Naven met 4 versnellingen

De introductie van naven met vier versnellingen

Inleiding

Versnellingsnaven voor fietsen werken al sinds honderd jaar met zogenaamde epicyclische versnellingen. Deze zijn opgebouwd uit om elkaar roterende tandwielen: het zonnewiel, een set planeetwielen en het ringwiel. De basisuitvoering heeft één zo'n epicyclisch stelsel. Het maximaal mogelijke aantal versnellingen is daarmee bij een gefixeerd zonnewiel drie: De tandwielen zorgen in een bepaalde stand voor een versnellingswerking (= meer dan 100 %), als zij omgekeerd worden gebruikt leveren ze een vertraging op (= minder dan 100 %) en daar tussenin zit de directe aandrijving, waarbij die tandwielen zijn uitgeschakeld. Om constructietechnische redenen zijn de stappen tussen deze drie versnellingen vrij groot, meestal zo'n vijfentwintig à vijfendertig procent.

Als deze basisuitvoering met nog een epicyclisch stelsel wordt uitgebreid, kunnen daarmee twee dingen worden bereikt:
a) er kunnen meer versnellingen worden gerealiseerd en
b) de stappen tussen de versnellingen kunnen kleiner worden gemaakt.

Van de mogelijkheid b) heeft Sturmey-Archer in het verleden veelvuldig gebruik gemaakt, ondermeer om wielrenners meer keuze te bieden. In dit artikel bekijken we echter de eerste stappen van naaffabrikanten om drieversnellingsnaven naar vier en meer versnellingen uit te breiden.

Harry Reilly, 1908

Tony Hadland noemt in zijn boek "The Sturmey-Archer Story" de vierversnellingsnaaf van Harry Reilly als waarschijnlijk het oudste patent voor een naaf met meer dan drie versnellingen. Harry Reilly was de broer van William Reilly van Sturmey-Archer. Zijn patent uit 1908 gaat in de eerst plaats over een drieversnellingsnaaf met een dubbel epicyclisch stelsel, maar bevat ook de mogelijkheid tot een eenvoudige uitbreiding naar vier versnellingen. De naaf is naar alle waarschijnlijkheid nooit in productie gegaan.

Remhevel F&S Universal Torpedo, 1912.
Foto: Christian Mayrhofer

Fichtel & Sachs, 1912

In 1911 volgde een patent van Fichtel & Sachs op een vierversnellingsnaaf met terugtraprem. Bedacht was deze naaf door de firma Wanderer Fahrradwerke uit Schönau (Saksen), en F&S verwierf de rechten om deze naaf te produceren. In 1912 ging de productie van start.

De naaf had niet twee maar zelfs drie epicyclische tandwielstelsels, bestaande uit drie zonnewielen, drie planeetwielsetjes en twee ringwielen. Twee van de drie stelsels hadden een identieke tandwielverhouding. Het schakelmechanisme was vrij eenvoudig geconstrueerd, en de prijs daarvoor was het grote aantal tandwielen. Qua overbrengverhoudingen was het een gewone drieversnellingsnaaf met nog een extra klein verzet. Het totale versnellingsbereik was vrij groot. Het ging van -40 % tot +33 %. De naaf was daarmee vooral geschikt om in bergachtig gebied te fietsen.

De afkorting "F&S & W.F.W." op de naafhuls slaat op Fichtel & Sachs en Wanderer Fahrradwerke. "D.R.P." geeft aan dat op de naaf een Duits patent rust.

F&S Universal Torpedo
Foto: Christian Mayrhofer

Commercieel was de naaf geen succes. Hij was erg prijzig, en het uitbreken van de eerste wereldoorlog in 1914 zal de verkoop ook geen goed gedaan hebben. De productie werd dan ook in 1916 gestaakt. Daardoor is de naaf tegenwoordig zeer zeldzaam. Er zijn volgens schattingen nog maar ca. 20 - 30 exemplaren overgebleven.

F&S Universal Torpedo

Henry Sturmey, 1921

In oktober 1921 vroeg Henry Sturmey van Sturmey-Archer op persoonlijke titel octrooi aan voor een vijfversnellingsnaaf. Deze had twee epicyclische stelsels. De middelste versnelling was de directe aandrijving. De overbrengverhoudingen van de vijf versnellingen lagen vrij ver uit elkaar. Voor het schakelen was maar één kabel nodig. Het was daarmee een zeer vooruitstrevend ontwerp, vergelijkbaar met de moderne vijfversnellingsnaven van Sachs en van Sturmey-Archer. De naaf miste alleen een ingebouwde rem.

Uiteindelijk werden er maar een paar prototypes van deze naaf gemaakt. Het lijkt achteraf dat Raleigh, het bedrijf dat Sturmey-Archer domineerde, niet in het succes van de naaf geloofde. Sturmey probeerde nog jarenlang tevergeefs een andere producent voor zijn ontwerp te vinden.

Brochure Sturmey-Archer naaf,
model AF

Sturmey-Archer, 1939

Een kleine dertig jaar na de eerste in serie geproduceerde vierversnellingsnaaf van F&S ging bij concurrent Sturmey-Archer eveneens een vierversnellingsnaaf in productie. Het patent werd in oktober 1938 aangevraagd, de productie begon in 1939.

Deze naaf met de modelnaam AF had twee epicyclische systemen en een opmerkelijk kleine spreiding van de overbrengingen (-25 % tot +9 %). De stappen tussen de versnellingen zijn daarmee vergelijkbaar met wat bij oudere derailleurversnellingen gebruikelijk was. De derde versnelling was 1:1, zoals ook bij de Universal Torpedo. De Sturmey-Archer AF was echter van deze twee de veel ingenieuzere naaf.

Hoewel deze naaf maar twee jaar lang werd gemaakt, kwam nu de ontwikkeling en ook de verkoop van verschillende naven met meer dan drie versnellingen langzaam wat beter op gang. Sturmey-Archer was daarbij echter bijna vijftig jaar lang de enige aanbieder! Vanaf 1939 had Sturmey-Archer ononderbroken 4- en (vanaf 1966) 5-versnellingsnaven in het assortiment. In 1954 werd zelfs een 6-versnellingsnaaf met twee achter elkaar geschakelde epicyclische stelsels gepatenteerd, maar niet in productie genomen. In 1973 werd een 7-versnellingsnaaf gepatenteerd, maar de concernmoeder van Sturmey-Archer hield ook hier een serieproductie tegen. Pas in 1987 kwam Sachs met de Pentasport met vijf versnellingen. In commercieel opzicht kwam deze op het juiste moment op de markt. In de jaren negentig volgden ondermeer een 4- en een 7-versnellingsnaaf van Shimano (Nexus), een 7-versnellingsnaaf van Sturmey-Archer en een 7-versnellingsnaaf van Sachs. Het voorlopige eindpunt van deze ontwikkeling is de Duitse Rohloff Speedhub met 14 versnellingen.

Samenvatting

Pas sinds de jaren negentig zijn 4-, 5- en 7-versnellingsnaven voor stadsfietsen gewoon. De techniek daarvoor ligt er al veel langer. Toch verkocht geen van de oude ontwerpen goed genoeg, om voor een doorbraak te kunnen zorgen. Dit had zeker met de kosten te maken, maar ook met de houding van de consument die zo "veel" versnellingen kennelijk niet nodig vond. In de jaren negentig was de markt eindelijk rijp voor datgene wat constructeurs in Engeland en Duitsland al tachtig jaar eerder hadden bedacht.

Gebruikte literatuur:
Tony Hadland, "The Sturmey-Archer Story".
Met dank aan Christian Mayrhofer.

Vragen, op- of aanmerkingen? Stuur deze per e-mail.

Last update: 13-12-01