. Met impedantie bedoelen we alle energie die door trillingen in onze fiets en lichaam wordt omgezet in warmte en geluid.
Als we bijvoorbeeld op kasseien rijden, trilt alles. Met deze trillingen wordt de voorwaartse beweging omgezet in warmte en geluid. Warmte en geluid helpen ons niet om sneller te gaan, dus dit willen we voorkomen. Je kan je voorstellen dat dit effect vooral groot is op ruwe ondergronden.
Minder impedantie effect → lagere rolweerstand
Hysterese effect verlagen
Het hysterese effect in de band kunnen we op de volgende manieren verlagen.
- Bandendruk
- Materialen
- Dikte van de band
- Profiel van de band
- Wegoppervlak
- Temperatuur
- Gewicht
Bandenspanning
Als je de band harder oppompt, vervormt hij minder wanneer hij rolt. Dit betekent dat het hysterese effect afneemt en je minder energie verliest. Maar te hard oppompen kan je ook weer afremmen. Daar komen we zo op terug.
Hogere bandenspanning -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Materialen
Het materiaal waar de band van gemaakt is, heeft ook invloed. Sommige materialen vervormen meer dan andere en verliezen meer energie. Denk bijvoorbeeld aan een stuiterbal en een medicijnbal. De stuiterbal verliest weinig energie en veert makkelijk terug, terwijl de medicijnbal bijna niet stuitert. Een band van materiaal dat minder energie opneemt, rolt sneller.
Materialen die minder energie opnemen -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Dikte van de band
Hoe dikker de band en binnenband of hoe meer tubeless sealant, hoe meer materiaal er vervormt en hoe meer energie er verloren gaat. Dikkere banden hebben dus meer rolweerstand dan dunnere banden. Dit is een belangrijke reden waarom tijdritbanden zonder lekbestendigheid sneller zijn.
Dunnere banden -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Profiel van de band
De meeste racefietsbanden hebben een glad oppervlak. Dit komt doordat banden met noppen of groeven meer moeten vervormen en daardoor meer energie verliezen.
Gladde banden -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Wegoppervlak
Een ruwe weg zorgt ervoor dat de band meer vervormt, wat het hysterese effect vergroot. Een gladde weg helpt de band minder te vervormen.
Gladde weg -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Temperatuur
Als het warmer is, wordt de band zachter en vervormt hij makkelijker. Hierdoor gaat er minder energie verloren. Maar als het te warm wordt, neemt het hysterese effect te veel toe doordat de band te veel vervormd (denk aan smelten). Voor normale temperaturen buiten kunnen we aannemen dat hogere temperaturen sneller zijn.
Hogere temperatuur -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Gewicht (belasting)
Hoe meer gewicht op de band rust, hoe meer de band vervormt. Minder gewicht betekent dus minder energieverlies.
Lager gewicht -> minder hysterese -> minder rolweerstand
Impedantie verminderen
- Bandenspanning
- Wegoppervlak
Bandenspanning
We concludeerden net dat een hogere bandenspanning de hysterese vermindert, maar een te hoge druk kan juist meer weerstand geven door de impedantie. Er is een punt waarop de band te hard is en de trillingen in de fiets en je lichaam je meer afremmen dan je wint aan rolweerstand in de band. Als je de band dus te hard oppompt, kan dit je snelheid verminderen, vooral op ruwe wegen
Lagere bandenspanning -> minder impedantie -> minder rolweerstand (boven het “impedantie punt”)
Wegoppervlak
Net als bij hysterese geldt ook hier: een gladde weg is sneller. Op een ruwe weg, zoals kasseien, krijg je meer weerstand door impedantie.
Gladde weg -> minder impedantie -> minder rolweerstand
Samenvatting
Rolweerstand wordt vooral veroorzaakt door twee dingen:
- Hysterese (hoeveel energie de band verliest door vervorming)
- Impedantie (de weerstand van een ruwe weg)
Hoe verminderen we hysterese?
- Hogere bandenspanning
- Materialen gebruiken die minder energie opnemen
- Dikkere banden vermijden
- Gladde banden gebruiken
- Op een gladde weg rijden
- Warmere temperaturen
- Minder gewicht op de band
Hoe verminderen we impedantie?
- Lagere bandenspanning
- Op een gladde weg rijden
Conclusie
De snelst rollende band is een combinatie van de dunste band, voldoende opgewarmd, gemaakt van het snelste materiaal en op een zo hoog mogelijke bandenspanning zonder dat de impedantie te groot wordt. De optimale bandenspanning is afhankelijk van het wegoppervlak en het gewicht van de fiets en renner.
Naast de rolweerstand is de luchtweerstand van de band in combinatie met het wiel ook belangrijk voor de snelheid.
Het totale plaatje is vaak te complex om snel een conclusie te trekken. De snelste combinatie is uiteindelijk alleen te vinden met veel testen.
We kunnen gelukkig wel een idee krijgen van de rolweerstand in een gecontroleerde omgeving via de website www.bicyclerollingresistance.com. Let dus wel op dat dit niet het complete plaatje geeft.
Om de juiste bandenspanning te bepalen gebruik ik de Silca Pro Tire Pressure Calculator. Deze tool neemt zo veel mogelijk van de omstandigheden mee in de berekening van de optimale bandenspanning.
