Im Berggang (Bild 1 und 2) wird das Hohlrad bis an die ... - Christiani
Im Berggang (Bild 1 und 2) wird das Hohlrad bis an die ... - Christiani
Im Berggang (Bild 1 und 2) wird das Hohlrad bis an die ... - Christiani
Erfolgreiche ePaper selbst erstellen
Machen Sie aus Ihren PDF Publikationen ein blätterbares Flipbook mit unserer einzigartigen Google optimierten e-Paper Software.
4<br />
82<br />
<strong>Im</strong> <strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong> (<strong>Bild</strong> 1 <strong>und</strong> 2) <strong>wird</strong> <strong>das</strong> <strong>Hohlrad</strong> <strong>bis</strong> <strong>an</strong><br />
<strong>die</strong> Pl<strong>an</strong>seite des Antreibers geschoben. Die Sperrklinken<br />
werden über <strong>die</strong> erste Klinkenverzahnung der<br />
Nabenhülse geschoben <strong>und</strong> kommen somit nicht zur<br />
Wirkung.<br />
Der Kraftverlauf erfolgt jetzt über <strong>das</strong> <strong>Hohlrad</strong>, den<br />
Pl<strong>an</strong>etenträger, Bremskonus <strong>und</strong> Sperrklinken auf<br />
<strong>die</strong> zweite Verzahnung der Nabenhülse. Die Übersetzung<br />
des Pl<strong>an</strong>etengetriebes bewirkt jetzt eine Verminderung<br />
der Drehzahl.<br />
<strong>Im</strong> Normalg<strong>an</strong>g (<strong>Bild</strong> 3) greift <strong>die</strong> kleine Verzahnung<br />
des Kupplungsrades in <strong>die</strong> entsprechende Kupplungsverzahnung<br />
des <strong>Hohlrad</strong>es.<br />
Der Antrieb erfolgt nun direkt (im Verhältnis 1 : 1) über<br />
<strong>die</strong> <strong>Hohlrad</strong>sperrklinken auf <strong>die</strong> Nabenhülse. Über<br />
<strong>die</strong> Verzahnung des <strong>Hohlrad</strong>es <strong>wird</strong> <strong>das</strong> Getriebe leer<br />
mitgenommen <strong>und</strong> kommt so nicht zur Wirkung.<br />
Nabenhülse<br />
<strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong><br />
Abtrieb Bremskonus- Pl<strong>an</strong>etenrad <strong>Hohlrad</strong> <strong>Hohlrad</strong>sperrklinkesperrklinke<br />
<strong>Hohlrad</strong>,<br />
Antrieb<br />
4 Antrieb<br />
Pl<strong>an</strong>etenträger dreht l<strong>an</strong>gsamer,<br />
Abtrieb<br />
<strong>Bild</strong> 1: <strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong> bei einer Dreig<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
(SRAM)<br />
Antrieb Ritzel<br />
Antreiber<br />
Pl<strong>an</strong>etenträger Bremskonus Sonnenrad Mitnehmerscheibe Kupplungsrad Schubklotz Zugst<strong>an</strong>ge Hohlachse<br />
<strong>Bild</strong> 2: Kraftverlauf beim <strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong> der Dreig<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
Nabenhülse Bremskonus- Pl<strong>an</strong>etenrad <strong>Hohlrad</strong> <strong>Hohlrad</strong>sperrklinkesperrklinke<br />
Abtrieb Antrieb Ritzel<br />
Pl<strong>an</strong>etenträger Bremskonus Sonnenrad Mitnehmerscheibe Kupplungsrad Schubklotz Zugst<strong>an</strong>ge<br />
<strong>Bild</strong> 3: Kraftverlauf beim Normalg<strong>an</strong>g der Dreig<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
Antreiber<br />
Hohlachse
4 Antrieb<br />
Bremsm<strong>an</strong>tel Sperrklinken<br />
Nabenhülse Stufenpl<strong>an</strong>etenrad <strong>Hohlrad</strong><br />
Bremskonus Zugklotz Sonne 1 Pl<strong>an</strong>etenträger<br />
<strong>Bild</strong> 1: Kraftverlauf beim großen <strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong> der Fünfg<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
Beim Rückwärtstreten nimmt <strong>das</strong> Fünfg<strong>an</strong>g-Pl<strong>an</strong>etengetriebe<br />
<strong>die</strong> Bremsstellung ein. Dabei <strong>wird</strong> der<br />
Bremskonus über <strong>das</strong> Bewegungsgewinde des Pl<strong>an</strong>etenträgers<br />
in den Konus des zweiteiligen Bremsm<strong>an</strong>tels<br />
gedrückt <strong>und</strong> schiebt ihn nach links auf <strong>die</strong><br />
konische Fläche des Hebelkonus. Die beiden Hälften<br />
des Bremsm<strong>an</strong>tels werden gespreizt <strong>und</strong> pressen<br />
sich gegen den Bremszylinder der Nabenhülse.<br />
Das Bremsmoment ist vom eingelegten G<strong>an</strong>g abhängig.<br />
Es ist im <strong>Bergg<strong>an</strong>g</strong> am größten – was nicht im<br />
Interesse des Fahrers ist.<br />
Vierg<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
Bei der Vierg<strong>an</strong>gnabe von Shim<strong>an</strong>o <strong>wird</strong> in allen vier<br />
Gängen der Pl<strong>an</strong>etenträger <strong>an</strong>getrieben. <strong>Im</strong> ersten<br />
G<strong>an</strong>g (Normalg<strong>an</strong>g) ist <strong>das</strong> Getriebe direkt übersetzt:<br />
Der Pl<strong>an</strong>etenträger <strong>wird</strong> <strong>an</strong>- <strong>und</strong> abgetrieben. Die folgenden<br />
drei Gänge sind Schnellgänge, bei denen <strong>das</strong><br />
<strong>Hohlrad</strong> <strong>die</strong> Nabe <strong>an</strong>treibt. Beim Schalten werden<br />
nachein<strong>an</strong>der unterschiedlich große Sonnenräder<br />
auf der Achse festgesetzt (<strong>Bild</strong> 2).<br />
Siebeng<strong>an</strong>g-Nabenschaltung<br />
Nach dem gleichen Schema der Fünfg<strong>an</strong>gnaben<br />
sind <strong>die</strong> Siebeng<strong>an</strong>g-Naben von Sachs/SRAM <strong>und</strong><br />
Sturmey-Archer konzipiert (<strong>Bild</strong> 1, Seite 86). Jedoch<br />
sind hier drei Sonnenräder mit den dazugehörigen<br />
Pl<strong>an</strong>etenrädern im Einsatz. Das Getriebe liefert neben<br />
einen Normalg<strong>an</strong>g drei Übersetzungen ins L<strong>an</strong>gsame<br />
<strong>und</strong> drei Übersetzungen ins Schnelle.<br />
Bei der Siebeng<strong>an</strong>g-Nabenschaltung von Shim<strong>an</strong>o<br />
sind zwei Pl<strong>an</strong>etengetriebe mit je zwei Sonnenrädern<br />
hinterein<strong>an</strong>der geschaltet. Hier entfällt der Normalg<strong>an</strong>g,<br />
da <strong>die</strong>ser fast dem vierten G<strong>an</strong>g entspricht.<br />
In <strong>Bild</strong> 2, Seite 86 ist der Aufbau der Achtg<strong>an</strong>g-<br />
Nabenschaltung von Shim<strong>an</strong>o dargestellt.<br />
Kupplungsrad<br />
Ritzel<br />
Antreiber<br />
<strong>Bild</strong> 2: Vierg<strong>an</strong>g-Nabenschaltung von Shim<strong>an</strong>o<br />
Die Gründe, warum Sportradler (selten) mit Nabenschaltungen<br />
fahren, sondern Kettenschaltungen<br />
bevorzugen, sind:<br />
● Nabenschaltungen haben relativ große G<strong>an</strong>gsprünge<br />
(siehe Kapitel 11.18).<br />
● Nabenschaltungen widerstehen auf Dauer nicht<br />
den hohen Pedalkräften.<br />
● Nabenschaltungen haben einen um etwa 6 %<br />
schlechteren Wirkungsgrad als Kettenschaltungen.<br />
● Bedingt durch dünne Speichenfl<strong>an</strong>sche kommt es<br />
bei einigen Nabenschaltungen häufiger zum Speichenbruch.<br />
85<br />
4
20<br />
328<br />
Übungsaufgabe Federung<br />
20 Anh<strong>an</strong>g<br />
Die Fahreigenschaften <strong>und</strong> der Komfort eines Fahrrads können durch eine Federung verbessert werden. Notwendige<br />
Voraussetzungen für <strong>die</strong> Funktion einer Federung sind geringe ungefederte Massen <strong>und</strong> genügend<br />
nachgiebige (weiche) Federn. Unter <strong>die</strong>sen Umständen k<strong>an</strong>n <strong>die</strong> Federung optimal arbeiten.<br />
Der Einfederweg k<strong>an</strong>n zu einem Sicherheitsrisiko werden, wenn sich <strong>das</strong> Tretlager zu stark absenkt (hT in<br />
<strong>Bild</strong> 1, Seite 329). Üblicherweise <strong>wird</strong> <strong>die</strong>ser Problematik durch einen End<strong>an</strong>schlag in der Federgabel begegnet.<br />
Gegeben ist <strong>die</strong> Weg-Kraft-Kennlinie einer Federgabel (<strong>Bild</strong> 1). Die Horizontalachse (x-Achse) entspricht dem<br />
Einfederweg. Eine Auslenkung = 0 mm bedeutet unbelastet, eine Auslenkung > 0 mm belastet. Auf der Vertikalachse<br />
(y-Achse) ist <strong>die</strong> dazugehörige Kraft aufgezeichnet.<br />
Kraft y<br />
1600<br />
N<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
0<br />
EA<br />
0 20 40 60 80 mm 120<br />
Auslenkung x<br />
<strong>Bild</strong> 1: Weg-Kraft-Kennlinie einer Federgabel<br />
Der End<strong>an</strong>schlag EA begrenzt den Ausfederweg, der<br />
End<strong>an</strong>schlag EE den Einfederweg.<br />
Die Kennlinie der Federgabel gliedert sich in drei<br />
Bereiche. <strong>Im</strong> linken <strong>und</strong> rechten Teil lassen <strong>die</strong> End<strong>an</strong>schläge<br />
<strong>die</strong> Kennlinie steil ausfallen.<br />
<strong>Im</strong> mittleren Teil befindet sich der Arbeitsbereich mit<br />
einem vorteilhaft flachen Kurvenverlauf.<br />
Auch <strong>die</strong> Reifen senken sich mit zunehmender Radlast<br />
ab. Die Weg-Kraft-Kennlinien (<strong>Bild</strong> 2) zeigen <strong>die</strong>sen<br />
Zusammenh<strong>an</strong>g. Es wurde <strong>die</strong> Aufst<strong>an</strong>dskraft<br />
über der Absenkung der Radachse aufgezeichnet,<br />
wobei mit einem Reifendruck von 2 bar <strong>und</strong> 4 bar gemessen<br />
wurde.<br />
Aufst<strong>an</strong>dskraft<br />
1800<br />
N<br />
1400<br />
1200<br />
1000<br />
800<br />
600<br />
400<br />
200<br />
EE<br />
4 bar<br />
2 bar<br />
0<br />
0 2 4 6 8 10 12 mm 16<br />
Absenkung<br />
<strong>Bild</strong> 2: Weg-Kraft-Kennlinie eines Reifens 50 x 559<br />
Aufgabe:<br />
Untersuchen Sie <strong>die</strong> Situation eines vorn gefederten Fahrrades (<strong>Bild</strong> 1, Seite 329) im unbeladenen, gebremsten<br />
<strong>und</strong> rollenden Zust<strong>an</strong>d.
20 Anh<strong>an</strong>g<br />
NuVinci-Nabenschaltung<br />
Die NuVinci-Nabe ist eine stufenlose Getriebenabe<br />
des amerik<strong>an</strong>ischen Herstellers Falbrook. Sie hat<br />
eine Gesamtkapazität von 350 % <strong>und</strong> wiegt ca. 4,3 kg.<br />
Die Nabe <strong>wird</strong> über einen Drehgriffschalter geschaltet<br />
<strong>und</strong> ist für den Einsatz <strong>an</strong> Alltagsrädern vorgesehen<br />
(<strong>Bild</strong> 1).<br />
<strong>Bild</strong> 1: NuVincy-Nabe mit Drehgriffschalter<br />
Die NuVinci-Nabe arbeitet wie alle Nabenschaltungen<br />
als Pl<strong>an</strong>etengetriebe, <strong>das</strong> aber nicht aus Zahnrädern,<br />
sondern aus Kugeln <strong>und</strong> Kugellaufbahnen<br />
aufgebaut ist (<strong>Bild</strong> 2). Die Verbindung zwischen den<br />
Getriebebauteilen erfolgt nicht formschlüssig wie bei<br />
Zahnradgetrieben, sondern kraftschlüssig, wobei ein<br />
spezielles Hydrauliköl in der Nabe den Schlupf zwischen<br />
den Kugeln <strong>und</strong> Kugellaufbahnen verhindert.<br />
<strong>Bild</strong> 2: Schnittbild NuVincy-Nabe<br />
Durch Betätigung des Drehgriffschalters werden <strong>die</strong><br />
Lagerachsen der Kugeln schräg gestellt. Die Kugeln<br />
entsprechen den Pl<strong>an</strong>etenrädern <strong>und</strong> <strong>die</strong> Lagerachsen<br />
den Pl<strong>an</strong>etenradachsen des normalen Zahnrad-<br />
Pl<strong>an</strong>etengetriebes. Durch <strong>die</strong> Schrägstellung verändert<br />
m<strong>an</strong> den wirksamen Umf<strong>an</strong>g der Kugel, so als<br />
würde m<strong>an</strong> ein Zahnrad mit einer <strong>an</strong>deren Zähnezahl<br />
verwenden.<br />
a)<br />
b)<br />
c)<br />
<strong>Bild</strong> 3: Schrägstellung der Kugelachsen<br />
a) Übersetzung ins L<strong>an</strong>gsame<br />
b) Direkte Übersetzung<br />
c) Übersetzung ins Schnelle<br />
r i<br />
r i<br />
r i<br />
Ist <strong>die</strong> Kugelachse geneigt (<strong>Bild</strong> 3 a), übersetzt der<br />
linke Teil des Getriebes mit dem großen wirksamen<br />
Kugelradius ri stark ins L<strong>an</strong>gsame <strong>und</strong> der rechte Teil<br />
mit dem kleinen wirksamen Kugelradius ra schwach<br />
ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung ist eine Übersetzung<br />
ins L<strong>an</strong>gsame.<br />
Steht <strong>die</strong> Kugelachse waagerecht (<strong>Bild</strong> 3 b), übersetzt<br />
der linke Teil des Getriebes genauso stark ins L<strong>an</strong>gsame<br />
wie der rechte ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung<br />
ist 1 : 1.<br />
Ist <strong>die</strong> Kugelachse geneigt (<strong>Bild</strong> 3 c), übersetzt der<br />
linke Teil des Getriebes mit dem kleinen wirksamen<br />
Kugelradius ri schwach ins L<strong>an</strong>gsame <strong>und</strong> der rechte<br />
Teil mit dem großen wirksamen Kugelradius ra stark<br />
ins Schnelle. Die Gesamtübersetzung ist eine Übersetzung<br />
ins Schnelle.<br />
Durch <strong>das</strong> Schrägstellen der Kugelachsen werden<br />
stufenlos alle möglichen Übersetzungen durchlaufen.<br />
r a<br />
r a<br />
r a<br />
341<br />
20
20 Anh<strong>an</strong>g<br />
Messblatt Fahrrad<br />
1 Reifen-/Felgendurchmesser nach ETRTO<br />
2 Rahmenhöhe 1<br />
3a Sitzrohrlänge<br />
3b Sitzrohr-Überst<strong>an</strong>d<br />
4 Rahmenlänge<br />
5 St<strong>an</strong>d-Over-Maß<br />
6 Lenkrohrwinkel, Lenkkopfwinkel<br />
7 Sattelüberst<strong>an</strong>d<br />
8 Sattelhöhe, Sitzhöhe<br />
9 Sattelrückstellung<br />
10 Vorbaulänge<br />
11 Lenkerausladung<br />
12 Lenkerhöhe<br />
8<br />
2<br />
3a<br />
7<br />
3b<br />
13<br />
9<br />
13 Sitzrohrwinkel<br />
14 Radst<strong>an</strong>d<br />
15 Hinterbaulänge<br />
16 Vorderbaulänge<br />
17 Nachlauf<br />
21<br />
20 19<br />
15 16<br />
14<br />
18 Gabelversatz, Gabelvorbiegung<br />
19 Fußfreiheit 2<br />
20 Tretkurbellänge<br />
21 Tretlagerhöhe<br />
22 Tretlager-Tiefg<strong>an</strong>g<br />
4<br />
Zähnezahl Kettenblätter<br />
Zähnezahl Ritzel<br />
Gewicht Fahrrad<br />
1 Mitte Tretlager – Oberk<strong>an</strong>te Steuerrohr (waagerecht auf den Schnittpunkt mit der Sitzrohrlinie übertragen)<br />
2 Nach DIN EN bei ungünstigster Lenker-/Kurbelstellung gemessen<br />
Weitere Daten sind:<br />
Steuerkopflänge, Gabelschaftlänge, Steuersatzgröße, Steuersatzsystem, Vorbausystem, Federweg hinten,<br />
Federweg vorn, Federhärte vorderes <strong>und</strong> hinteres Federelement, Federelementlänge, Federelement-Einbaubreite,<br />
Übersetzungsverhältnis der Federung, Tretlagerbreite, Lenkerbreite, Hinterbaubreite, Kettenstrebenlänge<br />
10 11<br />
6<br />
18<br />
17<br />
12<br />
22<br />
1<br />
5<br />
385<br />
20
Change language