Planetaire tandwielen en hun gebruik in fietsen
Andrej Roskic | 21 augustus 2024
Planetaire tandwielen, ook wel epicyclische tandwielsystemen genoemd, zijn een wonder van werktuigbouwkunde. We vinden ze terug in een groot aantal machines en apparaten in ons dagelijks leven: van kleine horloges tot grote voertuigen, deze ingenieuze krachtoverbrengingssystemen spelen een cruciale rol in de werking van talloze toepassingen.
Wat zijn planetaire tandwielen?
Het is een systeem dat bestaat uit een centraal tandwiel, bekend als de zon, omringd door een of meer tandwielen, planetaire tandwielen genoemd, die verbonden zijn met een drager die de planetaire tandwielen ondersteunt. Deze drager draait rond de zon, wat resulteert in een gecombineerde beweging van de tandwielen. Dit ontwerp creëert een tandwielopstelling waarbij de planetaire tandwielen zowel om hun eigen as als om de zon draaien.
Onderdelen van planetaire tandwielen
De belangrijkste onderdelen van een planetaire versnelling zijn:
- Zonnetandwiel: is het centrale tandwiel waar de planetaire tandwielen omheen draaien.
- Planetaire tandwielen: dit zijn de tandwielen die rond de zon draaien
- Drager: is de component die de planeet tandwielen op zijn plaats houdt en zorgt voor de roterende beweging
- Ringoverbrenging: is een extern tandwiel dat de planeetoverbrengingen omringt en voor zijdelingse steun zorgt
Werking van planetaire tandwielen
De werking van deze tandwielen is gebaseerd op de combinatie van roterende bewegingen van de planeten rond de zon en rond hun eigen as. Deze combinatie van bewegingen maakt een grote verscheidenheid aan overbrengingsverhoudingen en configuraties mogelijk, waardoor ze zeer veelzijdig zijn in verschillende technische toepassingen.
Voordelen en nadelen van planetaire tandwielen
Onder de verschillende mechanische voordelen die epicyclische tandwielen bieden, vinden we:
- Compact ontwerp – door hun concentrische ontwerp nemen ze minder ruimte in beslag in vergelijking met andere transmissiesystemen
- Hoge overbrengingsverhouding – maakt hoge overbrengingsverhoudingen mogelijk in een relatief kleine ruimte
- Goede verdeling van de belasting – de belasting wordt verdeeld over meerdere planetaire tandwielen, waardoor de slijtage vermindert en de duurzaamheid toeneemt
Ze hebben echter ook een aantal nadelen, zoals hun grotere complexiteit. Hun ontwerp vereist meer precisie en productiecontrole, wat de productiekosten kan verhogen.
Toepassingen van planetaire tandwielen
Zoals we in het begin al zeiden, vinden we deze tandwielen in een groot aantal systemen en machines. In transmissies van voertuigen worden ze gebruikt om overbrengingsverhoudingen te wijzigen en verschillende uitgaande snelheden te leveren. We vinden ze ook als reductoren in industriële machines om het motortoerental te verlagen en het uitgaande koppel te verhogen. Maar het voorbeeld dat vandaag de dag het meest op ons van toepassing is, is dat van een fietsversnellingsbak. Ze helpen om snelheden te wijzigen in fietsen met meerdere snelheden.
Planetaire tandwielen in de igus:bike
Het gebruik van planetaire tandwielen in fietsen is een oplossing die veel wordt gebruikt door bekende fabrikanten in de fietssector, zoals Shimano.
De RCYL fiets maakt gebruik van een planetaire versnelling als versnellingsbak. Het grote verschil tussen deze versnellingsbak en die van andere fabrikanten is dat de RCYL versnellingsbak gemaakt is van hoogwaardig kunststof, niet roest en geen smering of onderhoud nodig heeft. Aan deze voordelen moeten we nog toevoegen dat het een duurzame planetaire tandwielkast is, omdat de gebruikte kunststoffen gemakkelijk gerecycled kunnen worden. Bovendien is er de mogelijkheid tot terugkoop als de fiets op enig moment het einde van zijn levensduur bereikt. We doen al hetzelfde met kabelrupsen, die kunnen worden ingeleverd om te worden gerecycled en opnieuw verwerkt tot nieuwe producten met het chainge-programma.
Mechanica van de RCYL fietsversnellingsbak
De structuur van onze planetaire tandwielen is heel eenvoudig: in het midden van het tandwiel bevindt zich de zon, die in ons geval niet beweegt. Drie planetaire tandwielen draaien rond de zon. Deze zijn verbonden met de planeetdrager, zodat ze altijd op dezelfde afstand van elkaar blijven. Tot slot houdt het ringwiel de hele constructie bij elkaar.
De aandrijving werkt als volgt: De planeetdrager is verbonden met de crank van de fiets en wordt hierdoor aangedreven. De planetaire tandwielen draaien rond het vaste zonnetandwiel en bewegen zo het buitenste ringwiel, waaraan het rondsel is bevestigd. Het rondsel is via een riem verbonden met een kleiner rondsel op de achteras. Dit betekent dat het achterwiel wordt aangedreven met een hogere overbrengingsverhouding en dat je met de RCYL fiets door de stad kunt cruisen.
Het planetaire tandwiel vertaalt de kracht die je met de crank via het pedaal levert in een grotere rotatie. Als je de drijfstang een slag draait, gaat het tandwiel, inclusief het rondsel, niet slechts één slag vooruit, maar een beetje meer. Jouw kracht wordt omgezet in een grotere snelheid!
Welke alternatieven zijn er voor de versnellingsbak op fietsen?
Alternatieven voor het gebruik van planetaire tandwielen in de versnellingsbak van een fiets zijn derailleurs en cassettes. Deze systemen zijn meestal lichter en goedkoper, maar vereisen meer onderhoud en aanpassingen om optimaal te blijven presteren. Bovendien kunnen ze meer worden blootgesteld aan externe elementen (weer, vuil, enz.), wat hun duurzaamheid en prestaties op lange termijn beïnvloedt.
Voordelen van het gebruik van planetaire tandwielen in fietsversnellingsbakken
Zoals we kunnen zien, vereisen planetaire tandwielen minder onderhoud en minder aanpassingen dan andere alternatieve systemen, wat resulteert in een grotere duurzaamheid en lagere onderhoudskosten.
Een ander voordeel is dat ze fietsen met meerdere snelheden mogelijk maken, zodat fietsers zich kunnen aanpassen aan verschillende terreinomstandigheden en vereiste inspanningsniveaus.
Bovendien maken ze soepel en efficiënt schakelen mogelijk, wat zorgt voor een comfortabelere en naadloze rijervaring.
Tot slot worden de planetaire tandwielen beschermd binnen de wielnaaf, waardoor ze minder gevoelig zijn voor slijtage en vuil veroorzaakt door externe elementen, wat hun duurzaamheid vergroot.
Wil je meer weten over de “full plastic” fiets en het RCYL fietsproject? Bezoek de website!
Hebt u vragen over het gebruik van kabelrupsen in uw eigen toepassing? Neem contact op met een kabelrups expert of bel ons rechtstreeks op +31(0)346 353 932.
Voor meer informatie over kabelrupsen en lagers kunt u onze whitepapers bekijken op: