Een belangrijk onderdeel van het wielsysteem is racefiets spaken. Hoewel hun invloed op de rijprestaties enigszins subtiel is, wordt hun aanwezigheid soms genegeerd. Spaken zijn niet alleen structurele ondersteuningen voor het wiel; hun materiaal, gewicht, comfort en levensduur hangen sterk af van hun mechanische eigenschappen, waaronder spanning, vorm, gewicht en andere technische criteria. Het kiezen van de juiste spaken hangt af van het bewustzijn van deze technische factoren, met name voor degenen die op zoek zijn naar hoge prestaties.

Spaakmateriaal en sterkte

De sterkte, stijfheid en het gewicht van spaken van racefietsen zijn direct afhankelijk van het materiaal. Veelvoorkomende spaakmaterialen zijn koolstofvezel, aluminiumlegering en roestvrij staal; de keuze van elk materiaal moet worden afgewogen op basis van de werkelijke rijbehoeften.

Het meest gebruikte spaakmateriaal, roestvrij staal, biedt grote sterkte en duurzaamheid. Standaard roestvrijstalen spaken zijn meestal samengesteld uit 304 roestvrij staal of hoogwaardig 17-4PH roestvrij staal en bieden een grote corrosiebestendigheid en treksterkte, meestal tussen 600-1000 MPa. Spaken die van deze substantie zijn gemaakt, zijn voldoende voor de meeste dagelijkse en langeafstandsrijders.

Meestal lichter in gewicht, zijn aluminiumlegering spaken geschikt voor lichtgewicht racefietsen. Veelvoorkomende aluminiumlegering spaakmaterialen zijn 7075 aluminiumlegering, met een dichtheid van slechts 2.8 g/cm³, veel minder dan die van roestvrij staal, namelijk 7.9 g/cm³. Hoewel de treksterkte van aluminiumlegeringen varieert van 500 tot 700 MPa, zijn de taaiheid en vermoeiingsweerstand minder dan die van roestvrij staal. Daarom is de kans groter dat spaken van aluminiumlegeringen breken onder zeer zware omstandigheden.

Professionele rijders die streven naar maximale prestaties, vinden spaken van koolstofvezel geschikt omdat ze een vrij laag gewicht en een grote stijfheid hebben. Hoewel de slagvastheid en vermoeidheidsweerstand zwak zijn, kan de treksterkte van koolstofvezel meer dan 3000 MPa bedragen. Voor normaal rijden of uitdagende wegomstandigheden zijn spaken van koolstofvezel niet geschikt; ze worden eerder gebruikt bij snelle wegwedstrijden en professionele evenementen.

Spaakhoeveelheid en wielstijfheid

De stijfheid en stabiliteit van een wiel zijn direct afhankelijk van het aantal spaken. Over het algemeen geldt dat de stijfheid en stabiliteit van een wiel toenemen met een toenemend aantal spaken; echter, ten koste van extra gewicht.

Het aantal spaken op racefietsen ligt vaak tussen de 20 en 28. Een kleiner aantal spaken zorgt ervoor dat het wiel lichter is, wat de acceleratie en klimmogelijkheden verbetert. Minder spaken kunnen echter het draagvermogen van het wiel verlagen en de vervorming bij aanzienlijke impactgevoeligheid vergroten. Veel high-performance racefietsen hebben 24 spaken, die voldoende wielsterkte bieden zonder te veel gewicht toe te voegen, waardoor gewichtsvermindering in evenwicht is met stijfheid.

De stijfheid van het wiel hangt ook sterk af van de manier waarop de spaken zijn gerangschikt. Veelvoorkomende spaakpatronen zijn radiaal, twee-kruis en drie-kruis. Drie-kruis spaakpatronen worden vaak gebruikt bij racefietsen met grote ladingen. Ze verdelen de druk efficiënt en verbeteren het draagvermogen van het wiel. Twee-kruis spaakpatronen worden meestal gezien op gewone racefietsen en vormen een compromis tussen gewicht en stijfheid. Hoewel ze het lichtst zijn, zijn radiale spaakpatronen het meest geschikt voor lichtgewicht, hoogwaardige racefietsen.

Spaakspanning en wielprestaties

Een van de fundamentele technologische aspecten die de wielprestaties controleren, is de gesproken spanning. Terwijl te hoge spanning spaakbreuk of wielvervorming kan veroorzaken, wat ten koste gaat van comfort en impactbestendigheid, kan lage spanning wielvervorming of losheid veroorzaken, wat de stabiliteit en duurzaamheid vermindert.

De spaakspanning in professionele racefietsen varieert doorgaans tussen 100 en 130 kg, afhankelijk van het geplande wielgebruik. Hoewel ze de stijfheid verhogen en de acceleratie en klimefficiëntie verbeteren, verlagen spaken met een hoge spanning ook het comfort en verhogen ze de trillingen tijdens ritten. Lange ritten op zware routes zijn meer geschikt voor spaken met een lagere spanning, omdat ze het comfort en de schokabsorptie verbeteren.

Sommige high-end wielsets gebruiken een "asymmetrische spanning"-constructie om een ​​mix te creëren tussen comfort en duurzaamheid. Dit ontwerp maximaliseert stijfheid en comfort door verschillende spanningen toe te passen op verschillende spaakposities op het voor- en achterwiel. Om meer gewicht te kunnen verwerken, overschrijdt de spanning van de spaken van het achterwiel bijvoorbeeld doorgaans die van het voorwiel.

Spaakvorm en aerodynamische prestaties

De technologie van racefietsen is vooruitgegaan en de vorm van spaken is steeds gevarieerder geworden. De hogere luchtweerstand van traditionele ronde spaken beïnvloedt de efficiëntie van het wiel. Vooral bij competitieve wegraces maken moderne high-performance racefietsen steeds meer gebruik van platte spaken om de luchtweerstand te verlagen en de snelheid te verbeteren.

Met name bij hoge snelheden verhogen platte spaken de aerodynamische prestaties van het wiel aanzienlijk, waardoor de luchtweerstand afneemt en de algemene rij-efficiëntie toeneemt. Bepaalde duurdere wielsets bevatten zelfs elliptische spaken, die niet alleen de luchtweerstand verlagen, maar ook de sterkte-gewichtsverhouding van de spaken maximaliseren.

Bijvoorbeeld, het dubbelzijdige platte ontwerp van de ICAN Cycling 36mm Carbon Spokes Rim Brake Wheelset helpt de luchtweerstand aanzienlijk te verlagen en tegelijkertijd de spaaksterkte te behouden. Door de juiste aerodynamische spaakvorm te selecteren, kunnen prestatiegerichte renners veel energie besparen tijdens races.

Spaakgewicht en algehele prestatie

Het gewicht van spaken heeft direct invloed op de rotatietraagheid van het wiel en bepaalt de acceleratie en het klimvermogen. Door het totale gewicht van het wiel te verlagen, zorgen lichtgewicht spaken ervoor dat rijders gemakkelijker hun snelheid kunnen verhogen tijdens starts en acceleraties. Het verminderen van het spaakgewicht gaat echter niet alleen over massa: extreem lichte materialen kunnen de sterkte en levensduur beïnvloeden.

Racefietsspaken wegen meestal tussen de 30 en 60 gram; racefietsspaken wegen soms slechts 20 gram. Deze lichtgewicht spaken verlagen de rotatie-inertie van het wiel aanzienlijk en verhogen de rij-efficiëntie. Om de ideale prestaties van het hele wiel te bereiken, moet de gewichtsvermindering van de spaken echter worden afgestemd op het ontwerp van de velg en het frame.

Conclusie

Bij het kiezen van spaken voor een racefiets gaat het om het afwegen van prestaties, comfort en duurzaamheid, in plaats van alleen te focussen op smaak en gewicht. Directe invloed op de rijprestaties van het wiel wordt geleverd door verschillende technische factoren zoals materiaal, hoeveelheid, spanning, vorm en gewicht. Kennis van deze limieten en het kiezen van spaken op basis van uw rijvereisten zal de gehele rijervaring en prestatie van een racefiets verbeteren. Het selecteren van de juiste spaken is essentieel voor zowel dagelijkse rijders als elite-racers in termen van rijprestaties, garanties voor veiligheid en comfortverbetering.

Aanbevolen literatuur:

• Wat maakt een minifietsframe tot een hoogwaardig ontwerp?
• Hoe kies je het juiste carbonvezel racefietsstuur?
• Welk fietsframemateriaal past het beste bij u?
• Waarom kunnen bredere velgen uw fietservaring verbeteren?
• Wat is het geheim achter fietswielsets van koolstofvezel?