Over de technische achtergronden van de fiets - the technical background of the bicycle
Home » 22

  Fietsschroefdraad en fietsgereedschap

 

 SCHROEFDRADEN IN FIETSFRAMES

 

  De internationale standaardiserings-organisatie ISO houdt zich bezig met afspraken en normen; ook met schroefdraden in fietsframes. In de ISO-norm voor de fietsenindustrie, is de British Standard Cycle thread (BSC) nog steeds leidend. In Duitsland noemt men deze draad Fahrrad Gewinde (FG) en Nederland NEN ; het is allemaal identiek aan de Engelse norm BSC. De Fransen hebben jarenlang aan hun eigen metrische maatsysteem vastgehouden, maar de fietsfabrikanten in China werken voor de wereldmarkt; ook in Frankrijk zien we bij nieuwe fietsen alleen nog Engelse maten. Nu werken we dus nog steeds met afmetingen en maten in inches (1inch = 25,4mm). Metrische maten komen we tegen in oude Franse, Spaanse, Zwitserse en soms in Waalse fietsen. Ook de onderdelen die we gebruiken om van een frame een fiets te maken, hebben schroefdraden.

 De belangrijkste gegevens van een schroefdraad zijn: de diameter van de buitendraad D en de spoed P; verder de diameter van de binnendraad d, en de tophoek ɑ; deze laatste waarde is gewoonlijk 60°, maar in de oude Engelse Whitworth (WW) standaard en in de Italiaanse fietsdraden (F) 55°. De spoed P is in de metrische schroefdraad het aantal mm 's dat de moer of bout per omwenteling opschuift. In een Engelse standaard schroefdraadmaat wordt dat aangegeven in TPI (turns pro inch). Het aantal omwentelingen dat je nodig hebt om een inch af te leggen. De maat 24 TPI is dus vergelijkbaar met onze 1mm spoed, maar feitelijk 1,058mm.

   Een ander vreemd verschijnsel van Engelse maten, zien we bij het weergeven van spaakdikte. Dat gaat in Standard Wire Gauge (SWG): nr.12 is 2,64mm en nr.13 = 2,34mm, nr.14= 2,03mm en nr.15=1,83mm. Hoe dunner de spaak, hoe hoger het nummer. De stappen tussen de nummers zijn niet lineair, maar exponentieel en worden bij benadering, in groepjes, stapsgewijze vergroot. De draad is erg ondiep + of - 0,25mm. De tophoek in de schroefdraad is 60° en de draad heeft van nr.12 t/m 15 altijd 56 TPI.  Dit is een spoed van ongeveer 0,45mm; dus elke keer dat de nippelspanner rond gaat, schuift de nippel 0,45mm op. Als er spanning op de spaak staat, is dat niet meer het geval: de naafflens vervormt, de spaak rekt, en de nippel en velg vervormen ook; alleen het laatste stukje schuift 0,45mm op.

   We zien in de afmetingen van Italiaanse standaard schroefdraad F vaak vreemde mixen van metrische en Engelse maten zoals 36x24F (=36mm x24TPI). De buiten- en binnenmaten worden aangegeven in mm 's en de spoed in TPI; de tophoek is 55°. Montage van een balhoofdstel met Italiaanse draad op een Reynolds voorvork, kan dus kleine beschadigingen opleveren, door de matige passing; gewoonlijk ontstaat er geen probleem. De afronding van de top van de schroefdraad is Engelse maatvoering geleidelijker; de metrische draad is wat scherper. Alleen het aluminium van de schroefdraad op een oude achternaaf, kan  door het veelvuldig wisselen van tandwielblokken met Italiaanse en Engelse draad, schade leiden. Officieel is de Engelse maat 1.370"x 24TPI en de Italiaanse maat is M35x 24TPI. Uiteraard hebben de Fransen hun eigen draad: M34,7x 1. Daar kun je een niet-Frans freewheel op schroeven, maar je trapt de draad gegarandeerd kapot!

   Getallen in inch-breuken komen we veel tegen in de maten van Engelse bouten en moeren, een voorbeeld: 9/16"x20 BSC; in Duitsland praat men dan over FG 14,3 ; de buitendiameter van deze draad is 14,288mm (de spoed is 1,270mm). Deze draad komen we tegen op de pedalen. Metrische draden worden weergegeven met: een M, een millimetermaat voor de buitendiameter, en de spoed in mm 's. M14x 1,25 is een Franse draad voor pedalen. Bij een Franse crank is het gat iets kleiner, en deze kan dus met Engelse draad nagetapt worden. Monteer geen pedalen met Franse draad in 9/16" BSC; dit leidt tot loswerken van de pedalen en vernieling van de schroefdraad.

   De schroefdraad van pedalen is gelijk aan de draairichting van de kogels in het lager; daarom is links een linkse draad en rechts een rechtse; dit voorkomt loslopen van de pedalen. Uit Engeland zal de betekenis van de R en de L op de pedaal wel duidelijk zijn. In Frankrijk is D rechts en G links, in Italië is D rechts en S links, en in Spanje is D rechts en I links (dit voor het geval u eens Zeus pedalen tegenkomt). Even goed opletten, is ook voldoende. In kinderfietsen en in Fauber (one-piece) crankstellen, zit gewoonlijk 1/2"x 20TPI draad.

   Veel BSC draden worden uitgevoerd in 24 of 26 TPI, ook in de grote maten. Dit komt, omdat naast bevestiging, ook het afstellen van de lagering van assen, balhoofden en trapassen, via de schroefdraad verloopt. De maat 1 1/8"x26 BSC is bij voorbeeld een draad voor het balhoofd van tandems en oversize mountainbikes. Gewoonlijk is het balhoofd 1"x24 BSC, maar bij oude Engelse fietsen komt ook 1"x26 BSC voor; in kinderfietsen soms 7/8"x 24TPI. Franse balhoofden zijn uitgevoerd in M25x1, bij tandems soms M28x1; in kinderfietsen komt M23x1 voor.

 

  De draad in het derailleuroog is meestal M10x1; Simplex had een 9mm gat zonder draad (dit is met M10x1 makkelijk na te tappen); de doorgang van de stelschroefjes in de achterpatten is M3x0,5 ; behalve bij Huret, die had M3x0,6. De bidonhouders zijn M5x0,8; spatbordoogjes meestal ook, maar soms M6x1.

De standaard voor trapassen is 1.370" x24 BSC; in oude fietsen hebben we nog wel eens een 1 3/8"x24TPI (vrijwel identiek), maar in oude Raleighs of Humbers kan ook wel  1 3/8"x26TPI voorkomen, bij Raleigh soms zelfs tot begin jaren zeventig. Men was bij Raleigh niet zo consequent in maatvoering en onderdelen. 

 De schroefdraad van trapaslagercups is bij Engelse cups voorzien van linkse en rechtse draad. De Franse en Italiaanse trapassen kennen alleen rechtse draad en dienen aan de aandrijfkant zeer strak gemonteerd te worden, om loslopen te voorkomen. In Franse frames is de draad M35x1; als de tandwielzijde voorzien is van een linkse draad M35x1 praten we over een "Zwitserse" schroefdraad. Bij gebrek aan onderdelen worden deze draden vaak in Engelse maat nagetapt (een bruikbaar paardenmiddel). De Italiaanse maataanduiding is 36x24F (=36mm x24TPI), met alleen rechtse draad.

 Als de Engelse of Franse draden te ver beschadigd zijn, kan men deze met een ruimer verwijderen en met een Italiaanse tap opnieuw snijden. In hele oude fietsen, waar deze behandeling al was uitgevoerd, is zelfs af en toe een oversize maat te vinden; maar of je daar cups voor kunt krijgen.......

   Een hele vreemde maat zat vroeger (tot circa 1980) in de derailleurverstellers van Shimano. In sommige Japanse fietsen, als Eastern en mogelijk ook Miyata, zijn deze draden zelfs in de aansoldeernokken gebruikt; vermoedelijk M4,5 x 0,75. Toen eind jaren 70 aangesoldeerde schakelnokken de standaard werden, is ook Shimano M5x0,8 gaan gebruiken.

   Omdat de Engelse industrie jaren leidend was op gebied van frame onderdelen, zullen ook hier Engelse schroefdraden in zitten. Oudere fietsen met brackets en soldeerdelen van BSA, Chater Lea, en Haden, hadden vaak klemdelen met bouten. Mijn Haden excentrische brackets hebben die ook; ik heb er zelfs een speciale imbussleutel voor: 7/32" (=5,6mm). Tja, door de afmetingen van moeren en bouten in oude fietsen, is het nodig Engels gereedschap te gebruiken.

Speciaal fietsgereedschap

 

   Goed gereedschap is het halve werk, zegt men wel. Dat is ook zo; het klungelen met slecht passende sleutels of het ontbreken van de juiste hulpstukjes, bepaalt vaak de tijd die je kwijt bent aan een reparatie of onderhoudsbeurt. Nog vervelender is de schade, die kan ontstaan tijdens het werken. Slecht gereedschap is gemaakt van verchroomd kaasstaal. Het blinkt mooi in de winkel, maar zodra je er kracht op zet, vervormt het, en beschadig je niet alleen het gereedschap, maar ook je onderdelen. Grote namen van gereedschapsfabrikanten geven meer zekerheid dan Chinese klonen bij de bouwmarkt. Toch zitten daar ook sets tussen, die nauwelijks in kwaliteit onderdoen voor Gedore.  

 Feitelijk is er maar een plek waar gereedschap zich kan bewijzen: IN DE WERKPLAATS! Voor de professionele gebruiker ligt het simpel; die moet voor topkwaliteit kiezen. De belastingdienst pikt het niet, dat je elk jaar je gereedschap afschrijft. Gemiddeld moet het zo'n 10 jaar lang meegaan, en dat lukt soms zelfs niet met kwaliteits-gereedschap.

   In de tijd dat Campagnolo bij racefietsen de maten bepaalde, bevatte hun gereedschapskist (groot model, zie FIG.1b) het juiste materiaal om het kale frame op te bouwen met hun onderdelen groepen. De meeste andere fabrikanten pasten zich qua maten aan, zodat er niet veel extra gereedschap gekocht hoefde te worden. Het duurste materiaal uit de kist zijn de frezen en de draadsnijders; de kwaliteit hiervan was verbluffend. Ook de Franse firma VAR en de Italiaanse firma Cobra maakten toen dit soort gereedschapskisten. Deze waren beduidend goedkoper; de fabrikant Roto-Cobra heeft het voordeel dat hun snij-ijzers en frezen uitwisselbaar zijn met Campagnolo; Roto-Cobra levert in elk geval nog wel. Over de kwaliteit van het snijdend gereedschap van de kist uit FIG.2b was ik niet tevreden; mogelijk maken ze nu beter materiaal.

 

   In de fabriek werd, na het solderen, het frame gericht, gestraald en gelakt. Losse frames waren daarmee meestal niet echt montageklaar. De balhoofdbuis was niet altijd 100% haaks en de binnenmaat was te klein voor montage van de balhoofdset. Bovendien konden er verfresten in de buis en het bracket zitten, die de lagers scheef drukten.

 

  Met de frees nummer 1 werd de binnenmaat van het balhoofd op 30,0mm gebracht en de balhoofdbuis haaks gevlakt. Deze handeling werd aan de onderzijde en de bovenzijde gedaan. De voorvork werd met frees nummer 2, bij de vorkkroon teruggebracht tot een diameter van 26,4mm en de zitting voor de onderste conus van het balhoofdlager werd haaks gevlakt op de binnenbalhoofdbuis. Het balhoofdlager kon nu perfect gemonteerd worden. Soms was het nog nodig om de schroefdraad van de binnenbalhoofdbuis nog eens na te snijden; ook hiervoor was een snijplaat in de kist aanwezig. Daarna werd met de draadtap nummer 3 de draad in het bracket nagesneden. Hierbij werden verf- en soldeerresten verwijderd. Hierna werd een geleidebus (4), met twee hulpsleuteltjes in het bracket gemonteerd en kon met vlakfrees nummer 4, het bracket haaks op de schroefdraad gevlakt worden. Uiteraard waren er voor Engelse, Franse en Italiaanse frames, andere draadsnijders en geleidebussen (er werd maar een soort in de kist meegeleverd!). 

.

  Met M10x1 werd de draad van het derailleuroog nagetapt; met M3x0,5 werd de doorgang van de stelschroefjes in de achterpatten schoongemaakt en met M5x0,8 de schroefdraad van de bidonhouders. Deze tapjes zaten niet standaard in de Campa-kist. Daarna nog even met een instelbare ruimer door de zitbuis om krassen op de zadelpen te voorkomen (ook niet in de kist). Met de pattenrichter werd de voor- en achtervork gecontroleerd op scheefstand en afstand. Hierbij keek ik nog met de frameliniaal of de achtervork goed in het midden stond. Daarna was het frame geheel montageklaar. Het inpersen van de balhoofdcups gebeurde met wat andere hulpstukken, via frees nummer 1. Dit was tamelijk omslachtig. De firma VAR en de firma Hozan hadden hiervoor een fijner stuk gereedschap.  

   In de jaren 70 en 80, was er al een wildgroei aan hulpstukjes, b.v. voor het demonteren van freewheels. Helaas is deze trend steeds erger geworden. Het marktaandeel van Campagnolo is ver geslonken en daarmee ook de neiging om een standaard volgen. Elke fabrikant houdt er nu eigen standaarden op na. Vooral van Shimano heb ik een doos hulpstukken, die ooit bij de introductie van een nieuwe groep voor montage of onderhoud nodig waren. Bij de volgende groep, een jaar later, moest er weer ander gereedschap aangeschaft worden. Tientallen euro's ligt te wachten tot ooit er iemand langs komt die nog zo'n oud onderdeel heeft. Campagnolo maakt nauwelijks gereedschap meer; feitelijk ook alleen nog maar hulpstukjes.

 

De huidige frames in carbon en aluminium zijn beter afgewerkt dan de ouderwetse stalen frames. Veel afmetingen van frames en onderdelen zijn in de loop der jaren gewijzigd. Het gereedschap van Cyclus is veelzijdiger dan het oude Campagnolo spul en daarom heeft mijn Campa-kist een nieuwe eigenaar. Het fetisjkarakter van het merk zorgt ervoor, dat dit nog aardige prijzen oplevert. Uiteraard kan Cyclus niet tippen aan de kwaliteit van Campagnolo, maar om een idee te geven hoe duur die kist was in 1980: zes netto maandsalarissen voor de gemiddelde monteur. Het Cyclus gereedschap dat we hierboven zien, is nog geen maandsalaris voor de gemiddelde monteur.

Cyclus levert voor moderne frames ook tientallen hulpstukken met moderne maten, die helaas nodig zijn bij de hedendaagse variaties van afmetingen bij het bracket en balhoofd; o.a. leverbaar via Holland Bikeshop ; zie FIG.2d/e.

FIG. 2d Cyclus montage gereedschap voor trapassen                                                               FIG.2e Frezen voor moderne balhoofdlagers. 

 

  CONTROLE EN HET RICHTEN VAN STALEN FRAMES

 

FIG.3a Hydra framemal voor het samenstellen van het frame (puntlassen of pinnen). 

           FIG.3b  VAR meetapparaten voor balhoofdshoek en zitbuishoek.

De Franse firma VAR had een groot assortiment richtgereedschap  voor de kleine fabrikant en framebouwer in de jaren 80. Men kan bijna alle stalen frames richten; alleen de Reynolds 753 buis was zover doorgefokt, dat deze prettige eigenschap verloren ging. In het algemeen zijn de goedkoopste frames het eerst krom, en het makkelijkst te richten. Er is altijd kwaliteitsverlies na het richten; meerdere malen richten wordt afgeraden. Aluminium frames kunnen alleen vlak na het lassen, als ze nog heet zijn, uitgelijnd worden. Komt er bij gebruik door een val of botsing een vervorming, dan is er geen fabrikant die garandeert dat de schade veilig hersteld kan worden. Carbon frames kun je ook niet richten, zelfs niet nieuw. Ze moeten recht uit de mal komen.

Veel apparaten die ontwikkeld waren om richtwerkzaamheden uit te voeren, zijn dan ook niet meer in productie, omdat stalen frames slechts een klein deel van de markt vormen. 

FIG.3c Hierboven een vlaktafel om maten te controleren met een hoogtemeter.

FIG.3d VAR pattenrichters

De pattenrichter kan gebruikt worden om in de voor- en achtervork de patten uit te lijnen. Ook de inbouwbreedte van de naaf, kan met behulp van deze richters aangepast worden. Rechts in FIG.3d  zien we ook nog een controle apparaat voor de voorvork. Hiermee kunnen we controleren we of de vorkpoten naar boven/ onder en links/ rechts goed in het midden staan. Vermijd heen en weer buigen, dat leidt tot verzwakking.

 

  In FIG.4a/b zien we twee modernere producten van VAR, Met het richtapparaat uit FIG.4a controleer je of de beweging van de derailleur, evenwijdig is met het vlak door het wiel; in feite gebruik je de velg als referentie.

Soms wijkt de mechanieker iets van die lijn af en zet hij de pat enkele iets naar binnen (toe-in) ; dit zou het schakelen  verbeteren zegt men wel. 

Het framevlak loopt midden door de balhoofdbuis en de zitbuis. Als de voelermaat van de framelineaal uit FIG.4b op de linker pat is afgesteld, zou bij meting aan de rechterkant de punt ook op de rechterpat terecht moeten komen. Zo niet, moeten we goed opletten welke vorkpoot welke kant op moet, en wat het gevolg is voor de inbouwbreedte van de achteras. De pattenrichters uit FIG.3c komen goed van pas. Een houten balkje kan als hefboom gebruikt worden.

De ontwikkelingen op het gebied van schijfremmen hebben ook tot speciaal gereedschap geleid om die dingen perfect uit te lijnen. Dat verbetert de werking en vermindert de slijtage aan blokken en schijven, zie FIG.5a.

 

Voor fabrikanten:  www.shuztung.com