Lagers vormen het hart van elk draaiend onderdeel van je fiets, maar zal het verwisselen van staal voor keramiek een verschil maken voor je rit?
Sinds de oude Egyptenaren een platform van boomstammen gebruikten om gigantische stenen blokken op hun plaats te verplaatsen tijdens het bouwen van de piramides, hebben lagers de mensheid geholpen om door te blijven rollen.
Interessant is dat het eerste officiële patent voor een kogellager voor een fiets was. De Franse monteur Jules Suriray monteerde ze op een fiets die in november 1869 's werelds eerste wielerwedstrijd op de weg won, Parijs-Rouen. Tegenwoordig zijn lagers bij alle fietsers beter bekend als dingen die uit elkaar vallen tijdens demontage en uren op handen en knieën zoeken onder werkbanken of koelkasten om op te halen.
Geschiedenisles terzijde, lagers spelen een grote rol in hoe fietsen zo vrij kunnen bewegen. Pedalen, cranks, wielen, headsets, neuswielen … als het draait, bevinden de lagers zich in het midden ervan, en zonder hen zouden we moeite hebben om overal snel te rijden. Er zijn veel verschillende soorten lagers, dus het is de moeite waard om in dit stadium een paar definities duidelijk te maken om verwarring weg te nemen.
Als we het hebben over een 'lager', bedoelen we een onderdeel dat uit vijf basisonderdelen bestaat: kogels, afdichtingen, kogelkooien, loopringen en vet. Het concept is eenvoudig: meerdere ballen zijn ingeklemd tussen twee concave oppervlakken (races), waardoor ze tegen elkaar kunnen roteren (een is meestal vast) met minimale wrijving. De kooien en afdichtingen houden alles op zijn plaats en houden vuil buiten, terwijl het vet het bewegende systeem smeert en beschermt.
De meeste moderne fietstoepassingen geven nu de voorkeur aan 'patroonlagers'. Deze afgedichte units hebben verschillende voordelen ten opzichte van de 'losse lager'-systemen van vroeger, die grotendeels beperkt zijn tot low-end, goedkopere componenten (hoewel een select aantal toponderdelen er nog steeds voor kiest om vast te houden aan het losse kogel-, beker- en kegelsysteem vanwege tot zijn fijnere instelbaarheid). Patroonlagers hebben over het algemeen veel minder onderhoud nodig, en als ze uiteindelijk verslijten, veroorzaakt dit meestal geen terminale schade aan de onderdelen eromheen. Bovendien kunnen ze gemakkelijk worden vervangen.
‘Kogellagers’ verwijst naar de kogels zelf. Kogellagers kunnen worden gemaakt van verschillende materialen, waaronder chroomstaal, roestvrij staal en – de recentere intrede in de fietswereld (waarover later meer) – keramiek, meestal siliciumnitride (Si3N4). Een 'hybride' lager is er een met keramische kogels en metalen ringen.
Alle lagers zijn niet gelijk gemaakt, ongeacht waar ze van gemaakt zijn. Ik heb eens een topfietsmonteur een vergrootglas van een juwelier zien pakken, een ogenschijnlijk schoon, glanzend kogellager scutiniseren en zeggen: 'Ik stop die niet in mijn naven. Het zijn net taartversieringen.' Zoals met de meeste dingen, bestaat er een hiërarchie in lagers en je krijgt waar je voor beta alt.
Wat rondgaat… is niet noodzakelijk rond
De goedkoopste kogellagers zijn misschien niet eens perfect rond. Lagers worden over het algemeen beoordeeld volgens een schaal van rondheid, gemeten tot op een miljoenste van een inch. Een stalen kogel van kwaliteit 200 betekent dat hij rond is met een tolerantie van 200 miljoenste van een inch. Daarom is een lager getal – klasse 25 bijvoorbeeld – een veel nauwkeuriger vervaardigde bal. Voor de maten die in fietsen worden gebruikt, variëren de rangen van 2.000 tot 3, waarbij alles onder de 100 over het algemeen als een 'precisiebal' wordt beschouwd. Dit classificatiesysteem wordt gebruikt voor zowel stalen als keramische ballen, evenals een verdere gradatie voor oppervlakteruwheid, waarbij keramiek meestal een veel gladder resultaat oplevert - slechts een van de inherente voordelen.
Maken deze kleine verschillen in ronding en oppervlak een echt verschil voor de gemiddelde fietser? Alan Weatherill van de in het VK gevestigde onderdelenfabrikant Hope Technology zegt: 'Als de kogels van slechte kwaliteit zijn en niet perfect rond of glad zijn, zullen ze uiteindelijk verhoogde wrijving en voortijdige slijtage van alle onderdelen van het lager veroorzaken. Het zal onvermijdelijk mislukken. De kwaliteit van de bal, ongeacht het materiaal, is de belangrijkste factor.’
Het belang van kogellagers is veel groter dan hun grootte doet vermoeden, daarom maakt de fietsindustrie zo'n ophef over keramische ballen. Hier is de deal: keramische ballen zijn over het algemeen ronder, gladder, harder en lichter dan stalen ballen, dus zouden theoretisch minder wrijving en een langere levensduur moeten bieden. Ze zijn ook aanzienlijk duurder, dus het is de moeite waard om de potentiële voordelen van keramische ballen goed te bekijken voordat u afscheid neemt van uw geld …
Jacob Csizmadia, oprichter van CeramicSpeed, was de eerste persoon die keramische hybride lagers introduceerde in het professionele fietsen in 2000. De testgegevens van CeramicSpeed claimen, enigszins stoutmoedig, een energiebesparing van zes tot negen watt ten opzichte van stalen lagers. Als dat waar is, is dat een behoorlijke hoeveelheid energie en mogelijk tijdwinst door simpelweg je lagers uit te wisselen, maar niet iedereen denkt dat keramische lagers het wonder zijn dat sommigen ons willen laten geloven.
Weatherill legt uit waarom Hope de behoefte voelde om een keramische lageroptie aan te bieden voor zijn naven en trapassen: 'We deden het omdat het van ons werd gevraagd [door de markt]. We hebben het niet vanuit een technisch oogpunt gedaan. Veel ervan is een hype. Keramische lagers worden gebruikt in industriële machines omdat ze met 25.000 tpm draaien en er zijn aanzienlijke voordelen, maar een fietswiel draait alleen bij, laten we zeggen, 300 tpm, dus de verschillen met de zeer hoogwaardige stalen kogels die we al gebruikten, zijn zeer licht.'
CeramicSpeed-directeur Martin Banke wil de mening van Weatherill graag betwisten en verdedigt zijn testgegevens door te zeggen: 'Keramische lagers zijn geen marketinghype. Keramische ballen zijn superieur aan stalen ballen onder elke belasting die op een fiets wordt ervaren - uitgaande van een geschikte hoogwaardige keramische kwaliteit.'
Het is deze kwestie van kwaliteit, suggereert Banke, dat is misschien de reden waarom sommige mensen nog steeds niet overtuigd zijn van keramische lagers: 'De kwaliteit van [andere fabrikanten] keramische lagers varieert. Dit betekent dat er een aantal zeer slechte, meestal goedkope lagers met hogere wrijving, hogere brosheid en korte levensduur op de markt zijn en dat is waarom sommigen, om een goede reden, nog steeds twijfels hebben over keramische lagers.'
Toen hem werd gevraagd om commentaar te geven op Weatherill's verklaring over de noodzaak van keramische kogels bij de lagere draaisnelheden van de fiets, zegt Banke: 'Als je kijkt op de eerste pagina in het grote boek over hybride lagers, zou je zeggen het antwoord is nee [ze op een fiets nodig hebben]. Eigenlijk is dit verre van waar. Het is juist dat keramische lagers oorspronkelijk zijn uitgevonden voor toepassingen met hoge snelheden, waar het lagere gewicht en de hoge stijfheid van de kogels en de lage wrijving van de lagers de machines in staat stelden sneller te draaien zonder het lager te vernietigen. Maar, net als bij veel andere technologieën, bleken keramische lagers ook extreem goede eigenschappen te hebben voor fietsen. Een materiaal als koolstofvezel is oorspronkelijk ook niet uitgevonden voor fietsen, maar wordt nu door iedereen gebruikt.’
Alsof ik Banke's punt wil ondersteunen, is Chris King, het Amerikaanse merk met misschien wel de meest prestigieuze naam in lagers voor fietsen, een recente toetreding tot de keramische markt na een aanvankelijke periode van onzekerheid. In de begindagen van de keramische 'boom' wilde Chris King er niet in springen en bleef hij een tijdje vechten tegen Steel's Corner. Toch biedt het nu ook keramische upgrades voor al zijn componenten, met uitzondering van headsets.
'Er is sinds de introductie een grote hype rond keramiek geweest, en een aantal producten die op de markt zijn geïntroduceerd, hadden niet het algehele ontwerp om dit materiaal tot zijn beste prestaties te brengen, waardoor in sommige gevallen het is een slechte naam', zegt King, eigenaar van het gelijknamige bedrijf. 'Het besluit om een keramische optie aan te bieden was een bewuste keuze, niet een marketinggedreven keuze', benadrukt hij, en hij rechtvaardigt de late toetreding van het bedrijf tot de keramische strijd door te zeggen: 'Kalmen en smeermiddelen van hoogwaardig staal presteren zeer goed en we hebben jarenlange ervaring die dit bewijzen. Om meer te weten te komen over de eigenschappen van keramische ballen, hebben we ze uitgebreid getest. De beslissing om een keramische optie aan te bieden, kwam er pas nadat we onszelf hadden bewezen dat er echte voordelen waren.’
Een van die voordelen, beweert King, is dat 'keramische ballen een uitzonderlijk vermogen hebben om hun 'echte' bolvorm onder belasting te behouden. Dit schept de voorwaarden voor een uitzonderlijk lange en soepele levensduur van onze met keramiek uitgeruste componenten.’
Toch geeft King toe dat de prestatievoordelen niet enorm zijn: 'Ons onderzoek heeft aangetoond dat onze hybride keramische lagers subtiele voordelen bieden aan de veeleisende consument.' De voordelen liggen vooral in de mogelijkheid om lichtere smeermiddelen te gebruiken. King zegt: 'In een King hybride keramisch lager vermindert het gebruik van een keramische kogel de smeerbehoefte, zodat er lichter vet en minder vet kan worden gebruikt dan bij een vergelijkbaar stalen lager. Minder smeermiddel betekent minder weerstand op de lagers.'
Dit voelt als 'marginale winst'-gebied. Misschien zou er meer prestatie uit lagers kunnen worden geperst als alle onderdelen van keramiek waren in plaats van alleen de ballen? Chris King, Hope en CeramicSpeed bieden allemaal 'hybride' keramische lagers (keramische kogels in stalen races), dus zou keramiek op keramiek nog beter zijn?
King zegt dat hij 'nog niet heeft kunnen bewijzen dat er behoefte is aan volledig keramische lagers' en noemt ook de kosten als de grootste reden om niet volledig keramisch te gaan. Banke suggereert dat keramische rassen brozer kunnen zijn met een grotere kans op mislukking, dus ook hij houdt vast aan hybride.
Op de vraag wat zij denken dat de toekomst in petto heeft, zijn zowel Banke als King het erover eens dat keramische lagers een blijvertje zijn. Banke voorspelt zelfs 'een enorme toename van het aantal aftermarket-upgrades - veel mensen die het ene jaar een dure wielset kopen, zullen het volgende jaar waarschijnlijk een lagerupgrade-kit kopen'.
Hoe herken je een goede peiling
Handen omhoog als je dit hebt gedaan… zet een fiets op een werkstandaard of draai hem ondersteboven, laat de wielen of de trapas snel draaien en kijk hoe lang ze draaien. Hoe langer ze draaien, hoe beter de lagers, toch?
Het is een truc die wordt gebruikt door fabrikanten in fietsenwinkels en beurzen, waar gokkers worden uitgenodigd om aan een wiel of BB te draaien en zich te verwonderen terwijl het een tijdlang moeiteloos draait. Een gemakkelijke manier om dit te bereiken is door het vet uit de lagers te halen en een lichte olie te gebruiken om wrijving te verminderen en het draaien gemakkelijker te maken. Het is iets dat wielrenners, vooral tijdrijders, probeerden om een voordeel te behalen.
Natuurlijk houdt dit geen rekening met de aanzienlijke krachten op een lager die de trapbeweging en het gewicht van de rijder met zich meebrengen. Zodra je op de fiets zit, laat staan hem de weg op sprint, zullen de ballen hard de races in worden geduwd, en tenzij het smeermiddel die kracht aankan, wordt het gewoon uit het contactvlak geperst, wat resulteert in de bal die ongesmeerd recht tegen het oppervlak van de race loopt.
Banke legt uit: 'Een stalen lager zonder afdichtingen, helemaal schoon en droog, zou heel goed kunnen draaien in de standaard. Maar zodra je gewicht toevoegt, raken de stalen kogels de stalen loopringen en neemt de wrijving dramatisch toe.’ Hetzelfde effect kan ook worden bereikt ‘door te veel speling in het lager toe te voegen. Op de weg ervaar je speling en verhoogde slijtage, en het lager zal waarschijnlijk snel defect raken.'
De moraal is: geloof de spin niet - letterlijk. De enige manier om een lange levensduur en echte, zij het marginale, prestatieverbeteringen te garanderen, is door zeker te zijn van de kwaliteit van je ballen.
Het belang van kabels en hoe ze te passen
