Fahrrad: Antrieb

Am Fahrrad ein Drehmomentwandler? Bisher war ich der Meinung, der Drehmomentwandler sei ein Ölgetriebe, ähnlich wie die Turbokupplung? Liege ich da falsch?

Im Gegenteil, Herr Most, Sie liegen richtig.
Beim Fahrrad ist der »Drehmomentwandler« im eigentlichen Sinn gemeint: Durch die Kettenübersetzung werden einfach Drehmomente verändert, eben gewandelt. Insofern ist keine extra Einrichtung gemeint.
Wenn Sie sich noch ein bisschen gedulden, werden Sie sich im tec.LEHRRFREUND bald über Strömungskupplungen informieren können. Dort reißen wir auch Ihren Drehmomentwandler an.

Hallo,
wir behandeln das Thema Fahrrad gerade in NWT.
Und ich möchte wissen, bei welchen Ritzel die Antriebskraft am größten ist: beim größten od. beim kleinsten?
Ich bin der Meinung, sie ist beim größten Ritzel am größten. Stimmt dass?
Vielen Dank Joscha

Hallo Joscha,

1. Zuerst müssen Sie unterscheiden zwischen Ritzel und Kettenrad. In der Technik ist ein Ritzel immer ein kleines Zahnrad, im Fall des Fahrrads also das Kettenrad am Hinterrad.
2. Wenn Sie den Antrieb vom Kettenrad auf das Ritzel meinen: Die Kraft Fk am (großen) Kettenrad wird von den Zähnen auf die Kette übertragen. Die Kette überträgt diese gleiche Kraft auf die Zähne des (kleinen) Ritzels (Fr).
3. Am Kettenblatt wirkt ein größeres Drehmoment als am Ritzel, weil der Hebelarm (= Kettenblattradius) größer ist.

Kurz: Die Kraft am großen Kettenrad und die Kraft am kleinen Ritzel sind beide gleich groß.
Zur Erläuterung habe ich Ihnen eine Zeichnung gebastelt und sie an den Beitrag angehängt.

Wieder eine sehr schöne Arbeit, die zeigt dass das Fahrrad zwar sehr lebensnah ist, aber auch sehr schwierig richtig zu behandeln.
Ich bin der Meinung, da es sich auch um ein formschlüssiges Getriebe handelt, keine Drehmomente geändert werden. Es werden nur Drehzahlen und Kräfte geändert mit einer Kombination aus zwei Wellrädern und eines Kettengetriebes.

... nicht ganz: Siehe Skizze “Antwort an Joscha”. Im System Kettengetriebe gilt: Fk mal rk ist ein größeres Drehmoment als Fr (= Fk) mal rr.

Stimmt, da sind gerade meine Gedanken durchgegangen. Na klar nimmt hier beim Kettentrieb das Drehmoment ab und die Drehzahl zu. Ist ja peinlich, ich hätte nichts dagegen den letztenTeil der Meinung zu löschen.

Das hätte ich nicht gedacht!
Sehr gute und einfache Erklärung,
Merci, MfG Chris

Ich hätte gern gewusst:
Warum ist der Antrieb bei allen Fahrräder,ob Europa,
China oder Amerika, immer in Fahrtrichtung RECHTS?

Hallo Herr Schröder!

Ihre Frage finde ich schon deshalb so frappierend, weil sie wahrscheinlich - außer den frühen Fahrradkonstrukteuren - noch nie jemand gestellt hat. Meine Antwort darauf ist nur eine Vermutung, aber ich glaube, sie ist zutreffend.
Der allerbeste Platz für den Antrieb wäre mittig in der Längsachse. Eine kurze Überlegung zeigt: Ein Mittelantrieb hat aus Kostengründen (geteilte Tretlagernabe, Hinterreifen steht im Weg, geteilte Radnabe usw.) keinerlei Chance. Links ginge es natürlich auch. Ich nehme an, dass der Grund für den Rechtsantrieb unser starker Fuß, nämlich der rechte, ist. (Pech für die »Linksfüßer«!). Warum soll man die verlässliche Kraft des eigentlichen Tretfußes noch einmal um die Ecke schicken, wenn es einen direkteren Weg gibt?

Gruß
tec.LEHRERFREUND

Hallo,

ich bin Architekturstudent und wir planen momentan ein Gebäude auf Schienen (Maße ca. 5,5m x 8m). Gibt es eine Möglichkeit dieses Gebäude durch einen mechanischen Antrieb zu bewegen, nur mit der Kraft eines Menschen? Wie verändert sich die Zahnradgröße im Hinblick auf das hohe Gewicht des Gebäudes?
Gibt es eine Möglichkeit das Prinzip des Fahrrads auf diesen größeren Maßstab zu übertragen?

MfG, Anne

Hallo Anne,

Sie konfrontieren mich mit einer speziellen Technik, zu der ich mir noch nie Gedanken gemacht habe.Trotzdem kann ich mir vorstellen, dass sich das Problem auf die Ihnen vorschwebende Weise lösen lässt.
Ich stelle mir vor, dass Sie das Gebäude auf ein Stahlchassis mit Rädern stellen. Dieses müsste ähnlich aufgebaut sein wie das Fahrgestell eines Zugwaggons. Wenn die Räder wälzgelagert sind, liegt der Rollreibungskoeffizient mü bei 0,01., d.h., um 10 Tonnen (=10 000 kg) Gewicht waagrecht zu verschieben, ist eine horizontale Kraft FH = FG x mü = 10 000 kg x 0,01 = 100 kg nötig (bei 20 t wäre es das Doppelte usw.). Schließen Sie an die Räder eine doppelte Kettenübersetzung mit i = 10:1 an, dann müssen Sie, um das Gebäude zu verschieben, eine Handkraft von 10 kg aufwenden. Da normale Fahrradketten nach DIN 8187-1 eine Zugbelastung von 1 000 kg aushalten müssen, wäre Ihr Kettenvorschubsystem von der Festigkeit her in keinem Moment überfordert.
Viel Glück zu Ihrer Konstruktion!

Mit den besten Grüßen
tec.LEHRERFREUND

Wie könnte man die Antriebkraft am Pedalarm ständig messen.

Halo Herr Torgau,

ich zweifle daran, dass eine ständige Pedalkraftmessung einen praktischen Wert haben könnte. Falls Sie daraus die Tretleistung berechnen wollen, kann man sie auch auf einem anderen Weg herausfinden.
Es würde mich freuen, wenn Ihre Frage trotzdem einer unserer Leser beantworten könnte.

Gruß
tec.LEHRERFREUND

Ja bitte. Hier die Anfrage eines Freundes.
In unserem “Climobile” (=pedalgetriebenes Fahrzeug für zwei Personen mit elektrischem Hilfsantrieb) möchten wir die Leistung an den Pedalen messen und damit die elektrische Zusatzleistung regeln. Dazu haben wir uns überlegt die Kraft über die Kettenspannung mit einer Spannrolle mit Kraftsensor zu messen, und die Drehzahl über die Impulse/Zeit an der Tretkurbel. Aus den beiden Messwerten soll dann die Leistung errechnet werden.

Hallo,
Ich hätte gerne gewusst ,wie man bei der Aufgabe b) zur Berechnung von Fk=Mp durch rk auf auf die konkrete Zahl rk=0,09035 gekommen ist und schließlich dann auch auf Fk!In der Aufgabenstellung ist weder rk noch Fr gegeben.!

lg
(Bitte antworten Sie mir schnell,weil ich am Montag eine Arbeit über das Thema schreibe!)

Hallo Anna,

- rk: Das Kettenblatt hat einen (Teilkreis-)Durchmesser von 186,1 mm. Der Radius rk ist die Hälfte davon, also 93,05 mm = 0,09305 m.
- FR: Fr ist dasselbe wie Fk, denn Fk wirkt vorne an der Kette und wird gewissermaßen nach hinten ans Ritzel weitergereicht.
Einverstanden?
Gruß
tec.LEHRERFREUND

Ja,dankeschön.
Aber könnten Sie mir die Aufgabe c),d) & e) noch mal erklären und den Lösungsweg ausführlischer aufschreiben?

Gruß
Anna

Hallo Anna,

wir haben den Lösungsweg nun etwas ausführlicher gestaltet.
Erläuterungen:
zu c)  Der Reifen überträgt, um das Fahrrad vorwärts zu bringen, die Kraft F auf den Boden. Das sich daraus ergebende Abtriebsmoment ist um das Gesamt-Übersetzungsverhältnis kleiner als das Pedalmoment (siehe Aufgabe d)) 

zu e)  Die Übersetzung der Kräfte ergibt am Reifen eine kleinere Kraft als die am Pedal aufgewendete; dafür ist - wurde hier nicht berechnet - die Reifen-Umfangsgeschwindigkeit größer (Goldenen Regel der Mechanik, vergl. tec.LF-Beitrag).
Gruß
tec.LEHRERFREUND

bin selber Lehrer, in Wien…echt super coole Seite!

des taugt ma! super erklärungen.

Hallo,

ich habe eine Frage zum Pedalmoment.
Hängt der Wert des Moments nicht vom Winkel der Tretkurbel ab? Was ist wenn ein Pedal oben und ein Pedal unten steht? Benutzt man dann auch noch den Radius der Tretkurbel oder sind andere Maße von Nöten um das Pedalmoment zu berechnen?

Danke für Ihre Mühe.

Gruß Simon

Hallo Simon,

wir sind in den tec.LF-Skizzen immer von der Pedalstellung ausgegangen, mit der das maximale Drehmoment erreicht wird, also, wenn der Hebelarm a maximal groß ist. Steht das getretene Pedal senkrecht (toter Punkt), dann ist der wirksame Hebelarm Null, d. h. in diesem Zustand ist auch das Pedalmoment Null. Über den toten Punkt hilft die Masse des sich bewegenden Rads hinweg. Der wirksame Hebelarm bildet mit der Pedalkraft einen Winkel von 90°.

Gruß

tec.LEHRERFREUND

Hallo,

ich wollte mal fragen wie denn genau die Kraft am Hinterrad auf dieses uebertragen wird. D.h. wenn ich nicht trete und das Rad nur rollt habe ich nicht das Gefuehl, dass das Fahrrad bremst, wie es ein Auto tun wuerde, wenn ein Gang anliegt (wobei es noch eine Abhaengigkeit vom Gang selbst gibt). Ausserdem drehen sich ja die Zahnraeder nicht mit wenn das Rad nur rollt.

Das ist wahrscheinlich eine ziemlich bloede Frage, aber wuerde mich dennoch interessieren.

Gruss
Gerald

Hallo Gerald,

die Frage ist nicht blöd. Das Bauteil, das das Hinterrad vom Antrieb abkoppelt, wenn man aufhört zu treten, ist der Freilauf, der auch als Überholkupplung bezeichnet wird. Wir hängen an den Beitrag einen solchen Freilauf mit einer kurzen Beschreibung an. 

Gruß
tec.LEHRERFREUND

Hallo,
da werden doch einleitend unter “Lösungen Fahrradantrieb” unter c) F = 11,92 N als Lösung genannt und weiter unten dafür dann 36,67 N errechnet. Wie das? Versteh ich da was falsch oder ist da was falsch dargestellt? Da das alles für mich noch ‘ne ziemlich neue und deshalb wenig vertraute Materie ist, habe ich versucht, das ganze mal akribisch genau nachzurechnen. Mein Ergebnis für F lautet 36,67 N. Die 11,92 sind bei mir das Ergebnis für Mr in Nm! Ich schau da nicht mehr durch.

Gruß Gernot

Hallo Gernot,

Sie blicken schon richtig durch: Der Fehler liegt in der Zusammenfassung der Lösungen. Richtig dargestellt ist es unten in er ausführlichen handschriftlichen Lösung mit Skizzen.
Die Fehlerteufel in Lösung c) ist ausgemerzt.

Gruß
tec.LEHRERFREUND

Hallo,
die eingeleitete Kraft in die Tretkurbel ist sicher beim Anfahren viel zu gering. Davon ausgehend, dass mein Nachbar 150Kg wiegt und beim Anfahren mit dem Fahrrad sich nicht am Lenker runter zieht. 150Kg entsprechen etwa 150 Kp, 1kp entsprechen ungefähr 9,81N. 9,81x150=1471,5N oder habe ich mich da schon das erste mal verrechnet?
Selbstverständlich im Idealfall so die Tretkurbel wagerecht steht.
Diese hohe Kraft kann bei schnellerer Fahrt nicht mehr eingeleitet werden, da das Körpergewicht nicht so schnell zur Erde will.
Die mittlere oder durchschnittliche Krafteinleitung an der Kurbel ist geringer, da die Kurbel in verschiedenen Winkeln diese hohe Kraft nicht mehr einleitet. Die tatsächlich eingeleitete momentane Kraft ist dann nur noch der resultierende Vektor.
Die 175N können nur eine Rückrechnung aus dem Gesamtenergieverbrauch einer zurück gelegten Distanz sein. Siehe www.nanokultur.de. Bei einer Dimensionierung der Bauteile und deren Belastungsberechnung ginge ich von wesentlich höheren Werten aus.

Hallo Horst,

die Rechnung wurde nicht in der Absicht gemacht, eine Maximalsituation darzustellen, z. B. das Anfahren eines Schwergewichts am Berg. Dafür wären 175 N tatsächlich ordentlich untertrieben. Man könnte sich ja auch das Anfahren oder Treten auf leicht abschüssiger Straße vorstellen - dann wären 175 N Tretkraft angebracht.
Es ging hier einfach um die Darstellung der mathematischen Zusammenhänge am Gesamtantrieb.
Zur Krafteinheit Kilopond: Es wurde 1978 in Deutschland abgeschafft und durch das Newton ersetzt. Ihre Umrechnung war aber korrekt.

Gruß
tec.lehrerfreund

Hallo zusammen,

wie kann ich die Lagerkräfte A und B bei einem Tretlager berechnen?

Danke für die schnelle Antwort.

Hallo BB lehrerfreund,

wenn man das Gesamtsystem Tretlager - Kettenrad - Tretkurbel betrachtet, ist die Ermittlung der Lagerkräfte komplizierter als man annehmen möchte. Hier spielen Kräftepaare eine besondere Rolle.
Wir werden dem Fall deshalb einen speziellen Beitrag widmen. Dafür müssen Sie sich aber noch ein paar Tage gedulden.

Gruß
tec.LEHRERFREUND

Hallo tec.LEHRERFREUND,

danke für Ihre Nachricht.
Ich bin sehr gespannt, wie die Lösung aussehen wird!

Gruß
BB lehrerfreund