Eenwieler

Achtergrond

Een eenwieler is een eenwielig voertuig dat traditioneel wordt gebruikt tijdens circusvoorstellingen. Het bestaat uit een spaakwiel, pedalen en een buisvormig lichaam bevestigd aan een stoel. Eenwielers zijn gemaakt als fietsen; afzonderlijke onderdelen worden afzonderlijk geproduceerd en vervolgens door de fabrikant samengevoegd.

Geschiedenis

De geschiedenis van de eenwieler begon met de uitvinding van de fiets. Comte De Sivrac ontwikkelde voor het eerst fietsen aan het einde van de achttiende eeuw. Zijn apparaat, een celerifere genaamd, was een houten paard met twee wielen verbonden door een houten balk. In 1816 waren houten rijpaarden zoals deze verbeterd door de toevoeging van een stuurmechanisme. In 1840 introduceerde Kirkpatrick Macmillan een mechanisme om het stokpaard met zijn voeten aan te drijven. Tijdens de jaren 1860 werd aanzienlijke vooruitgang geboekt met de introductie van rubberen banden, metalen spaakwielen en naven met kogellagers. In 1866 vond James Stanley een unieke fiets uit, de Penny Farthing. Het is dit voertuig waarvan wordt gedacht dat het de inspiratiebron is voor de eenwieler.

Tijdens de late negentiende eeuw was de Penny Farthing een populaire fiets. Het had een groot voorwiel en een klein achterwiel. Omdat de pedaalkrukassen rechtstreeks op de vooras waren aangesloten, zou het achterwiel de lucht in gaan en zou de berijder iets naar voren worden bewogen. Dit heeft rijders waarschijnlijk ertoe aangezet om te zien hoe lang ze met het achterwiel in de lucht konden rijden en de eenwieler was geboren. Bewijs voor deze ontwikkelingstheorie zijn te vinden in afbeeldingen uit de late achttiende eeuw waarop eenwielers met grote wielen te zien zijn.

Omdat de eenwieler een grotere mate van vaardigheid vereist om te rijden dan een fiets, werden veel mensen die erop konden rijden entertainers. In de loop der jaren hebben liefhebbers van eenwielers fabrikanten geïnspireerd om nieuwe ontwerpen te maken, zoals stoelloze en grote eenwielers met giraffen. Aan het eind van de jaren tachtig raakten enkele extreme sporters geïnteresseerd in de eenwieler en was een eenwieler in de buitenlucht op ruig terrein geboren. Tegenwoordig blijft de eenwieler een relatief obscuur voertuig, maar er rijden nu meer mensen op een eenwieler dan ooit tevoren.

Ontwerp

Een eenwieler is een eenwielig voertuig. Meestal bestaat het uit een stoel die is bevestigd aan een frame dat aan de wielnaaf is bevestigd. Stoelen zijn er in verschillende maten en vormen. In tegenstelling tot een fietsstoeltje zijn ze vaak licht naar beneden gebogen en symmetrisch. Ze zijn opgevuld en kunnen aan elk uiteinde "bumpers" hebben om ze te beschermen tijdens een van de onvermijdelijke valpartijen van de rijder. Sommige stoelen zijn ontworpen met handvatten aan de voorkant om de rijder in staat te stellen verschillende trucs uit te voeren.

Het zadel wordt via de zadelpen aan het frame bevestigd. De verschillende soorten palen die beschikbaar zijn, kunnen worden onderscheiden door de manier waarop ze in hoogte kunnen worden aangepast. De meest elementaire zadelpen is een metalen buis waarin met regelmatige tussenpozen gaten worden geboord. Er is ook een gat in het hoofdgedeelte waardoor een bout wordt geplaatst om de zadelpen vast te houden. Om de stoel hoger of lager af te stellen, wordt de bout verwijderd, wordt de stoel afgesteld op het volgende gat en wordt de bout vervangen. Een meer geavanceerde zadelpen heeft geen gaten maar wordt met een klem aan het frame bevestigd. De klem wordt los- of vastgedraaid met een blot of inbussleutel om de hoogte van de zadelpen aan te passen. Dit ontwerp maakt een fijnere afstelling van de zithoogte mogelijk. Naast deze verschillen maken sommige zadelpennen hoekaanpassingen mogelijk.

Het eenwielerframe is een metalen structuur met twee vorken die aan het wiel worden bevestigd en een holle buis die aansluit op de zadelpen. Er zijn verschillende ontwerpen beschikbaar. De eenvoudigste heeft platte vorken die boven het wiel aan elkaar zijn geschroefd en aan de zadelpen zijn bevestigd. Meer geavanceerde versies van dit ontwerp hebben gebogen vorken voor een betere stijfheid. Een beter ontwerp is het buisvormige lichaam uit één stuk met een vierkante of afgeronde vorkkroon. Deze constructies hebben minder zwakke punten en zijn duurzamer.

Het frame is bevestigd aan het midden van het wiel, samen met de lagers, pedaalkrukassen en de spaaknaaf. De lagers zijn afgedichte stalen kogels die wrijving verminderen. De pedaalkrukken zijn bevestigd aan de lagers, en aan het einde van de krukken zijn de pedalen. De spaaknaaf is het gebied waar elk van de wielspaken is bevestigd. De naaf kan rechte of schuine flenzen hebben die aan de spaken worden bevestigd en een gespleten of spieloze as hebben.

De spaken zijn dunne metalen buizen met een dikte van 0,08 tot 0,125 inch (0,2-0,32 cm). Het aantal spaken op een eenwieler is afhankelijk van het ontwerp en kan variëren van 28 tot 48. Over het algemeen zijn meer spaken beter. De spaken kunnen in verschillende patronen op het wiel worden aangebracht. Ze kunnen bijvoorbeeld een drie- of vierkruispatroon hebben. Bovendien kunnen ze een verweven patroon hebben dat bijdraagt ​​aan sterkte en stabiliteit. De spaken zijn via een reeks gaten aan de velg van de band bevestigd. Deze gaten kunnen recht of gehoekt zijn om overeen te komen met de hoek van de spaak.

Het laatste onderdeel van een eenwieler is de band. Een standaard eenwielerband heeft een ronde doorsnede en een vlak of glad loopvlak. Dit ontwerp is ideaal voor het rijden op vlakke oppervlakken. Sommige eenwielerbanden voor buiten hebben dikkere loopvlakken die beter zijn voor ruig terrein. De maat van een standaard eenwielerband is 66 cm.

Naast de zojuist beschreven standaard eenwieler zijn er ook andere uitvoeringen leverbaar. De Giraffe eenwieler is een groter voertuig dat wordt aangedreven door een ketting zoals een fiets. Terwijl standaard eenwielers een hoogte hebben van ongeveer 3 ft (0,91 m), kunnen Giraffe eenwielers 15-20 ft (4,6-6,1 m) lang zijn. De recordhoogte voor een Giraffe eenwieler is ongeveer 100 ft (30,5 m). Een ander type eenwieler wordt het Ultimate Wheel genoemd. Deze versie heeft geen zitting of body die alleen uit een wiel en pedalen bestaat. De spaken worden meestal vervangen door een schijf van multiplex om letsel aan de enkels van de rijder te verminderen. Het Impossible Wheel bestaat uit een wiel en zijstijlen waar de berijder op staat. De uitdaging voor deze eenwieler is om erachter te komen hoe je jezelf voortbeweegt. Ten slotte is een zeldzaam type eenwieler de eenwieler. Dit ontwerp bestaat uit een groot wiel met de zitting aan de binnenkant.

Grondstoffen

Er worden tal van grondstoffen gebruikt om een ​​eenwieler te maken. Omdat het hoofdlichaam sterkte en stijfheid moet bieden maar ook licht moet blijven, is het meestal gemaakt van een staallegering, aluminium of titanium. Staal is een materiaal dat voornamelijk uit ijzer bestaat. Andere metalen die kunnen worden opgenomen zijn aluminium, mangaan, titanium, wolfraam, vanadium en zirkonium. In de jaren negentig werden composietmaterialen zoals koolstofvezels geïntroduceerd en worden ze nu soms gebruikt om eenwielerframes te maken. Afhankelijk van het framemateriaal kan het worden beschermd met verschillende coatings, waaronder een gebakken email, poedercoating of verchromen.

Metaallegeringen worden ook gebruikt bij de constructie van de velg, spaken, pedaalkrukassen, naaf en zadelpen. De meest basale velg is gemaakt van verchroomd staal. Meer geavanceerde structuren gebruiken een staallegering of verchroomde staallegering. Een typische spaak is gemaakt van verzinkt staal. Het kan ook worden gemaakt van roestvrij staal of verchroomd staal.

Andere onderdelen van de eenwieler zijn gemaakt van verschillende materialen. Pedalen zijn gemaakt van rubber of plastic. Een basispedaal heeft een massief rubberen blokconstructie zonder spindelverstelling. Betere pedalen zijn gemaakt van stevig plastic met een afstelinrichting voor rijders van verschillende grootte. De stoelen kunnen gemaakt worden van verschillende materialen zoals leer of vinyl. Ze kunnen ook een vulling van polystyreen of polypropyleen hebben.

Het fabricageproces

De productie van een eenwieler gebeurt doorgaans in twee fasen. In de eerste fase heeft het individu Een eenwieler. componenten worden gemaakt. Afzonderlijke fabrikanten die gespecialiseerd zijn in een specifiek onderdeel doen dit meestal. In de tweede fase koopt de eenwielerfabrikant de onderdelen en monteert deze.

Het frame maken

• 1 Naadloze buizen voor het frame zijn gemaakt van massieve blokken staal. Het staal wordt verwarmd en in een cilindervorm gegoten. Deze cilinder wordt in een oven gezet waardoor hij witgloeiend wordt. Vervolgens wordt het onder hoge druk gerold. Het walsen rekt of trekt het staal uit en er vormt zich een gat in het midden. Een kogelvormige piercerpunt wordt door het midden van het staal geduwd terwijl het wordt gerold. Na de doorsteekfase wordt de buis door een reeks walserijen geleid om elke onregelmatige vorm of dikte te corrigeren.
• 2 Om de buizen tot een eenwielerframe te vormen, worden ze eerst verwarmd tot ze zacht zijn. Hierdoor kunnen de buizen worden gebogen en in de juiste structuur worden gevormd. In één type eenwielerontwerp zijn de vorken afgeplat en aan het uiteinde gekrompen om ze af te dichten. Dit uiteinde is ook gelast om meer stabiliteit en sterkte te bieden. Aan het gekrompen uiteinde is een gat geboord om een ​​plaats te bieden voor het frame om aan de wielas te worden bevestigd. Dit proces kan machinaal of met de hand worden gedaan. Het stuk van het frame dat aan de zadelpen wordt bevestigd, wordt met behulp van rollen tot de juiste dikte uitgetrokken en vervolgens gesneden. De drie framedelen worden vervolgens samengevoegd in een metalen koppeling met twee gaten die aan de vorken worden bevestigd en één gat aan de andere kant in het midden dat aan het derde stuk wordt bevestigd. Deze schakels zijn dichtgelast.
• 3 Het frame wordt op een mal geplaatst en gecontroleerd om er zeker van te zijn dat het goed is uitgelijnd en gevormd. Omdat het nog steeds warm is, kunnen subtiele aanpassingen worden gemaakt. Overtollig vloeimiddel en soldeermetaal worden verwijderd en de lassen worden gladgeslepen. Nadat het metaal is afgekoeld, kunnen andere aanpassingen worden gemaakt.
• 4 Om het metalen frame te beschermen en er aantrekkelijker uit te laten zien, wordt het meestal gecoat. Het coaten kan worden gedaan door middel van handspuiten of door het frame door een automatische elektrostatische spuitkamer te leiden. In deze ruimte worden kozijnen negatief geladen en gespoten met positief geladen verf. Het frame is gedraaid om volledige dekking te krijgen. Vervolgens wordt een eindlak aangebracht. Sommige eenwielers zijn gecoat met verchromen in plaats van verf.
• 5 De stoel wordt meestal gemaakt door een externe aannemer en naar de fabriek verzonden. De zadelpen is vastgeschroefd aan de onderkant van het zadel. De zadelpen wordt vervolgens in het frame van de eenwieler gestoken en met een bout of klem bevestigd.

Wielen, velgen en spaken

• 6 Velgen worden geproduceerd op machines die stalen strips tot cirkelvormige hoepels rollen. De hoepels worden vervolgens gelast en verder gevormd. Gaten worden in de velg geboord op vaste intervallen en hoeken. Er is ook een groter gat in de velg geboord om het luchtmondstuk van de band toegankelijk te maken.
• In deze gaten zijn 7 spaken aan de velg bevestigd. Aan het ene uiteinde van de spaak zit een nippel die in de velggaten wordt geschroefd. Het andere uiteinde van de spaak is bevestigd aan de wielnaaf, een metalen schijfvormig apparaat. De spaken worden in een specifiek patroon in de velggaten en naven geplaatst. De spaken worden in een uniforme richting aangedraaid om het wiel recht te trekken. Aan de binnenkant van de velg is een voering geplaatst om de binnenband te beschermen tegen beschadiging door de spaken.
• 8 Om de velg wordt een rubberen binnenband geplaatst en vervolgens wordt de buitenband bevestigd. Het luchtmondstuk wordt door het velgframe getrokken en de binnenband wordt opgeblazen tot een geschikte luchtdruk.

Eindmontage

9 Om de eenwieler compleet te maken, worden de verschillende onderdelen met elkaar verbonden. Het frame is via een stevige metalen buis aan het wiel bevestigd. De lagers zijn samen met de pedaalkrukken aan hetzelfde gebied bevestigd. Het hele samenstel is op zijn plaats vergrendeld met bouten en moeren. De eenwielerband wordt opgepompt en de laatste aanpassingen worden gedaan.

Kwaliteitscontrole

Er worden verschillende tests gedaan om er zeker van te zijn dat elk onderdeel van de eenwieler aan de specificaties voldoet. De eerste fase van kwaliteitscontrole wordt verzorgd door de leveranciers van de eenwieleronderdelen. Tijdens de meeste productieprocessen worden visuele inspecties uitgevoerd. Voor de makers van kunststof onderdelen kan visuele inspectie zaken als vervormde stukken en verkeerd gemonteerde onderdelen vinden. Daarnaast worden andere kwaliteitscontrolemaatregelen genomen. Zo zijn de fabrikanten van stalen buizen verplicht om buizen op een bepaalde dikte te vormen. Om dit te doen, gebruiken ze een apparaat dat bekend staat als een röntgenmeter. Dit instrument wordt rechtstreeks aan de productielijn bevestigd en bestuurt de rollen om de grootte van de stalen buis te wijzigen als er een verandering in dikte wordt vastgesteld.

De tweede fase van kwaliteitscontrole wordt uitgevoerd in de eenwielerfabriek. De binnenkomende onderdelen worden fysiek gecontroleerd om er zeker van te zijn dat ze aan de specificaties voldoen. Zo wordt de diameter van de band gemeten of de kleur van het frame gecontroleerd. Nadat de eenwieler is gemonteerd, test een specialist in kwaliteitscontrole deze op duidelijke gebreken. Het wiel wordt bijvoorbeeld rondgedraaid om ervoor te zorgen dat het recht staat of de bouten worden gecontroleerd op vastzitten.

De Toekomst

Hoewel de ontwerpen van eenwielers in de loop der jaren weinig zijn veranderd, zijn uitvinders niet gestopt met proberen een betere fiets te produceren. De meeste van deze pogingen hebben te maken met het veiliger en gemakkelijker berijden van de eenwieler. Een octrooi dat in 1994 in de Verenigde Staten is verleend, beschrijft bijvoorbeeld een eenwieler die is ontworpen om een ​​beperkte kanteling te hebben. Deze uitvinding maakt gebruik van een grondcontact dat aan de pedalen is bevestigd om de hoeveelheid kanteling die de berijder ervaart te beperken. Een ander patent dat in 1999 werd uitgegeven, beschrijft een eenwieler die is uitgerust met een stuur dat beginnende rijders kan helpen. Naast deze nieuwe ontwerpen zullen andere verbeteringen aan eenwielers waarschijnlijk de vorm hebben van nieuwe composietmaterialen die de voertuigen sterker, duurzamer en lichter maken.

Waar meer te leren

Boeken

Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. New York:John Wiley &Sons, 1994.

Tijdschriften

Johnson, R.C. "Eenwielers en bifurcaties." American Journal of Physics (juli 1998).

Martin, S. "Miyata eenwieler./ Fietsen (april 1993).

Overige

De eenwieler-webpagina. december 2001. .

Perry Romanowski