De fiets is voortdurend veranderd, vertelt Tim Vogel (58), technisch adviseur van Schaeffler. „De eerste fietsen hadden trappers aan het grote sturende voorwiel. Heel onhandig. Je kwam er slecht mee op gang, en eenmaal op snelheid moest je veel te hard trappen.”

Een stap in de goede richting was de uitvinding van de fietsketting. „Daarmee kon een beweging worden overgebracht naar het niet-sturende achterwiel. Het grote voordeel hiervan was een comfortabele, prettige zit, terwijl je benen bij het bewegen veel kracht kunnen leveren.”

Door de jaren heen kwamen fabrikanten met variaties op de ketting: een getande riem of een as van de trappers naar het achterwiel, een zogeheten cardanas. Deze overbrengingen kenden allemaal hun gebreken. Een ketting of riem kan breken. En ze hebben op hun tijd onderhoud nodig.

De technici van Schaeffler uit Barneveld zien mogelijkheden om de fiets verder te verbeteren, zonder de nadelen van de huidige vormen van fietsaandrijving. Wat ook meehelpt, is de techniek van de populaire e-bike, weet Vogel. „Maar deze heeft nog steeds een ketting en versnellingen die onderhoud behoeven. De elektromotor is vooral ondersteunend.”

Generator

Het bracht Schaeffler op het idee van de Free Drive: een fietsaandrijving zonder ketting, getande riem of cardanas. Tussen de trappers zit geen tandwiel, maar een generator die elektrische stroom opwekt tijdens het trappen.

De generator levert via een draad door het frame direct stroom aan de elektromotor. Deze is geïntegreerd in het achterwiel. Het teveel aan energie wordt opgeslagen in de accu. Een vaste overbrenging tussen de trappers en het achterwiel is daarmee verdwenen. „Het is bike-by-wire: fietsen via een draadje”, zegt Vogel met een glimlach.

Hij pakt er een PowerPointpresentatie bij. Een van de slides laat het binnenste van de generator zien. Versnellingen ontbreken, evenals een tandwiel, ketting of getande riem. Die zijn ook niet meer nodig.

De trapsnelheid maakt niet veel meer uit voor de snelheid waarmee de fietser vooruit komt. Die bepaalt zelf hoe snel hij wil trappen. „De meeste mensen vinden een trapfrequentie van 60 tot 70 omwentelingen per minuut prettig”, weet Vogel. „Maar als je liever sneller trapt, kan dat ook. Met het Free Drive-systeem is het zelfs mogelijk om een continu variabele transmissie, een cvt-automaat, te realiseren.”

Rendement

Het rendement van de Free Drive ligt wel iets lager dan van een nieuwe fiets met een ketting of een riem. Maar dat is niet erg. „Alleen je accu gaat er iets sneller van leeg”, verklaart Vogel. Bike-by-wire vereist namelijk twee keer een omzetting van energie: van een trapbeweging naar elektrische stroom, en van elektrische stroom naar een draaiend wiel.

Bij een ketting of riem heb je een directe mechanische overbrenging. Bij een nieuwe fiets ligt het rendement van een ketting- of riemaandrijving daardoor wat hoger. Vogel: „Een ketting vervuilt na verloop van tijd. Daardoor kan het rendement kelderen van 95 naar 70 procent. Een mechanische aandrijving heeft daarom geregeld onderhoud nodig.”

Het Free Drive-systeem is in principe onderhoudsvrij en houdt een constant rendement, vervolgt Vogel. „Het fietsgevoel is gelijk aan het rijden op een gewone fiets.”

Cargobike

Een fiets met een Free Drive-aandrijving zou ook zonder te trappen kunnen rijden, maar dat mag niet volgens de Nederlandse verkeerswet, want dan is het een brommer. De fiets moet dan achterop een verzekeringsplaatje krijgen, de fietser moet een helm op en hij moet een bromfietscertificaat hebben. „Dat wilden wij voorkomen”, legt Vogel uit. „Een fiets met het Free Drive-systeem is geclassificeerd als e-bike. Dan hoef je niet aan de eisen voor een brommer te voldoen.”

Met het Free Drive-systeem hebben fabrikanten veel meer vrijheid om designers los te laten op het ontwerp van cargobikes. „Ik heb daar mooie voorbeelden van gezien. Ook de klassieke vorm van de gewone fiets kan met Free Drive helemaal op de schop.”

Op de gewone fiets zal Free Drive echter niet direct worden toegepast, verwacht Vogel. „Vooral cargobikes in stedelijke gebieden en driewielige fietsen voor lichamelijk beperkten zullen ermee worden uitgerust. De huidige drie- of vierwielige vrachtfietsen hebben lange riemen of kettingen nodig. Dat levert wel eens technische hobbels op. Met Free Drive zijn die problemen verdwenen. Vooralsnog ervaren we dat fabrikanten veel interesse hebben.”

Experimenteren

Verschillende gerenommeerde fietsfabrikanten experimenteren al met Free Drive. Schaeffler hoopt in het tweede kwartaal van volgend jaar het systeem in serieproductie te nemen.