NIEUWS

Rolweerstand van banden op het wegdek, hoe kunnen we het verminderen.



Fietsen moeten rollen, liefst zonder slippen. Dit rollen veroorzaakt energieverlies voornamelijk op 5 manieren die hier in volgorde van belangrijkheid worden gegeven;
1. De vervorming van de banden
2. De grip van de banden op het wegdek
3. De vervorming van het wegdek
4. Het rondlopen van de ketting
5. Het rollen van de naven

Het vermogen dat verloren gaat door al deze oorzaken samen is evenredig met de snelheid en het gewicht, en wordt gekenmerkt door een algemene rolcoëfficiënt C rol
Gemakkelijkheidshalve kunnen we het vermogenverlies dus uitdrukken als Prol = C rol x gewicht x snelheid, of nog;
Prol = C rol.G .v
De vervorming van de banden
Zolang we rollen en niet glijden is er geen relatieve beweging tussen die delen van het wegdek en van de band die met elkaar in contact komen. Bij rollen wordt een klein deeltje van de band bij contact met de grond ingedrukt, en ontspant terug bij het verder rollen terwijl een nieuw stukje wordt ingedrukt etc... Deze vervormingen gebeuren natuurlijk ten koste van energieverlies. Een band is opgebouwd uit verschillende lagen. Wanneer hij in contact komt met het wegdek wordt hij ingedrukt waardoor de zijkanten gaan uitpuilen en de lagen inwendig over elkaar gaan glijden. Ook binnen de lagen zelf moeten de moleculen over elkaar gaan glijden. Door deze interne wrijving wordt een deel van de bewegingsenergie omgezet in warmte. Dit energieverlies per seconde is evenredig met de snelheid en o.a. met de kracht waarmee de band wordt ingedrukt.
Laten we hier alles relatief eenvoudig houden en ons beperken tot niet-geprofileerde banden op een goed hard wegdek. Voor MTB en cyclocross wordt alles veel ingewikkelder.
De Bandbreedte
In tegenstelling tot de algemeen gangbare idee lopen smalle bandjes niet beter dan bredere. Het is wel te verstaan dat we twee bandjes moeten vergelijken met exact de zelfde structuur, opgeblazen tot de zelfde druk, en op de zelfde wieldiameter. Bij identieke belasting hebben ze dan volgens de basisregel identieke oppervlakte van de bandafdruk. Echter, bij het smalle bandje is de bandafdruk langer en smaller, hetgeen betekent dat het in het centrum van de contactzone dieper is ingedrukt... en dus minder goed rolt!
De Bandendruk
Het is evident dat C rol kleiner wordt bij grotere bandendruk, immers hoe groter de bandendruk, hoe kleiner de vervorming van de band.  Een gelijmde tube verloopt veel vlakker waardoor de rolweerstand bij hoge bandendruk groter is dan bij de betere clincher. Dit heeft te maken met de verlijming van de tube op de velg. Er bestaan twee soorten verlijming; voor fietsen op de weg wordt een lijm gebruikt die relatief soepel blijft om de tube snel te kunnen vervangen, terwijl voor pistefietsen een verhardende lijm wordt gebruikt. De soepele lijm laat echter een zekere beweging, en dus wrijving, toe van de tube op de velg zodat een extra energieverlies ontstaat. Het lijkt er dus wel op dat bandjes te verkiezen zijn boven tubes indien het gewicht niet echt een kritische factor is. 
Een minder goede bandje heeft bij 9 bar een CR = 0.0061. Een renner van 70 kg moet aan 45 km/h een rolvermogen leveren gelijk aan 52.3 W gebruikt hij echter het betere bandje dat bij 9 bar een rolweerstandcoëfficiënt CR heeft van 0.0045 dan zal hij slechts een rolvermogen 38.6 W moeten leveren. .
Met dit betere bandje wint hij dus 13.7 W maar is dit dramatisch m.a.w. kan hij daardoor een tijdrit winnen? Absoluut.
De bandenstructuur
Licht lopende banden zijn noodzakelijk weinig slijtvast en duurzaam. Immers duurzaamheid veronderstelt extra lagen b.v. tegen lek rijden en slijtvastheid veronderstelt harde en dikke rubberbekledingen. Het principe voor licht lopende banden is eenvoudig; zo weinig mogelijke dunne en soepele laagjes. De fabricage van licht lopende bandjes is een hypergespecialiseerde zaak.
De wieldiameter
Bij gelijke banden heeft een kleiner wiel een grotere rolweerstand. Immers om aan het zelfde oppervlak van de bandafdruk te komen moet de band op het kleiner wiel dieper ingedrukt worden, maar.... een kleiner wiel heeft dan weer een kleinere luchtweerstand.
De binnenband
De binnenband is een noodzakelijk kwaad want dit is dus een extra laagje dat wrijving met de binnenkant van de buitenband veroorzaakt. Standaard binnenbanden zijn gemaakt van butyl rubber met fijne roetdeeltjes (daarom zijn ze ook zwart).
De rolweerstand kan verkleinen door een butyl-extra light binnenbandje te monteren. De kampioen van licht lopendheid is echter het Latex binnenbandje. Latex heeft spijtig genoeg enkele nadelen, te beginnen met het prijskaartje. Bovendien is latex heel teer; een neepje bij het monteren is reeds genoeg voor een lek en de definitieve verhuis naar de vuilbak! Tenslotte is latex niet echt luchtdicht en moeten we om de enkele uur bijpompen. Eigenlijk is latex dus alleen maar geschikt voor korte tijdritten, en dan nog met verhoogd risico op lekrijden.
Invloed van de helling
Bij het rijden op een helling, zowel bergop als bergaf, vermindert de rolweerstand omdat dan slechts een fractie van het gewicht loodrecht op het wegdek drukt.
We zien dan in de vierde kolom dat van het totaal van 285 watt er 69.34 watt verbruikt wordt voor het rollen (de rest is dan voor het overwinnen van de luchtweerstand). Leggen we het betere bandje Corsa C23, dat een R rol heeft van slechts 0.0056,dan rijden we meteen 1.16 km/h sneller met hetzelfde vermogen. Indien we echter blijven rijden aan 38 km/h, dan vermindert de rolweerstand tot 46.39 watt, hetzij een vermogenswinst van 23 watt. Op het totaal van 285 watt is dit dus een winst van ongeveer 8 % !!
We kunnen nog een stapje verder gaan en de gewone butyl binnenband vervangen door een butyl extralight, waardoor we nog eens extra 0.30 km/h sneller gaan rijden.
De grip van de banden op het wegdek
Metingen van de rolweerstand gebeuren in het laboratorium waarbij men een wiel laat rollen over een perfect oppervlak, bijvoorbeeld een stalen cilinder. De rolweerstandcoëfficiënt C rol die op deze manier gemeten wordt is altijd kleiner dan in het werkelijke fietsen omdat het wegdek helemaal niet effen is. Het wegdek heeft een bepaalde textuur d.w.z. grove of fijne putjes en bergjes. De band ondergaat dus extra kleine vervormingen. Een band met een zachte buitenste rubberlaag volgt beter deze lokale textuur en daardoor krijgt hij een grotere grip maar ook meer rolverliezen. een band met harde rubberlaag ondergaat minder lokale vervorming en loopt dus beter maar heeft ook minder grip. In de auto industrie en het F1 circuit wordt enorm veel aandacht besteed aan dit compromis tussen grip en weerstand, en dit in functie van de aard en de toestand van het wegdek.
De vervorming van het wegdek
Iedereen die al eens in de zomerwarmte op een zachte asfaltweg heeft gereden heeft hierbij geen verdere uitleg nodig.