Projekt-/Abschlussarbeit:

Antriebsstrangauslegung für ein Fahrrad am Beispiel eines Liegedreirads.

Überführung der in der Automobilbranche üblichen genutzten Vorgehensweise.

 

Heutzutage gibt es ausgereifte und erprobte Methoden zur Auslegung von Antriebssträngen für Fahrzeuge aller Art mit Ausnahme von Fahrrädern. Bisher wurden noch keine genaueren Vorgehensweisen zur Antriebsstrangauslegung bei Fahrrädern ermittelt und niedergeschrieben. Besonders im Automobilsektor wird viel Aufwand betrieben, um einen ausgeklügelten Antriebsstrang für die speziellen Anforderungen bestimmter Kraftfahrzeuge zu entwickeln. Anhand dieser bereits existierenden Methoden müsste es möglich sein, diese auf ein Fahrrad zu übertragen. An dieser Stelle knüpft die Bachelorthesis an. Im Rahmen der Abschlussarbeit kann somit eine Aussage darüber getroffen werden, ob die Übertragung der Techniken aus dem Automobilbereich möglich sind.

Zur Bewältigung der Aufgabe, startet die Antriebsstrangauslegung mit der Entscheidung in der Entwicklungsphase, welche Anforderungen an das Fahrrad gestellt werden. Maximalgeschwindigkeit, Steigeigenschaften und Beschleunigung sind die wesentlichen Merkmale, die bei der Auslegung eine Rolle spielen. Desweiteren muss die Laufradgröße [Kap. 5] mit einbezogen werden. Die Laufradgröße hat in Kombination mit der Übersetzung einen direkten Einfluss auf die Geschwindigkeiten, die mit dem Fahrrad erzielt werden können.


Stehen die gewünschten Eigenschaften fest, kommt die Betrachtung und Einhaltung der menschlichen Leistungsfähigkeit [Kap. 6] sowie Anatomie hinzu. Hierbei ist es wichtig zu wissen, welche Leistungen beziehungsweise Trittfrequenzen die spätere Zielgruppe aufbringen kann, um den Kunden nicht zu überlasten.

Im Anschluss ist eine Analyse der einzelnen Widerstandskräfte (Roll- und Luftwiderstand) durch den Ausrollversuch [Kap. 7] nötig. Hierbei stellt sich die benötigte Zugkraft heraus, die für Konstantfahrten erforderlich ist. Sind die einzelnen Widerstandskräfte erfasst, wird der Antrieb genauer analysiert. Ein wichtiges Kriterium, ist die Ermittlung des Gesamtwirkungsgrades des Kettentriebs [Kap. 8] in den einzelnen Gängen. Die abgegebene Leistung kann mit einem Leistungsprüfstand ermittelt werden. Die aufgebrachte Leistung wird an den Pedalen abgenommen.


Auf Basis der gesammelten relevanten Daten erfolgt die Berechnung [Kap. 9], alle Erkenntnisse aus den vorangegangen Versuchen und Überlegungen fließen dabei mit ein. Die oben erwähnten Fahrradeigenschaften bilden die Eckpfeiler der Berechnung. Für jeden Eckpfeiler werden die Schubkräfte auf das Pedal und somit die eingebrachte Leistung in Anbetracht der anatomisch möglichen Leistungsfähigkeit errechnet und bewertet. Daraus folgen die benötigten Übersetzungen, die die Spreizung des Getriebes und Abstufungen festlegen. Um abschließend noch einmal die erforderlichen Übersetzungen für Konstantfahrten und Steigungen zu veranschaulichen, werden die Zukraftbedarfsdiagramme [Kap. 10] gebildet. Somit kann eine Aussage über die Leistungsfähigkeit des Antriebes getroffen und dementsprechend angepasst werden.


Text und Graphik: Florian Hülsebusch

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