App Wereld Uitvindingen & Ontdekkingen

Het Wiel - De Fiets, as luchtband, lager, tandwiel

Een wiel is een rond object, dat samen met een as en lager, voor lage wrijving zorgt bij het voortrollen of ronddraaien. Het is een uitvinding welke grote invloed heeft op ons bestaan.

Kenmerkend voor het wiel is, dat het als vorm van voortbeweging twee losse delen nodig heeft met daartussen een lager, iets dat in de natuur niet voorkomt. De mens heeft het ontwikkeld om het verplaatsen van voorwerpen, en later het transport in het algemeen, te vereenvoudigen en voor andere toepassingen, zoals een pottenbakkersschijf (draaischijf) en (later) klokken enz.. Het is één van de weinige elementaire "uitvindingen" die zuiver menselijk is. Vuur en elektriciteit bijvoorbeeld heeft de mens niet uitgevonden, maar zelf leren maken en gebruiken.

Boomstammen: Vroeger waren er (nog) verplaatsingen op boomstammen (zoals je kan zien in bijvoorbeeld de Asterix en Obelix-strips). Die boomstammen rolden onder een (meestal groot) voorwerp door, en werden telkens vooraan gelegd als ze aan het einde onder het te transporteren materiaal vandaan kwamen. Hieruit ontstond later het idee, toen het wiel was uitgevonden, om het wiel om een pen te laten draaien (in goed Nederlands een as), en deze as vast te verbinden met het object zelf door (bijvoorbeeld) alleen een gat, later een lager. Op die manier is het eerste voertuig ontstaan.

Het wiel als draaibare ronde schijf is al eerder bekend, voor het werd toegepast bij transportmiddelen. Mesopotamische en Egyptische pottenbakkers gelden als de eersten die het wiel als pottenbakkerswiel (draaischijf) hebben toegepast bij het maken van aardewerk, van klei (de pottenbakkersschijf).

De uitvinder: Vaak wordt aangenomen dat het wiel door de Sumeriërs zou zijn ontwikkeld. Er bestaan echter ook andere theorieën. Het wiel zou bijvoorbeeld ook kunnen zijn uitgevonden door de Oer-Indo-Europeanen (volk dat leefde in het 3e millennium v.Chr. in de vlakten van Kazachstan en West-Siberië). De ontdekking gaat terug tot ca. 3500 (6500 in de Engelse versie van Wikipedia) voor Chr.; wagens met primitieve wielen verspreidden zich binnen enkele eeuwen over het grootste deel van Europa en Zuidwest-Azië. Sumerië, is de oude naam van een rijk, een cultuur, een landstreek en een (antieke) beschaving, gelokaliseerd in het zuidelijk deel van Mesopotamië (hedendaags zuidoost Irak), waar de rivieren Eufraat en Tigris uitmonden in de Perzische Golf. De inwoners werden Sumeriërs of Soemeriërs genoemd. De Sumeriërs zelf noemden hun land ki-en-gir (het land van de beschaafde heersers). Sumerië wordt beschouwd als de eerste samenleving ter wereld waar alle kenmerken van een 'beschaving' aanwezig waren. Sumerië is dan ook een wieg van de beschaving, naast onder meer de Indusbeschaving (thans in Noordwest-India en deels Pakistan), waarmee contacten waren.

De eerste vondsten van wagens of afbeeldingen daarvan komen van rond 3.500 v. Chr. uit uiteenlopende streken. Uit landen rond de Alpen, uit Zuid-Polen (Bronocide), uit de Noord-Kaukasus, Majkop-cultuur (tegenwoordig Rusland), uit Mesopotamië en uit de Induscultuur (Harappa). Het is goed denkbaar dat er in de toekomst nog meer plaatsen worden gevonden waar het wiel is uitgevonden. En onder de oudste vondsten zijn ook al twee-assige wagens. Vaak ging de invoering van het wiel gepaard met het aanleggen van wegen, maar soms ook niet: afhankelijk van het terrein waarover men reed. Al in de steentijd begon men het gewicht van het massieve wiel te verminderen door er gleuven in te maken. Spaken. Een uitvinding uit de bronstijd was de spaak die rond 2.000 v. Chr. in het midden-Oosten werd ingevoerd. Met dit stevige en lichte spaakwiel bouwde men strijdwagens. De eerste spaakwielen hadden bronzen spaken, later werden ze van hout gemaakt. Wel bleef het lager met brons beslagen.

Een fiets is een voertuig door spierkracht aangedreven. De hedendaagse fiets bestaat uit ten minste twee wielen, een frame, een zadel, een stuur, een fietsketting en een trapas met pedalen. Sommige fietsen hebben een (hulp) motor. Tot 1966 was de wettelijke term in Nederland rijwiel. Van de fiets zijn andere vervoermiddelen afgeleid, zoals de vooral in Azië populaire riksja en becak, en enkele gemotoriseerde varianten die als uitvindingen een "eigen" leven zijn gaan leiden: de bromfiets, snorfiets, scooter ,motorfiets en e-bike.

Loopfiets: Baron Karl Drais bedacht een zogeheten loopfiets. Deze bestond uit een houten frame, houten wielen met een ijzeren velg, een zeer primitief zadel, een primitief stuur en een soort rem op het achterwiel. De loopfiets had geen trappers; de berijder bewoog zich voort door zich af te zetten tegen de grond. Het eerste exemplaar ontstond in 1817. Von Drais noemde zijn toestel vélocipède. Later (ca 1830) ontwikkelde hij ook een handkar die op het spoor gebruikt kan worden. Men noemde zo'n wagentje een draisine naar Von Drais. Pas veel later, aan het eind van de 19e eeuw, duidde men ook de door hem ontwikkelde loopfiets of vélocipède aan als draisine.

Vélocipède: Pas in 1865 ontstond een toestel dat op onze fiets leek. Het was een tweewieler, gebouwd door de Fransman Pierre Michaux en zijn zoon Ernest. Hun vélocipède (snelle voet, van Latijn: velox, snel en pes, voet) had een ijzeren frame en ijzeren wielen. Aan de voorwielen waren trappers gemonteerd; deze voorloper van onze fiets kende nog geen kettingaandrijving.

Door het ontbreken van een kettingaandrijving was er ook geen overbrengingsverhouding. De snelheid van de fiets kon alleen maar worden opgevoerd door het wiel waarop de trappers waren gemonteerd steeds groter te maken. Zo ontstond rond 1870 de

Hoge Bi, een fiets met een zeer groot voorwiel en een klein achterwiel. Het balanceren op zo'n hoge fiets was niet gemakkelijk en bij obstakels op de weg schoot de berijder over zijn voorwiel. Het Hoge Bi tijdperk begon met de Ariel, gebouwd door James Starley in 1871. Het was een stalen fiets (geen houten wielen) met radiaal geplaatste spaken, die op spanning gebracht werden door een ingenieus mechanisme dat de spaken in een keer allemaal aanspande.


De Fiets: In 1868 werd de eerste fiets met een kettingaandrijving gebouwd. De trappers zaten nu niet meer aan het wiel, maar aan het frame. Aanvankelijk werd deze aandrijving op driewielers toegepast. In 1885 bouwde John Kemp Starley de Rover, een fiets met een kettingaandrijving, en een frame uit stalen buizen. De beide wielen waren vrijwel even groot. Dit type fiets werd Safety genoemd, omdat het fietsen erop veel veiliger was dan op de Hoge Bi. In 1888 vroeg John Dunlop patent aan op luchtgevulde fietsbanden, die de banden van massief rubber vervingen. Daarmee was de ontwikkeling van de fiets vrijwel voltooid. Het patent moest hij later weer intrekken, omdat Thomson hem in 1845 al voor was geweest. Hij behield het patent op het ventiel. Sindsdien is er aan het ontwerp van de fiets niet veel meer veranderd. Wel worden tegenwoordig andere materialen toegepast.






As en kogellager

Aan een wiel alleen, heb je niet veel als er geen 'as' aan zit. Een as of spil is een cilindervormig voorwerp, tegenwoordig meestal van metaal, dat bedoeld is om te draaien in een 'lager': eerst alleen een gat in het hout, van, of beugels aan, de wagen, om de as in te laten draaien met (smeer) vet om de wrijving op te vangen. Bijna elk mechanisch apparaat heeft assen: van een klok in een kerktoren, die heen en weer schommelt hangend aan een as die in lagers draait, tot aan een mechanisch horloge met vele kleine assen die tandwieltjes (radertjes) laten ronddraaien. In de oudheid waren de assen (eerst) ook wel van (hard) hout. De as werd bevestigd aan de wielen en hing zelf weer in twee lagers die bevestigd waren aan de wagen. Later werd de as vast (of verend) bevestigd aan de wagen en werd de verbinding tussen as en wiel een lager, nog later een kogellager.


Een kogellager is een rollend lager die er voor zorgt dat een draaibeweging met weinig wrijving kan worden uitgevoerd. Het bestaat meestal uit een binnenring en een buitenring, met daartussen één of twee rijen bolvormige, cilindrische of tonvormige kogels. De eerste rollende lagers waren gemaakt van hout (Romeinen), maar keramiek, saffier (edelsteen) of glas konden ook worden gebruikt. Ook steen werd ooit gebruikt. Tegenwoordig is metaal gebruikelijk. Het eerste bruikbare kogellager werd uitgevonden tussen 1740 en 1750 door John Harrison; de moderne versie wordt toegeschreven aan Sven Wingquist van het ZweedseSKF (kogellagerfabrikant) in 1907.

Tandwiel

Een tandwiel of tandrad is een getand onderdeel van een machine of constructie in de vorm van een wiel of een cilinder dat in combinatie met andere getande onderdelen gebruikt kan worden om beweging (gecontroleerd, slipt niet) over te brengen of van snelheid of richting te veranderen. Een tandwiel is een van de oudste middelen om beweging over te brengen. Wanneer de tanden van twee tandwielen in elkaar grijpen, zal het draaien van één tandwiel het andere dwingen om ook te draaien en wel in tegengestelde richting. Door twee tandwielen van verschillende diameters in te schakelen, kan een grotere kracht (het koppel) worden verkregen bij een lagere omwentelingssnelheid, of omgekeerd. Een tandwiel kan van verschillende materialen gemaakt worden. In molens werden en worden overwegend houten wielen met houten kammen (tanden) toegepast, hoewel er ook bij watermolens gietijzeren wielen met houten kammen voorkomen. Met de opkomst van het gietijzer werden gietijzeren tandwielen gemaakt. Tegenwoordig worden speciale metaallegeringen (messing,staal) gebruikt voor het maken van tandwielen.


  Museum JoCas © (CC BY-SA 3.0 NL) CC: Creative Commons - Naamsvermelding - Niet-commercieel - Gelijk delen 3.0  Nederland , licentie en © Format: Cor Bastinck ism vml JoCas, Jeugd- en jongerenvereniging. © teksten zie Wikipedia en “Info” © foto’s algemeen zie “Info” en wanneer afwijkend zie onderschrift foto’s bij artikel.

TOP Info Contact Home

+

+

+

+

Assyries relief uit Nineveh, nu in het Pergamon Museum, Berlijn. Alabast relief, gemaakt ca. 650 v. Chr..

Foto: Ealdgyth

Een wiel met spaken, tentoongesteld in het Iraans Nationaal Museum. Dit wiel dateert uit het tweede millennium voor Christus en is gevonden te Chogha Zanbil.

Foto:  Zereshk at the English language Wikipedia

Reconstructie van het wiel van Stare gmajne met meedraaiende as.

 Foto: Daniel Thornton. Bron: Ljubljana, Slovenië

Vervaardiging van een houten wagenwiel met spaken en met lager.

Foto: Claus Ableiter

Tandwielen van een landbouwvoertuig.

Bron:  Transferred from en.wikipedia.org Foto:  Jared C. Benedict

Animatie van een moderne stalen kogellager.

Auteur: PlusMinus

De assen tussen de wielen zijn hier duidelijk zichtbaar.

Vélocipèdes op een afbeelding in een Duitse encyclopedie uit 1887.

Auteur: F. A. Brockhaus

Draisine, loopfiets,1817 —  Exponat im Deutschen Museum Verkehrszentrum München.

Foto: Mattes