Het optimale niet-ronde voortandwiel: u vraagt, wij draaien
Projectomschrijving
Er zijn vanuit zowel wetenschap als sportpraktijk aanwijzingen dat niet-ronde voortandwielen kunnen bijdragen aan de prestatie van wielrenners. Zo reed de winnaar van de Tour de France 2016 op een fiets met niet-ronde voortandwielen. Een wielrenner die een niet-rond voortandwiel gebruikt, heeft in het deel van de pedaalomwenteling waarin de straal van het tandwiel kleiner is, een hogere pedaalsnelheid (een "lichtere versnelling") dan in het deel waarin die straal groter is. Pas sinds 2014 is een methode beschikbaar om uit de vorm van een voortandwiel het bijbehorende verloop van de pedaalsnelheid te berekenen. Deze rekenmethode wordt in dit project gebruikt als startpunt voor de ontwikkeling van een ontwerptool die het omgekeerde mogelijk maakt. Met deze ontwerptool kan uit een gewenste relatie tussen pedaalsnelheid en crankhoek worden berekend welke vorm het tandwiel moet hebben. Praktijkevaluatie zal in een vervolgproject moeten plaatsvinden.
Verslagen
Eindverslag
Bij een constante fietssnelheid is de pedaalsnelheid op een fiets met een niet-rond voortandwiel, anders dan op een gewone fiets, niet constant. Bij gebruik van een niet-rond voortandwiel varieert de pedaalsnelheid als functie van de stand van het pedaal.
Dit project had als doel om (1) een methode te ontwikkelen om op individuele basis te bepalen wat het gewenste pedaalsnelheidsverloop is, (2) hieruit te berekenen welke vorm het tandwiel moet hebben om dit pedaalsnelheidsverloop te realiseren en (3) een CAD/CAM methode te ontwikkelen om de gewenste vorm te vertalen in een concreet ontwerp van een tandwiel, dat vervolgens via CNC frezen geproduceerd kan worden.
Omdat het subsidiebedrag minder dan het aangevraagde bedrag was, is in overleg met ZonMw besloten om slechts 1 deelproject uit te voeren: het ontwikkelen van een rekenmethode om uit een gewenst verloop van de pedaalsnelheid binnen elke pedaalomwenteling de tandwielvorm te berekenen die leidt tot dit snelheidsverloop. Er is een rekenmethode ontwikkeld die is gebaseerd op "constrained optimization". Deze rekenmethode is geëvalueerd door optimalisaties uit te voeren waarbij de input het pedaalsnelheidsverloop was voor bekende niet-ronde tandwielen. Met deze rekenmethode kon in alle onderzochte gevallen de achterliggende tandwielvorm worden "teruggevonden". Met de ontwikkelde rekenmethode kan dus de tandwielvorm worden berekend die leidt tot het gewenste pedaalsnelheidsverloop. Daarmee is een belangrijke stap gezet in de richting van het ontwerpen van niet-ronde voortandwielen op basis van individuele wensen van een potentiële gebruiker.
Gegeven de succesvolle afronding van dit deelproject zal worden getracht financiering te vinden voor het uitvoeren van de andere delen van het oorspronkelijk voorgestelde projet.