www.spartamet.net

[Ko de Dorpsgek]

De uitvinding en de ontwikkeling van de fiets

De fiets is in stappen uitgevonden. Zo’n uitvinding lijkt achteraf gemakkelijk, maar dat is het niet op het moment dat het er nog niet is.
Voor de fiets zoals wij die nu kennen waren vier ‘echte’ uitvindingen nodig. ”Echte’ uitvindingen vraagt om een toelichting. Echte uitvinders hebben een soort anti-logica, zoals de bedenkers van grappen. Logica leidt niet tot uitvindingen, maar slechts tot ontwikkelingen. De uitvinding van de fotografie was zo’n echte uitvinding. Edison was een echte uitvinder.
En Mendel, de ontdekker van de erfelijkheid, was een echte uitvinder. Geen geleerde, maar iemand met een helder verstand, een goed observatievermogen en een fantasierijke geest. Mendel’s denken was niet in banen geleid door een strakke wetenschappelijke opleiding, en juist daardoor ontdekte hij wat iedereen tot dan toe over het hoofd gezien had. Vaak is dat zo met echte uitvindingen: als het er eenmaal is, zijn er velen die met een beetje schaamte en afgunst denken: dat had ik ook wel kunnen bedenken...
Kijken we naar de fiets, dan is het opvallendste daaraan dat de twee wielen achter elkaar samen overeind blijven zolang je fietst. Dat een los wiel een heel eind kan rollen zonder om te vallen was natuurlijk al lang bekend, waarschijnlijk al zolang er wielen bestaan. De Romeinen wisten al dat een los wiel van een heuvel af kan rollen. Jongens spelen op middeleeuwse schilderijen al met hoepels die ze bij de vatenmaker gevonden hadden.
Fietsen = sturen
In de laatste helft van de achttiende eeuw maakte wel eens iemand een soort loopfiets: twee wielen met een balk ertussen, en een handvat. Er bestond nog geen fotografie, en er zijn later wel gravures gemaakt van mensen die op zo’n ‘loopfiets’ rijden, maar die afbeeldingen zijn altijd mooier gemaakt dan de werkelijkheid. Wat de mensen namelijk nog niet beseften, was dat het ook helemaal niet kon.
Terugkijkend weten wij, dat je op een smal paadje kunt fietsen. Als je achter iemand aan fietst op nat asfalt, kun je heel goed zien dat de twee banden van de fiets voor je niet samen één spoor maken zo breed als een band, maar dat je twee, een beetje slingerende sporen ziet. Zelfs als iemand zijn uiterste best doet om zo recht mogelijk te fietsen, is het spoor nooit helemaal recht. Fietsen betekent behalve trappen namelijk ook sturen. De meeste mensen kunnen weliswaar fietsen zonder het stuur vast te houden (ze sturen dan met hun lichaamsgewicht), maar niemand kan fietsen met een voorvork die op slot staat.
Proef
Meet de stand van het voor- en achterwiel zo nauwkeurig mogelijk uit, zo dat ze exact in elkaars verlengde staan, op de honderdste millimeter nauwkeurig, en las dan het stuur in die stand vast. Probeer nu te fietsen of te steppen. Voorzichtig! Voor je het weet lig je op je bek, want je kunt geen evenwicht houden als de twee wielen niet ten opzichte van elkaar kunnen bewegen.
Neem nu weer een gewone fiets, en probeer op een tegelpad honderd meter lang op één rij tegels te blijven rijden. Dat zal je niet meevallen. Laat staan, als je bijvoorbeeld op een witte streep op het wegdek wilt rijden en er niet vanaf wilt gaan.
Een heel enkele evenwichtskunstenaar kan rijden op een pad dat nog smaller is: de Belgische zevenvoudig wereldkampioen veldrijden Eric de Vlaeminck wilde als kunstje wel eens een stuk op een spoorrails rijden. Dat lukte hem verbluffend goed; hij kon bijvoorbeeld 25 meter rijden zonder eraf te vallen. Maar een smaller fietsspoor sturen dan de breedte van een spoorrails, dat kon hij ook niet.
Stuur
Het voorgaande betekent, dat de uitvinding van de bestuurbare (loop)fiets een heel belangrijke stap in de ontwikkeling van de fiets is geweest. De eer van de bestuurbare loopfiets komt toe aan Baron von Drais zu Sauerbronn, een boswachter in het Zwarte Woud die voor zichzelf een loopfiets bouwde waar hij dagelijks het bos mee in ging. Von Drais kreeg in 1819 op zijn uitvinding een ‘Kaiserliches Patent’. Het duurde daarna een hele tijd voordat de volgende stap gezet werd: van loopfiets naar trapfiets. Vergeet niet dat er geen TV en geen internet was, en dat wat wij nu ‘nieuws’ noemen toen nauwelijks bestond. Zodoende hebben de mensen zich zo’n veertig jaar met de bestuurbare loopfiets moeten behelpen. Die fiets werd op veel plaatsen in Europa nagebouwd door mensen die hem ergens anders gezien hadden.

Pedalen
Het was in 1862 bij een wagenmaker in Parijs dat de volgende uitvinding gedaan werd. Een klant met een bestuurbare loopfiets kwam voor een reparatie bij wagenmaker Michaux. Er ging nog wel eens een wiel stuk, want de Parijse straten waren geplaveid met kinderkopjes en de zware houten loopfietsen hadden geen vering. Henri Michaux, de 14-jarige zoon van de wagenmaker, moest volgens het verhaal als jongste bediende altijd het gereedschap slijpen, en dat betekende aan de zwengel van de slijpsteen draaien. Hij was het die zodoende bedacht om twee van de zwengels van een slijpsteen aan de vooras van de loopfiets te maken. Hij kon er op rijden door op de pedalen te trappen.
Het bijzondere bij de familie Michaux is, dat ze deze eerste trapfietsen in serie zijn gaan bouwen en verkopen. Het eerste jaar waren het er maar een paar, maar het tweede jaar al 200, en toen Michaux acht jaar later failliet ging bij het uitbreken van de Frans-Duitse oorlog, hadden ze in totaal zo’n 20.000 fietsen gemaakt. Daarvan is een aantal bewaard gebleven.

Eerdere bedenkers?
Andere uitvinders hebben ook de uitvinding van het pedaal geclaimd. Zo is er een Duitser, Philipp Moritz Fischer, geweest van wie gezegd wordt dat hij al in 1851 een fiets met pedalen gemaakt zou hebben. Misschien is dat zo en misschien ook niet, maar in elk geval is hij er nooit mee door gegaan, zoals Michaux.
Anderen zeggen dat een Rus, Artamonov, de eerste fiets met pedalen gemaakt heeft. Voor hem geldt hetzelfde als voor Fischer: het was er hooguit één, die niet bewaard is gebleven, en hij is er niet mee door gegaan.
Wij houden het dus op Michaux als uitvinder van de trapfiets. Overigens is het niet vreemd dat dezelfde soort uitvindingen in dezelfde periode door meerdere mensen gedaan worden: de technische ontwikkeling van de tijd is er gewoon rijp voor.
Kon het ook anders?
Het kon misschien ook anders dan met pedalen. Een roeifiets, een soort Vliegende Hollander, had misschien ook een kans gemaakt. Zo verscheen er in een toonaangevend Engels fietsblad rond 1900 een verhaal over een fiets die ergens in een verlaten schuur in Schotland gevonden was. Die fiets werd ook met de voeten aangedreven, maar niet met pedalen. Aan het achterwiel zat links en rechts een soort drijfstang als bij een stoomlocomotief, en aan de voorkant van die drijfstang zat een soort treeplank. De berijder moest met zijn voeten die treeplanken heen en weer bewegen. Volgens het verhaal was de fiets gemaakt door een smid, Kirkpatrick MacMillan, uit het plaatsje Dumfries. Er kwamen in het blad steeds meer dingen boven water, zoals tekeningen en brieven, en er waren verzamelaars die ‘de fiets van MacMillan’ gingen namaken. Tegenwoordig hebben veel musea een replica (=nagemaakt exemplaar) van de MacMillan in hun collectie, en ‘de fiets van MacMillan’ is de belangrijkste toeristische bezienswaardigheid van de plaats Dumfries geworden. Alleen is het vermoeden sterk dat de echte fiets van MacMillan nooit bestaan heeft, het was een soort uit de hand gelopen één aprilgrap. In elk geval zijn er ook nooit MacMillans in serie gebouwd, zoals de fietsen van Michaux.

De derde grote uitvinding van de fiets was die van de spaken van ijzerdraad. De fietsen van Michaux hadden een soort karrewielen: dikke houten spaken en een houten velg met een ijzeren hoepel er om heen. De naaf van het wiel rustte als het ware telkens op de onderste spaak. Omstreeks 1870 waren er zowel in Frankrijk (de bakermat van de fiets) als in Engeland (het land dat het verste was met de industriële revolutie) fietsenbouwers die een opzienbarend nieuw fietswiel bedachten: de naaf moest niet steunen op een dikke spaak, maar opgehangen worden aan een stel dunne spaken. Dat had van alles te maken met de techniek om staaldraad en staalkabels te maken. Geen wonder dat in dezelfde tijd ineens op allerlei plaatsen hangbruggen gebouwd werden in plaats van bruggen op pilaren. Kabels waren inmiddels zo betrouwbaar dat er in deftige badplaatsen als Evian en Baden-Baden veilige kabelbanen voor toeristen gebouwd werden (Industriële kabelbanen bestonden allang). In Engeland was de Ariel de eerste fiets met draadstalen spaken. Tegelijkertijd maakte o.a. Eugène Meyer in Frankrijk fietsen met draadstalen spaken. Deze ontwikkeling zorgde ervoor dat de keiharde, zware en oncomfortabele fietsen van het type Michaux vervangen werden door lichtere fietsen met een heel klein beetje ‘ingebouwde vering’ in de wielen. Verder werd het voorwiel steeds groter, want hoe groter het wiel, hoe harder je ermee kon rijden. Zo ontstonden de hoge bi’s, de fietsen met een voorwiel van anderhalve meter doorsnee. Qua rijprestaties een wereld van verschil met de massieve Michaux-fietsen.

Safety
Het rijden op een hoge BI was niet zonder risico. Je kon er lelijk mee vallen. De wegen waren nog niet zoals nu, van glad asfalt. Vooral na de winter zaten ze vol kuilen en gaten van het opvriezen. En het lag voor de hand dat er vroeg of laat iemand zou komen met een fiets met twee kleinere wielen; de veiligheidsfiets of safety. Je kon er nog wel mee vallen, maar niet meer over de kop slaan als met de hoge bi. De veiligheidsfiets had wel een reductie in de aandrijving nodig om ervoor te zorgen dat de berijder niet als een bezetene hoefde te trappen. Dat idee om een vaste draaisnelheid van de krachtbron om te zetten in een andere draaisnelheid bestond al heel lang, met name bij draaibanken en dergelijke. Daar trapte de draaier met een min of meer constante snelheid, terwijl het werkstuk, afhankelijk van bijvoorbeeld de hardheid van het materiaal, sneller of langzamer moest draaien.
Die ‘versnelling’ werd op dezelfde manier bereikt als op de fiets: van een groot kettingwiel naar een klein. Meestal waren het op de draaibank trouwens riemschijven, en geen kettingwielen, maar het principe was hetzelfde. En natuurlijk mag je niet zeggen dat een draaibank wordt aangedreven als een fiets; het is andersom. De fiets wordt aangedreven zoals een 18e eeuwse draaibank.

Op zich was dat wel een opmerkelijke stap, want alle andere wielvoertuigen van voor die tijd (locomotieven!) hadden zonder uitzondering rechtstreekse aandrijving van de krachtbron op het wiel. Er waren nog geen auto’s, en bij de locomotieven liep de drijfstang altijd direct van de cilinder naar het wiel. Sneltreinlocomotieven hadden grote wielen, boemeltreinlocomotieven hadden kleine wielen. Wat dat betreft leken fietsen op treinen.

Maar alle techniek die nodig was om de veiligheidsfiets te maken, bestond al. Het was een kwestie van combineren, maar de ‘uitvinding’ van de veiligheidsfiets was toch beslist van een andere orde dan die van de besturing, het pedaal en de draadspaak.
De laatste grote uitvinding voor de fiets was die van de luchtband. De hoge bi’s en de safeties (veiligheidsfietsen) hadden meestal een massieve rubber band. De Ierse veearts John Boyd Dunlop nam in 1888 een luchtdichte rubber slang als band voor de fiets van zijn zoontje, die fietsen wel leuk vond, maar altijd pijn aan zijn gat had. Met de opgepompte holle rubber band kon het ventje veel prettiger rijden. Om te voorkomen dat de band telkens stuk stootte, bedacht Dunlop er een canvas overtrek omheen: de buitenband. Technische problemen die vervolgens opgelost moesten worden, waren het ventiel, en de manier waarop de band op de velg bevestigd moest worden. Maar omdat het rijden met een luchtband zo ongelofelijk veel lekkerder ging dan met een massieve band, geloofden heel wat rubber-ondernemingen in de mogelijkheden van de luchtband.
Dat was ook al omdat rond 1890 de eerste auto’s op straat verschenen, en de luchtband betekende voor de auto behalve rijcomfort ook hogere snelheid en zuiniger rijden. Dunlop zelf werd een grote bandenondernemer, in Frankrijk werd pionierswerk verricht door Michelin (die de gemakkelijk afneembare band ontwikkeld heeft), Englebert in België, Pirelli in Italië, enzovoort.
Pirelli heeft voor de fiets een belangrijke ontwikkeling gedaan: ze hebben bedacht dat je de buitenband gewoon op de velg kon vastlijmen, met een soort lijm die niet keihard werd maar alleen steeds taaier. Pirelli naaide de binnenband in de buitenband, en lijmde hem op een (houten) velg. Bij een lekke band kon je de hele binnen- plus buitenband zo van de velg trekken, en er onderweg een andere opplakken. Thuis moest je dan de buitenband lostornen, de binnenband plakken, en de buitenband dichtnaaien. Dit type band heet ‘tube’ en het wordt door wielrenners nog altijd gebruikt, vooral op de wielerbaan en in de zaalsport (kunstfietsen en fietsvoetbal).
Vervolmaking
In 1900 had de fiets de vorm die hij nu nog heeft. Rond die tijd ontstond het freewheel, zodat je niet constant hoeft door te trappen. Vanwege het freewheel was het ook nodig om een rem op de fiets te maken, omdat je met een fiets met freewheel niet meer op de pedalen kunt afremmen en stoppen. Er was nog praktisch geen autoverkeer, dus je hoefde eigenlijk nooit een ‘noodstop’ te maken (zonder auto’s geen verkeersdoden onder de fietsers!). Er waren vijf verschillende types remmen: bandremmen, velgremmen, terugtrapremmen, contractieremmen en trommelremmen. Bandremmen en contractieremmen worden niet meer toegepast en schijfremmen zijn er later bij gekomen. Ongeveer gelijktijdig met de ontwikkelingen van het freewheel en de remmen ontstonden de versnellingen: derailleurs en versnellingsnaven. In honderd jaar tijd zijn die steeds beter geworden, maar aan het oorspronkelijke idee is niets veranderd.