Fiets versnellingen

De meeste voertuigen hebben geen versnellingsbak maar een vertragingsbak. Bij auto's mag je er vanuit gaan dat alleen een eventuele overdrive een versnelling herbergt. Op fietsen heb je eigenlijk altijd een versnelling, behoudens fietsen die op steile hellingen worden ingezet. Traditioneel zijn er twee manieren om op een fiets een versnelling te realiseren:

Het open systeem is extreem flexibel omdat het bestaat uit meerdere losse onderdelen die in meerdere variaties voor komen waardoor je je eigen versnelling op kunt bouwen. Voor vlakke terreinen volstaan heel andere tandwiel combinaties dan voor bergritten. Nadeel van het open systeem is dat de bewegende onderdelen in weer en wind moeten werken en dat eist zijn tol op qua levensduur.
In het gesloten systeem draaien alle onderdelen in een afgesloten tonnetje dat met olie en vet gevuld is.De onderdelen slijten wel, maar minimaal. Nadeel is: je moet een versnellingsnaaf kiezen bij aankoop en daar zit je dan de rest van het leven van de fiets aan vast. Tenzij je bereid bent om het complete achterwiel te wisselen.

Je zal dus moeten kiezen tussen flexibel en slijtend of star en onverwoestbaar. Ruwweg.

Versnellingsnaven

Drie-versnellingsnaven worden nog steeds gemaakt. Alleen zijn ze tegenwoordig zo goedkoop te maken dat ze vaak als standaard worden ingezet door de betere merken. Sram maakt ook een automatische twee versnellingsnaaf. Op basis van je snelheid bepaalt ie zelf of je in de eerste of tweede versnelling rijdt. Ik kan me er niks bij voorstellen.
In West Europa komen de volgende versnellingsnaven vaak voor:

Fabrikant Type Gangen Bereik Transmissie factoren
Shimano Nexus 3 3 186%   0,75   1,00   1,33  
Nexus 7 7 244%   0,63 0,74 0,84 0,99 1,15 1,34 1,55  
Nexus 8 8 307% 0,53 0,64 0,75 0,85 1,00 1,22 1,42   1,62  
Alfine 8
Alfine 11 11 409% 0,53 0,68 0,77 0,88 0,99 1,13 1,29 1,46 1,67 1,89 2,15
Rohloff Speedhub 14 14 526% 0,28 0,32 0,36 0,41 0,46 0,53 0,60  
0,68 0,77 0,88 1,00 1,14 1,29 1,47
Versnelling : 123456789 1011
Sram Automatix2136% 1,00 1,36  
i-33186% 0,73 1,00 1,36  
G-8 8 260% 0,61 0,71 0,80 0,90 1,05 1,20 1,36 1,58  
Elan 12 339% 0,70 0,85 1,00 1,18 1,33 1,48  
1,61 1,77 1,92 2,06 2,22 2,36
Pinion P 1.18 18 636% 0,55 0,61 0,68 0,75 0,84 0,94  
1,06 1,18 1,31 1,45 1,62 1,81
2,03 2,26 2,52 2,79 3,12 3,49

Termen

In het lijstje hierboven staan enkele termen:

Input De input is (meestal) het achterste tandwiel dat door de ketting wordt aangedreven
Output De hoofd-output is (meestal) de behuizing van de versnellingsnaaf waar de spaken aan vast zitten.
Gangen Dit is het aantal versnellingen dat in 1 versnellingshuis zit.
Transmissiefactor Iedere versnelling heeft een zogenaamde "transmissiefactor". Het is een maat voor hoe snel de uitgang ervan draait ten opzichte van de input van de versnellingsnaaf.
Bereik Het bereik is de hoogste transmissie factor gedeeld door de laagste transmissiefactor. Het geeft dus letterlijk het bereik aan van de naaf. Het bereik wordt vrijwel altijd als een percentage uitgedrukt. Dus een naaf met een hoogste/laagste transmissiefactor van respectievelijk 1,581 en 0,609, heeft een bereik van 1,581 / 0,609 = 2,596 ofwel in fietsenmakerstaal: 259,6%.
Je kan ook zeggen: de hoogste versnelling is (in dit geval) 2,596 maal zo groot als de laagste.

Pinion

De Pinion is een hele bijzondere versnellingsnaaf. Het zijn 3 x 6 versnellingen die in een (forse) trapas zijn ondergebracht. De tandwielen zijn fors (voor fiets-begrippen) en lopen op 3 assen waarvan er 2 concentrisch zijn.

Het grappige van dit systeem is dat het ketttingwiel nooit met dezelfde snelheid draait als de crank... En het kleine verschil tussen de stappen maakt het dat iedereen altijd met een optimaal verzet kan rijden. Kijk voor meer info op www.pinion.eu.

Rohloff Speedhub

De Rohloff Speedhub 14 is de defacto standaard op het gebied van versnellingsnaven. Ten tijde van de introductie van de Speedhub waren er eigenlijk geen andere die zo'n bereik hadden. Sachs heeft wel een tijdje de Elan 12 speed hub gehad maar die wist blijkbaar de markt niet aan te boren. Rohloff is dat wel gelukt.
Rohloff is van oorsprong fietsketting fabrikant. Ze maakten een ketting met 'halve schakels'. Zo kon je ketting dus ook 111 schakels lang zijn.

Rohloff kwam op het juiste moment uit met zijn Speedhub. De markt was er rijp voor en de techniek van het framebouwen ook. Door een handige marketing hebben ze een soort religie gemaakt van hun versnellingsnaaf. De meeste gelovigen struinen rond op de vakantiefietsers fora. Ze verdedigen "hun" naaf te vuur en te zwaard. En iedereen met een Rohloff naaf in zijn achterwiel mag de oprichters van Rohloff bij hun voornamen noemen (Bernard en Barbara).
De Speedhub is zonder twijfel goed. 100.000 km doet ie op zijn sloffen. Ook als de olie er per ongeluk uitgelopen is rijdt ie nog gewoon 10.000 km verder. Een deel van het succes ervan komt op het konto van de duitsers. Ze hebben de onderdelen overgedimensioneerd waardoor de betrouwbaarheid fors omhoog ging.

Numerieke vergelijking

Hieronder zie je in een tabel hoe de versnelling gespatieerd zijn, waarbij de Pinion 1.18 de standaard is (want de meeste versnellingen aan boord heeft).

Pinion Speedhub 14 Alfine 11 Alfine 8 SRAM G-8 Nexus 7 Nexus 3
0,28
0,32
0,35
0,41
0,46
0,55 0,53 0,53 0,53
0,61 0,60 0,61 0,63
0,68 0,68 0,68 0,65
0,75 0,77 0,77 0,75 0,71 0,74 0,75
0,84 0,85 0,80 0,84
0,94 0,88 0,88 0,90
1,06 1,00 1,00 1,00 1,05 0,99 1,00
1,18 1,14 1,13 1,20 1,15
1,31 1,30 1,30 1,22 1,34 1,33
1,45 1,47 1,42 1,36
1,62 1,67 1,62 1,58 1,55
1,81 1,89
2,03 2,15
2,26
2,52
2,79
3,12
3,49


De tabel laat zien dat het bereik van de Pinion onovertroffen is. Kijk je naar de techniek dan zie je in de Pinion een revolutie want de massa van de versnelling wordt uit het wiel gehaald en in het frame gezet. Dat alleen is al een groot voordeel.
Als je kijkt naar de transmissie factoren dan zie je dat de Speedhub 14 vooral vertraagt en de andere hubs vooral versnellen. Alle naven beginnen rond de 0,5 in de eerste versnelling. Alleen de Speedhub begint op 0,28.

Je kan nu natuurlijk slim zijn en gaan spelen met de grootten van de voor- en achter tandwielen. Want de totale transmissie is het product van kettingblad transmissiefactor en naaf transmissiefactor. Maar dan komt er een addertje onder het gras uit: de meeste fabrikanten geven een minimum op voor de kettingblad transmissiefactor. Voor een Alfine of G8 systeem is die factor minimaal 1,9. Voor de Pinion is die 0,875. Rohloff geeft geen minimum op voor zover ik weet.
Mijn ideale fiets heeft een Alfine 11 naaf die aangedreven wordt door een 33/20 combinatie. Maar dan kom ik in de verboden zone van aandrijving en de tandwiel combinatie is moeilijk op te bouwen met moderne componenten. Met de Sachs G8 zou ik ook al een eind komen maar ook de G8 heeft een minimale kettingblad transmissiefactor van 1,9. Zo word ik gedwongen richting Speedhub of Pinion.

Gang sprongen

Gang sprong is een duits woord. Gang sprung is het verschil tussen twee versnellingen als een percentage. De ideale naaf heeft constante, kleine, stappen tussen versnellingen. In dit opzicht is de Nexus 3 de ideale naaf want die heeft twee gelijke stappen van ieder 33%. Maar ja, 33% is niet bepaald klein te noemen.
De Speedhub heeft stappen van 13-14%. De Alfinen hebben stappen van ca 13% en 1 of 2 stappen waar het verschil kan oplopen tot 25%. De Pinion claimt een constante 11,5% per stap te hebben maar dat is een marketing leugen. Ook bij de Pinion lopen de gang sprongen uiteen tussen 10,6% en 12%.

Daar gaan we eens wat beter naar kijken.

Alfine 11

Eerst mijn favoriete naaf. Waarom favoriet? Omdat ie zou bieden wat ik nodig heb. 11 Versnellingen is ruim voldoende voor mij.

Alfine 11 12345 67891011
TF 0,530,680,770,880,991,13 1,291,461,671,892,15
Delta 29,213,114,013,314,0 13,913,214,013,314,0

De stap tussen 1 en 2 is erg groot. De '1' is dus gewoon een worst case versnelling. Voor in de bergen. Niet om regelmatig te gebruiken. Alle andere sprongen liggen tussen 13 en 14%. Met enige afronding in gedachten kun je zeggen dat alle sprongen of 13% of 14% zijn. Knap gedaan meneer Shimano.

Het liefst zou ik een fiets hebben emt Alfine naaf, 28" wielen en een 38/24 primaire overbrenging. Alleen dat mag niet van Shimano, het 24 tandwiel bestaat niet voor de Alfine hub en het 38 voorblad is er alleen in JIS vierkant en die komt steeds minder vaak voor.

Speedhub 14

Tot dit jaar was de Rohloff Speedhub 14 de defacto standaard voor versnellingsnaven. Sterk mechanisme, werkend in een oliebad, lange levensduur en enorm bereik. Momenteel lijkt de Pinion deze positie over te gaan nemen. We zullen zien. Hier de verschillen tussen de versnellingen voor de Rohlof Speedhub 14.

Speedhub 14 1234567 891011121314
TF 0,280,320,360,410,460,530,60 0,680,770,881,001,141,271,49
Delta 14,312,513,912,215,213,2 13,313,214,313,614,013,214,0

De getallen spreken voor zich. Alle stappen schelen ca 14% met elkaar. Ik heb wat proefritjes gemaakt op fietsen met Speedhubs en ik kan alleen maar zeggen: ze reden fantastisch.

Pinion 1.18

Volgens de fabrikant heeft de naaf uniforme stappen van 11,5%. Of dat zo is kun je hieronder zien:

Pinion 1.18 123456 789101112 131415161718
TF 0,550,610,680,750,840,94 1,061,181,311,451,621,81 2,032,262,522,793,123,49
Delta 11,511,610,611,612,0 11,911,511,610,611,612,0 11,911,511,610,611,612,0

De meeste stappen liggen tussen de 11 en 12 procent. Dat deel is waar. Maar een uniforme 11,5% is niet waar. Kijk eens naar de gangsprongreeksen 2-7, 8-13 en 14-18. Die zijn identiek. Een direct gevolg van de 3 x 6 geometrie van de bak.
De multiplier is 1,92 wat overeenkomt met 48/25. Waarschijnlijk heeft de multiplier dus de tandwiel verhoudingen 25:48, 1:1 en 48:25. In de zesbak komen de verhoudingen 19:20, 17:20, 19:25, 23:33, 31:50 en 11:20 voor, uitgaande van de transmissiefactoren.

Sram G 8

De SRAM G8 is de nieuwste naaf van SRAM. Hij heeft het bereik van de Nexus 7 maar dan in 8 stappen:

Sram G8 12345678
TF 0,610,710,800,90 1,051,201,361,58
Delta 16,613,112,5 16,714,212,516,7

Zoals je ziet zitten er drie relatief forse stappen in van ca 17% en de rest ligt rond de 13%. Heel mooi voor op een stadsfiest. Helaas minder geschikt voor scheurneuzen zoals ik.

Herziene lijst

Aangezien de meeste versnellingsnaven een minimale primaire overbrengingsfactor opgeven (1,9 voor Shimano en SRAM en 0,875 voor Pinion) maak ik de grote lijst nog een keer opnieuw. Ik ga voor de Speedhub uit voor een factor 2,75:

Naaf : Pinion 1.18 Speedhub 14 Alfine 11 Alfine 8 SRAM G-8
Factor 0,875 2,75 1,9
0,48
0,53
0,60
0,66
0,74 0,77
0,82
0,88
0,93
1,03 0,99 1,00 1,00
1,15 1,13 1.16
1,27 1,27 1,29 1,22
1,35
1,42 1,46 1,46 1,42
1,58 1,62 1,53
1,65 1,67 1,72
1,78
1,87 1,89 1,90
1,98 2,00
2,12 2,15
2,21 2,32 2,29
2,44 2,42 2,45 2,57
2,73 2,75 2,78 2,70
3,05 3,14 3,17 3,07 3,00
3,55 3,59
4,04 4,09

Deze tabel is best verrassend. Als je kijkt naar de Alfine 11 en de Speedhub 14 dan zie je grote overeenkomsten. De Speedhub heeft alleen onderin twee extra versnellingen zitten. En het gat tussen Alfine 1 en 2 is in de Speedhub opgevuld.

De Pinion lijkt vooral onderin veel extra ruimte te hebben. Dat kan bijna niet. Mogelijk dat ik de transmissiefactoren verkeerd heb overgenomen van hun website (die is daar erg rommelig mee en in hun spreadsheet lijken lagere school fouten te zitten; men berekent de omtrek van het wiel als 2.pi.d in plaats van 2.pi.r). Als mijn vermoeden hier klopt, dan schuift de hele Pinion schaal omhoog naar Alfine 11 niveau met 4 versnellingen erbij aan de bovenkant.

Pagina gemaakt op 17 october 2013,