Ontwerp van een zitfiets met voorwielaandrijving

Isabel Aerts Diana Louwette
Op films en foto's uit de oude doos zie je ze geregeld : fietsen met een reusachtig voorwiel en een in verhouding minuscuul wiel achteraan. Hun naam was al even buitenaards als hun uitzicht : "vélocipède". Een andere bijzonderheid van deze vehikels was hun aandrijving : de pedalen stonden vooraan en de bestuurder - de velocipedist - zat rechtop in het zadel. Volgens Diana Louwette en Isabel Aerts, laatstejaars ingenieur Elektromechanica, hadden de constructeurs van toen het zeker niet slecht bekeken.

Ontwerp van een zitfiets met voorwielaandrijving

Op films en foto's uit de oude doos zie je ze geregeld : fietsen met een reusachtig voorwiel en een in verhouding minuscuul wiel achteraan. Hun naam was al even buitenaards als hun uitzicht : "vélocipède". Een andere bijzonderheid van deze vehikels was hun aandrijving : de pedalen stonden vooraan en de bestuurder - de velocipedist - zat rechtop in het zadel. Volgens Diana Louwette en Isabel Aerts, laatstejaars ingenieur Elektromechanica, hadden de constructeurs van toen het zeker niet slecht bekeken. Hun aandrijftechniek maakt fietsen niet alleen veel comfortabeler maar ook opvallend veiliger. Om dat te bewijzen ontwierpen de twee ingenieurs in spe een nieuw type stadsfiets.

Diana Louwette en Isabel Aerts met het prototype van hun nieuwe fiets. Promotor Dany Vanbeveren toont de verre voorganger van het nieuwe concept : de vélocipède.
(foto : F. Van Loock)

Diana schetst de voorgeschiedenis van het project : "Via onze promotor Dany Vanbeveren zijn we in contact gekomen met prof. ir. Hugo Sol van de Faculteit Toegepaste Wetenschappen van de V.U.B., een specialist op het gebied van materiaalanalyse en stabiliteit van constructies. Prof. Sol is nauw betrokken bij lopend onderzoek aan zijn universiteit naar de mobiliteitsproblematiek in stedelijke omgevingen. Een van de oplossingen waaraan gewerkt wordt, is de combinatie van auto en elektrische fiets. Je laat de wagen achter aan de rand van de stad en verplaatst je vervolgens met een elektrische fiets. Zo'n fiets heeft een kleine motor achteraan die in actie komt als de weg begint te hellen. Gaat het bergafwaarts dan valt de motor uit en laad je al trappend de batterij weer op. Op die manier blijft de inspanning die de bestuurder moet leveren dezelfde ongeacht het terrein."
"Op papier ziet dat er allemaal heel plausibel uit, maar als je zo'n elektrische motor wil installeren op een klassieke fiets met mechanische kettingaandrijving op het achterwiel, dan beginnen de moeilijkheden pas goed", vervolgt Isabel. "En als je naast de motor en de mechanische aandrijving ook nog de versnellingen op het achterwiel moet monteren, zijn de problemen niet meer te overzien. Het is dus geen toeval dat de V.U.B.-onderzoekers op het idee gekomen zijn om de mechanische aandrijving op het voorwiel te plaatsen, zoals bij de vélocipèdes. Een aantal jaar geleden hebben een paar laatstejaars burgerlijk ingenieur in het kader van hun eindwerk zelf al zo'n voorwiel ontworpen en er een model van gebouwd. Maar wegens gebrek aan subsidies werd het onderzoek op een laag pitje gezet en raakte het fietsproject niet afgewerkt. Tot wij vorig jaar de draad opnieuw oppakten."

Nieuw type

Diana en Isabel gingen onmiddellijk aan de slag met het model van hun voorgangers. Ze monteerden de voortrein op een fiets en maakten een aantal proefritjes. "We slaagden erin het tuig in beweging te brengen, maar echt lekker reed het niet", vertelt Diana. "Zo viel bijvoorbeeld elke keer als je naar een hogere versnelling ging de ketting af. Ook het kader van de fietsen zoals we ze nu kennen, bleek onbruikbaar. Het kwam erop neer dat we een compleet nieuw type van fiets moesten ontwerpen."
Op veel materiaal konden de kersverse designers niet terugvallen. "We experimenteerden een tijdje met een algemeen mathematisch model van het M.I.T. waarmee je de stabiliteit kunt berekenen, maar dit bleef veel te abstract", bevestigt Isabel. "Dus besloten we een professionele fietsenbouwer onder de arm te nemen. We gingen te rade bij Tim Biesemans in Kapellen. Hij ontwerpt en bouwt alternatieve fietsen. De ligfiets die je af en toe in het straatbeeld ziet, is één van zijn creaties."

Zoeken en tasten

Diana en Isabel maakten honderden tekeningen, berekenden alle mogelijke krachten, bestudeerden de stabiliteit…. Na maanden van zoeken en tasten, vallen en opstaan waren midden februari 2002 de plannen klaar en kon Tim Biesemans aan het prototype beginnen.
Het nieuwe ontwerp wijkt op verschillende punten grondig af van de fiets zoals we die nu kennen. Over de voorwielaandrijving hebben we het al gehad, maar er is meer. Opvallend is bijvoorbeeld ook de vering. Die bevindt zich onder het zadel waardoor fietsen heel aangenaam wordt. Een andere bijzonderheid is de versnelling. Ook hier geen klassiek systeem maar wel een naafversnelling in het voorwiel. Zeven versnellingen zijn er, bediend vanop het stuur via een ketting in de voorvork.
"Akkoord, het werelduurrecord ga je er niet onmiddellijk mee breken, maar daarvoor is onze fiets ook niet ontworpen", preciseert Diana. "Ons ontwerp is een stadsfiets die het moet hebben van zijn comfort en veiligheid. Voor het comfort zorgen het ergonomisch concept en het licht gewicht (het kader is van aluminium). En de veiligheid is gegarandeerd door het verlaagde zwaartepunt en de grotere stabiliteit. De kans dat je ten val komt is relatief klein omdat je op gelijk welk moment met je voeten de grond kunt raken."

 

Prototype doet mee aan de Gordel

Inmiddels is het prototype klaar en zijn de eerste proefritten gereden. De ontwerpers zijn enthousiast, net zoals hun promotor en copromotor trouwens. Dany Vanbeveren maakt zich sterk dat hij in september met de fiets van Diana en Isabel de Gordel rond Brussel rijdt. Als er daar geen brokken gemaakt worden, moeten we er nog enkel een elektronische motor op monteren, dan is de fiets volledig klaar, maar dat is voor een volgend project", aldus de trotse promotor.

 

Universiteit of Hogeschool
Publicatiejaar
2002