Wat is rolweerstand? Een vergelijking van de rolweerstand tussen clincherbanden, tubeless banden en tubes.

Wat is rolweerstand?

Rolweerstand is een cruciale kracht die fietsers moeten overwinnen tijdens het fietsen. Bij het beklimmen van heuvels ga je de zwaartekracht tegen en win je potentiële energie die je kunt gebruiken bij het afdalen. Een onderzoek uit 2020 door Malizia en Blocken in de Tijdschrift voor windengineering en industriële aerodynamica over fiets-aerodynamica merkt op dat bij snelheden boven 40 km/u op vlak terrein ongeveer 90% van de weerstand te wijten is aan luchtweerstand, wat de obsessie van racefietsers met aerodynamica verklaart. Naast luchtweerstand is de wrijving tussen de banden en de weg - bekend als rolweerstand - een primaire kracht die je moet overwinnen om snelheid te maken en te behouden.

Volgens bandenfabrikant Schwalbe is rolweerstand de energie die verloren gaat als een band rolt. Dit verlies heeft meerdere oorzaken. De belangrijkste is de energie die verloren gaat door de vervorming van de band. Wrijving tussen de band en het wegdek speelt ook een rol, waardoor het rijden op glad asfalt makkelijker is dan op gravel of off-road terrein. Vervorming of relatieve verplaatsing van de band genereert warmte en geluid, wat verder bijdraagt aan energieverlies. Factoren zoals de breedte, diameter en druk van de band hebben invloed op de vervorming, terwijl ook de flexibiliteit van de band en de verhouding van de rubbersamenstelling een rol spelen. Het vervangen van een deel van de koolstof in bandencompounds door silica vermindert het energieverlies door verplaatsing, een reden waarom high-performance banden vaak silica bevatten. Van grafeen, dat Vittoria toevoegt aan haar premium banden, wordt beweerd dat het een vergelijkbaar effect heeft.

Voor tijdritten of wedstrijden zou je duurzaamheid en lekbescherming kunnen opofferen voor snelheid, door dunnere karkassen en zijwanden zonder leklagen te gebruiken. Als je daarentegen op ruwe wegen rijdt of niet van wegreparaties houdt, kun je een hogere rolweerstand accepteren voor extra lekbescherming, grip en een langere levensduur.

Wat is rolweerstand?

Rolweerstand is een van de meest merkbare krachten die je afremmen en een van de makkelijkst aan te pakken krachten. Naast luchtweerstand vormt het een aanzienlijk deel van de weerstand waar je mee te maken hebt, vaak meer dan luchtweerstand bij lagere snelheden. Bijna elke fietser wil sneller, verder of met minder inspanning fietsen en het verminderen van de rolweerstand is een eenvoudige, kosteneffectieve manier om dit te bereiken. Zoals Schwalbe opmerkt: "Fietsers hebben zeer beperkte fysieke energie en die willen ze zo efficiënt mogelijk gebruiken. Overstappen op banden met een lage rolweerstand is relatief goedkoop en kan je huidige rijomstandigheden en routes optimaliseren.

Hoe wordt de rolweerstand getest?

Banden worden op een testwiel gemonteerd en opgepompt tot een vooraf bepaalde druk. Ze komen in contact met een testtrommel, waarbij van bovenaf druk wordt uitgeoefend om het gewicht van de berijder te simuleren, waardoor de band vervormt. Het systeem meet het overtollige vermogen of koppel dat nodig is om een bepaalde snelheid aan te houden en bepaalt zo de rolweerstand. Meerdere herhalingen zorgen voor nauwkeurigheid en herhaalbaarheid, vaak voorafgegaan door een opwarmperiode om het systeem en de banden in balans te brengen. De rolweerstand van fietsbanden wordt meestal uitgedrukt in watt (W), een bekende eenheid voor wielrenners en enthousiastelingen, maar de rolweerstandscoëfficiënt (Crr) - de kracht die nodig is om de weerstand te overwinnen gedeeld door de wielbelasting, vaak in N/kg - wordt ook gebruikt.

Open, Clincher en Tubular banden vergelijken

Een factor die de rolweerstand beïnvloedt is de wrijving tussen de binnenband en de buitenband, die optreedt tijdens vervorming onder belasting. In een test werd de invloed van 10 verschillende TPU, latex en butyl binnenbanden in combinatie met een 25 mm Continental GP5000 STR buitenband geëvalueerd en vergeleken met tubeless setups. Uit de resultaten bleek dat binnenbanden de rolweerstand met 0,2-3,8 W verhoogden in vergelijking met tubeless. Latex binnenbanden hadden de minste impact, terwijl de meeste TPU binnenbanden beter presteerden dan butyl. De conclusie gaf de voorkeur aan tubeless banden voor maximale efficiëntie; voor binnenbanden was de niet-tubeless GP5000 clincher versie sneller, lichter en goedkoper. Banden met binnenbanden, vergelijkbaar met clinchers maar duurder, kunnen clinchers met latex binnenbanden evenaren wat rolweerstand betreft.

Banden met een katoenen binnenband kunnen de rolweerstand ook verlagen, maar het type lijm, de hoeveelheid lijm en de droogtijd hebben invloed op de resultaten, waardoor definitieve conclusies uit vergelijkingen lastig zijn. Over het algemeen is het verschil in rolweerstand tussen tubeless en latex of TPU binnenbanden minimaal, waardoor de keuze op voorkeur gebaseerd kan worden. Tubeless banden bieden extra bescherming tegen lekrijden en met afdichtmiddel kun je in de meeste gevallen na een lek naar huis rijden.

Hoe varieert de rolweerstand met de bandbreedte?

Een vergelijkingstest van twee Pirelli P Zero Race TLR-versies (26 mm en 30 mm) beoordeelde of bredere banden sneller zijn. De resultaten waren afhankelijk van de omstandigheden. Op indoor rollen, bij dezelfde spanning, had de 30 mm band minder vermogen nodig om snelheid te behouden door minder vervorming als gevolg van een breder, korter contactvlak. Bij gelijke druk, aangepast aan de breedte, was de smallere band efficiënter. Theoretisch zou een perfecte aanpassing van de druk om identieke contactgebieden te behouden een gelijke rolweerstand opleveren. In de echte wereld zijn bredere banden niet langzamer op goede wegen en doen ze het beter dan smallere banden op ruw terrein, omdat ze een betere compliantie en grip bieden - daarom kiezen elite gravelracers voor ultrabrede banden voor evenementen zoals Unbound. De bandenmaat moet worden afgestemd op het terrein en de rijdoelen.

Is rolweerstand belangrijk voor Mountainbikes en Grindfietsen?

Het korte antwoord is ja, maar minder dan voor racefietsen. Voor veel mountainbikers en gravelrijders heeft rolweerstand niet de hoogste prioriteit. Lichtere, dunnere banden met een lagere weerstand kunnen gemakkelijker lek raken, een compromis dat onwaardig is voor endurance wedstrijden of uitdagende trails. Mountainbikers offeren misschien grip op voor een lagere rolweerstand in XC-races, waar snelheid belangrijk is op minder veeleisende parcoursen, en hetzelfde geldt voor gravel. Voor de meeste off-road ritten wegen grip en lekbescherming zwaarder dan een lage rolweerstand.

Hoe herhaalbaar zijn de resultaten van rolweerstandstesten?

De verschillen in rolweerstand tussen de meeste geteste banden zijn klein en andere factoren, zoals de bandenspanning, de binnenbreedte van de velg en je gecombineerde gewicht met de fiets, kunnen de efficiëntie beïnvloeden. Tests controleerden variabelen met 80psi latex binnenbanden, maar deze druk was te hoog voor sommige setups, zoals de Zipp 454 NSW haakloze velg (max 72,5psi/5 BAR, 23mm binnenbreedte) versus de Hunt 54 Aerodynamicist Carbon Disc (20mm binnenbreedte), die beide de rolweerstand veranderden. In de auto-industrie zijn ISO-normen uniform voor het testen van de rolweerstand, maar fietstesten zijn afhankelijk van de tester. Ervaren testers leveren de meest uitgebreide, consistente methoden. Uiteindelijk is rolweerstand een afweging tussen luchtweerstand, duurzaamheid en grip, wat evenwichtige beslissingen over bandenkeuze, omstandigheden en bandenspanning vereist.