BE1018201A6 - Fiets met verlaagde luchtweerstand en werkwijze daarbij toegepast. - Google Patents

Abstract

Fiets met verlaagde luchtweerstand, welke fiets is voorzien van een frame en een vork gemaakt van buizen die voorzien zijn van een gladde afwerkingslaag, daardoor gekenmerkt dat afwerkingslaag op selectieve plaatsen is voorzien van een niet gladde structuur ter verlaging van de luchtweerstand.

Description

Fiets met verlaagde luchtweerstand en werkwijze daarbij toegepast.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een fiets met een verlaagde luchtweerstand, in het bijzonder op een competitiefiets met zulke verlaagde luchtweerstand.

Traditioneel wordt een verlaging van de luchtweerstand van een competitiefiets verkregen door een uniforme matte of glanzende vernis- of verflaag aan te brengen op de samenstellende delen van de fiets die aan de luchtstroom het meest blootgesteld zijn om zodoende een zo klein mogelijke wrijvingsweerstand te creëren tussen de onderdelen van de fiets, enerzijds, en de luchtstroom die erlangs gaat, anderzijds.

Klassiek is ook dat men probeert om de luchtweerstand van een competitiefiets te verlagen door een speciale vormgeving van deze samenstellende delen uit te voeren, in het bijzonder van het frame en de vork.

Men kent reeds in dit verband een vormgeving waarbij de doorsnede van deze delen volgens een waterdruppel profiel is uitgevoerd.

Hierbij werkt de luchtstroom bij het rijden eerst in op het ronde gedeelte van het waterdruppel profiel en wordt vervolgens in wezen in twee gelijke spiegelbeeldvormige deelstromen opgesplitst, die ieder langs hun kant de zijkanten van het profiel omspoelen, om tenslotte, na het verlaten van het smallere spitstoelopende uiteinde van dit profiel, opnieuw te worden samengevoegd.

Een beperking hierbij is dat, vanaf een bepaalde snelheid van de luchtstroom, en afhankelijk van verschillende factoren, de deelstromingen die het druppelvormig profiel omspoelen niet langer goed tegen het oppervlak van het profiel blijven aansluiten maar ervan los komen.

Hierdoor wordt in de buurt van het spits toelopende gedeelte van het waterdruppelvormige profiel een onderdruk gecreëerd die, afhankelijk van de plaats waar en de intensiteit waarmee deze optreedt, bij het rijden eerder een luchtweerstandsverhogend, in plaats van een luchtweerstandsverlagend effect uitoefent.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een fiets met verlaagde luchtweerstand, welke fiets voorzien is van een frame . en een vork gemaakt van buizen die voorzien zijn van een, gladde afwerkingslaag, en waarbij de afwerkingslaag op selectieve plaatsen is voorzien van een niet gladde structuur ter verlaging van de luchtweerstand.

Een voordeel hiervan is dat op eenvoudige, maar efficiënte wijze, zonder verdere vormveranderingen aan het frame of de vork, of aan andere samenstellende delen van de fiets, de luchtweerstand effectief kan worden verlaagd.

Nog een voordeel is dat de niet gladde afwerkingslaag uit eenvoudige en goedkope componenten kan zijn samengesteld.

Een ander voordeel is dat de afwerkingslaag met niet gladde structuur gemakkelijk en snel op reeds bestaande fietsen kan worden aangebracht.

Nog een ander voordeel is dat de afwerkingslaag in voorkomend geval op verschillende wijzen kan worden aangebracht, t.t.z. in de vorm van een lakstrook, een bedrukking, een kleefstrook of dergelijke.

Nog een ander voordeel is dat de niet gladde afwerkingslaag op selectieve plaatsen kan worden aangebracht door een gepaste oppervlaktebehandeling van een onderliggende laag, bijvoorbeeld door er een profiel of reliëf in aan te brengen als gevolg van een chemische of mechanische nabehandeling.

Nog een ander voordeel is dat de niet gladde afwerkingslaag gemakkelijk op selectieve plaatsen kan worden gevormd door op een natte uithardende ondergrond korrelig materiaal aan te brengen met een gepaste samenstelling.

Volgens een voorkeurdragend kenmerk van de uitvinding wordt de niet gladde afwerklaag als een lakstrook enkel aangebracht net vóór die plaatsen waar de laminaire luchtstroom rond de buizen van het frame of de vork bij het rijden loslaat.

Deze plaatsen worden eerst bepaald door windtunneltesten waarbij luchtstromingsvisualisaties op het frame en de vork worden uitgevoerd met talkpoederbevattende olieverf aangebracht op de fiets.

De niet gladde afwerklaag die wordt aangebracht, bestaat daarbij uit een smalle strook van ongeveer 5 mm breed, die zich nagenoeg over de gehele lengte van de buizen uitstrekt.

De afwerklaag volgens de uitvinding bezit daarbij een niet gladde structuur in de vorm van korrels waarvan de korrelgrootte gelegen is tussen 70 en 130.

Deze korrels zijn reeds vooraf, in de vloeibare lak gesuspendeerd, of kunnen er ook afzonderlijk in een tweede stap op worden verstoven of gestrooid, waarbij de lak dein eerder dienst doet als bind- of hechtmiddel voor de korrels op een eerder aangebrachte onderlaag.

In een verdere uitvoeringsvorm bestaat de niet gladde afwerkingslaag uit stroken van een gepast dragermateriaal, bijvoorbeeld een kunststoffilm of metaalfolie, die de gewenste oppervlaktestructuur bezitten en op de geselecteerde plaatsen op de buizen worden aangebracht, bij voorkeur door gebruik te maken van een kleefmiddel.

In een andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm worden de niet gladde stroken op de geselecteerde plaatsen op de buizen aangebracht met een transfer of drukprocédé.

In een nog andere voorkeurdragende uitvoeringsvorm wordt de lak in de vorm van een gel of pasta op de geselecteerde plaatsen aangebracht met een structuur of reliëf vormende aanbrengingsmethode, bijvoorbeeld met een profielrol, of wordt er vervolgens, vooraleer de lak volledig droog is, een gewenst profiel of reliëf in aangebracht.

In een verdere voorkeurdragende uitvoeringvorm wordt een niet gladde oppervlaktestructuur aangebracht op een bestaande onderlaag door deze mechanisch, chemisch of onder inwerking van licht na te behandelen.

De uitvinding slaat ook op een werkwijze voor het verlagen van de luchtweerstand van een fiets, waarbij, op selectieve plaatsen een afwerkingslaag met.een niet gladde structuur wordt aangebracht ter verlaging van die luchtweerstand.

De uitvinding slaat eveneens op een werkwijze die erin bestaat een niet gladde afwerkingslaag, bijvoorbeeld met een korrelige structuur, op geselecteerde plaatsen van een competitiefiets te vormen of aan te brengen, bijvoorbeeld onder de vorm van een laklaag, en/of bedrukking, en/of kleefstrook of dergelijke, of door een aangepaste grondlaag in een tweede stap chemisch, mechanisch of onder inwerking van lichtenergie na te behandelen tot de gewenste, niet gladde oppervlaktestructuur wordt bekomen.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aam te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een fiets en een werkwijze volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch in dwarsdoorsnede een buis van een competitiefiets en een er omheen stromende luchtstroom voorstelt volgens de stand van de techniek; figuur 2 een zelfde dwarsdoorsnede weergeeft van de buis weergegeven in figuur 1, echter in de uitvoeringsvorm van de uitvinding.

In figuur 1 is schematisch een dwarsdoorsnede weergegeven van een buis 1, die volgens de stand van de techniek in druppelvorm is uitgevoerd met aan de voorzijde, althans gezien in de richting van de stroming 6A-6F , een ronde tip 2, en aan de tegenovergestelde achterzijde een puntvormige kant 3, die met elkaar verbonden zijn via de zijden 4A, respectievelijk 4B, en waarvan het oppervlak vloeiend in elkaar overlopend is uitgevoerd.

Hierbij is het oppervlak van de buis 1 voorzien van een gladde afwerkingslaag die egaal is aangebracht, bijvoorbeeld in de vorm van een vernis of laklaag.

Hierbij wordt de luchtstroom die bij voortbewegen van de buis 1 in de richting aangegeven met de pijl F5 in tegengestelde zin wordt gecreëerd schematisch weergegeven door het stromingspatroon en de pijlen 6A-6F.

In de figuur 2 is schematisch .eenzelfde dwarsdoorsnede weergegeven zoals in de figuur 1, maar met dit keer de niet gladde afwerkingslagen 9A, respectievelijk 9B volgens de uitvinding, op de buis 1 aangebracht.

De samenstellende delen en de luchtstroom die bij het rijden in de richting aangegeven met de pijl F5 in tegengestelde richting worden gecreëerd, worden hierbij op gelijkaardige wijze als in figuur 1 schematisch weergegeven door het stromingspatroon en de pijlen 6A-6F.

De invloed van de aangebrachte niet gladde structuur volgens de uitvinding op de luchtweerstand is als volgt.

Vertrekkende van de toestand weergegeven in figuur 1 is te zien hoe de ronde tip 2 van de buis 1 de luchtstroom 6A-6F opsplitst in twee deelstromen 6A-6C en 6D-6F

respectievelijk, die elk langs hun. kant de zijden 4A en 4B van het druppelvormige profiel van de buis 1 omspoelen om vervolgens, na passeren van de meer spits toelopende achterzijde 3, opnieuw bij elkaar,aan te sluiten tot de samengestelde stroming 6A-6F.

Doordat, afhankelijk van verschillende factoren, bij het overschrijden van bepaalde kritisch stroomsnelheid de deelstromen 6A-6C en 6D-6F niet langer goed blijven aansluiten bij het oppervlak, 4A en 4B respectievelijk, van het druppelvormig profiel van de buis 1, maar er gedeeltelijk van los komen, op de plaats 7A, respectievelijk 7B , ontstaat er een onderdruk in de zones aangegeven met 8A, respectievelijk,8B.

Deze onderdruk oefent een kracht uit op het bewegend profiel die tegengesteld is aan de bewegingsrichting F5, waardoor bij het rijden eerder een luchtweerstandverhogend dan een luchtweerstandverlagend effect wordt bekomen, afhankelijk van de plaats waar en de intensiteit waarmee deze onderdruk optreedt.

Worden, zoals aangegeven in figuur 2, volgens de uitvinding, op selectieve plaatsen 10A en 10B niet gladde afwerkingslagen 9A en 9B aangebracht, dan wordt hierdoor op deze plaatsen eerder een turbulent stromingspatroon gecreëerd, zoals schematisch weergegeven door 11A en 11B respectievelijk.

Dit nieuwe stromingspatroon zorgt ervoor dat de deelstromingen 6A-6C en respectievelijk 6D-6F, niet langer zoals weergegeven in figuur 1 in de buurt vanaf de plaats 7A en 7B van het profieloppervlak van de buis 1 weg loskomen, maar daarentegen goed er tegen blijven aansluiten, zoals weergegeven is in de figuur 2, en dit keer zonder vorming van een tegenwerkende locale onderdruk in de zones 8A en 8B.

Voordelig hierbij is dat de niet gladde afwerkingslagen 9A en 9B volgens de uitvinding, .aangebracht worden op de plaatsen waar normaal de deelstromingen 6A-6C en 6D-6F zouden ophouden van nauw aan te sluiten aan het profieloppervlak van de buis 1, weergegeven door de zone 7A en 7B.

Beter nog, worden deze niet gladde afwerkingslagen 9A en 9B aangebracht op een plaats juist vóór deze zones 7A en 7B, gezien in de richting van de luchtstroom 6A-6C en 6D-6F, en wel op een plaats zoals aangegeven met 10A en 10B in figuur 2.

Hierdoor wordt de luchtweerstand van een fiets volgens de uitvinding effectief verlaagd in vergelijking met de toestand die de stand van de techniek weergeeft en besproken werd bij figuur 1.

De meest geschikte plaats voor het aanbrengen van de niet gladde afwerkingslaag volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld bepaald worden door middel van windtunneltesten waarbij luchtstroomvisualisaties op frame en vork worden uitgevoerd met talkpoeder bevattende olieverf aangebracht op de fiets.

De huidige uitvinding heeft ook betrekking op een werkwijze die toelaat de luchtweerstandverlagende, niet gladde afwerkingslagen 9A,9B selectief op onderdelen van een competitiefiets aan te brengen.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvormen en werkwijzen, doch een fiets met verlaagde luchtweerstand volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen en volgens verschillende werkwijzen worden verwezenlijkt zonder buiten het frame van de uitvinding te treden.

Claims (15)

1. Fiets met verlaagde luchtweerstand, welke fiets is voorzien van een frame en een vork gemaakt van buizen die voorzien zijn van een gladde afwerkingslaag, daardoor gekenmerkt dat afwerkingslaag op selectieve plaatsen is voorzien van een niet gladde structuur ter verlaging van de luchtweerstand.

2. Fiets volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat de niet gladde structuur een korrelige structuur is.

3. Fiets volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de korrelige structuur is bekomen door plaatselijk op het frame en/ of de vork een lak aan te brengen waarin korrels zijn vermengd.

4. Fiets volgens conclusie 2, daardoor gekenmerkt dat de korrelige structuur is bekomen door plaatselijk op het frame en/ of de vork een bedrukking of kleef strook aan te brengen waarin korrels zijn vermengd of waarop deze zijn aangebracht.

5. Fiets volgens conclusie 3 tot 4, daardoor gekenmerkt dat de korrels een korrelgrootte bezitten gelegen tussen 70 en 130.

6. Fiets volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de korrelige structuur wordt aangebracht op die plaatsen waar de luchtstroom rond de buizen van het frame en/ of van de vork bij het rijden loslaat, of, in de richting van de stroming (6A-6F) gezien, net er voor.

7. Fiets volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de korrelige structuur enkel wordt aangebracht op die plaatsen waar de luchtstroom rond de buizen van het frame en/ of van de vork bij het rijden loslaat of, in de richting van de stroming (6A-6F) gezien, net er voor.

8. Fiets volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de korrelige structuur is voorzien in een smalle zone die zich in de lengterichting uitstrekt van de buizen van het frame en/ of van de vork.

9. Fiets volgens conclusie 8, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde zone zich in de rijrichting (F5) gezien aan de zijkanten van de voornoemde buizen bevindt.

10. Fiets volgens conclusie 8 of 9, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde zone zich aan de zijkant van de buizen bevindt tussen de voorste ronde tip (2) van de dwarsdoorsnede en de plaats waar de dwarsdoorsnede het breedst is.

11. Fiets volgens één van de conclusies 8 tot 10, daardoor gekenmerkt dat de breedte van de zone van de grootteorde van enkele millimeter is, bij voorkeur ongeveer 5 millimeter is.

12. Fiets volgens één van de conclusies 8 tot 11, daardoor gekenmerkt dat de voornoemde zone zich uitstrekt over de volledige of nagenoeg volledige lengte van de buizen.

13. Fiets volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de plaats waar de luchtstroming rond de buizen van het frame en/ of van de vork loslaat, wordt vastgesteld door de toepassing van de techniek van de luchtstromingsvisualisatie in een windtunnel, bijvoorbeeld door het aanbrengen van talkpoederbevattende olieverf op de fiets.

14. Werkwijze voor het verlagen van de luchtweerstand van een fiets, daardoor gekenmerkt dat op selectieve plaatsen een afwerkingslaag met een niet gladde structuur wordt aangebracht ter verlaging van die luchtweerstand.

15. -Werkwijze volgens conclusie 14, daardoor gekenmerkt dat een laklaag, en/ of bedrukking en/ of kleefstrook of dergelijke wordt aangebracht met een korrelige structuur.