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Nabenschaltungstheorie: Unterschied zwischen den Versionen

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Nabenschaltungstheorie (Quelltext anzeigen)

Version vom 3. Dezember 2019, 08:09 Uhr

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Zusätzlich haben Lager noch Widerstand.
Des weiteren gibt es Lager die Widerstand aufbringen.
* Die Planetenräder machen eine Umdrehung um ihre Achse, die durch tagentiale Kräfte durch das Drehmoment des Mitnehmers auf dem Achsenradius vorgespannt sind. Andere Kräfte heben sich mehr oder weniger durch Symmetrie auf, weil jedes Planetenrad sowohl das Sonnenrad als auch das Hohlrad an gegenüberliegenden Stellen berührt.
* Das Konuslager zwischen Achse und Nabenkörper auf der linken Seite trägt etwa die Hälfte des Gewichts auf das Hinterrad und ein wenig der Kettenzugkräfte; der Nabenkörper bewegt sich mit der Geschwindigkeit der ausgehenden Bewegung - das ist 1 <sup>1</sup>/<sub>3</sub> der Geschwindigkeit des Mitnehmers.
* Das kleinere (außenliegende) Konuslager der rechten Seite bewegt sich mit der Geschwindigkeit des Mitnehmers und trägt ebenfalls etwa die Hälfte des Gewichts auf dem Hinterrad und den Großteil der Kettenzugkräfte.
* Das größere (innenliegende) Konuslager auf der rechten Seite zwischen Mitnehmer und Nabenkörper bewegt sich relativ zum Mitnehmer mit nur etwa <sup>1</sup>/<sub>3</sub> der Geschwindigkeit. Es hat jedoch einen großen Durchmesser, was die lineare Geschwindigkeit zwischen den Lagerschalen erhöht. Dieses Lager trägt ebenfalls etwa die Hälfte des Gewichts auf dem Hinterrad und es werden Biegekräfte durch Gewicht und Kettenzug auf es ausgeübt. Dieses Lager hat kleinere Lagerkugeln als das Kugellager auf der Achse (<sup>3</sup>/<sub>16</sub> statt <sup>1</sup>/<sub>4</sub> Zoll).


*    The planet gears make one turn around their axles, which are loaded by the tangential force resulting from torque from the driver at the axles’ radius. Other forces more or less cancel due to symmetry, with each planet gear contacting the sun gear and ring gear at two locations opposite one another.
*    The cup-and-cone ball bearing between axle and hub shell at the left side bears about ½ the weight load on the rear wheel and little of the pull from the drive chain; the hub shell turns at the output rate, 1 1/3 the rate of the driver.
*    The smaller (outboard) cup-and-cone ball bearing on the right turns at the rate of the driver, and bears about ½ the weight load on the rear wheel, as well as a most of the pull of the drive chain.
*    The larger (inboard) cup-and-cone ball bearing on the right, between the driver and the hub shell, is in relative motion at 1/3 the rate of the driver but has a larger diameter, increasing the linear speed between its races. This bearing also bears about ½ the weight load on the rear wheel, and a bending load due to that weight and the pull of the chain. This bearing uses smaller bearing balls than the axle bearings, 3/16 inch rather than 1/4 inch.


The gears and bearings, then, add some drag compared with a single-speed system, but on the other hand, an internal-gear hub does not have drag from the chain's running over derailer pulleys or from chain misalignment.
Die Zahnräder und Lager fügen noch Widerstand im Vergleich zu einem [[Singlespeed]]antrieb hinzu. Dagegen hat eine Nabenschaltung keinen Zusätzlichen Widerstand durch das Umlaufen von Umlenkrollen oder durch falsch eingestellte Ketten zu ertragen.


Research has shown internal hubs to be somewhat less efficient than derailer gearing, but they make up for that in urban cycling with their ease and speed of shifting. The direct-drive middle gear of an internal hub should in theory be very efficient, because power is transmitted directly to the hub shell. In practice, this gear does not always prove to be much more efficient than the others, for reasons not yet determined.
Untersuchungen haben gezeigt, dass Nabenschaltungen etwas weniger effizient arbeiten als Kettenschaltungssysteme. Allerdings machen sie diesen Nachteil im Stadtverkehr  durch leichte und schnelle Schaltvorgänge wieder wett. Der direktübersetzte mittlere Gang einer Nabenschaltung ist in der Theorie sehr effizient, weil die Kräfte direkt auf den Nabenkörper übertragen werden. In der Praxis ist dieser Gang nicht unbedingt effizienter als die anderen Gänge. Dieser Umstand ist noch nicht wirklich ergründet.


Older internal hubs, as well as the Rohloff and the Shimano 11-speed, use light machine oil for lubrication, keeping drag low. Many newer hubs have more than one gearing stage, and use grease, making them less efficient.
Ältere Nabneschaltungen - genauso wie die Rohloff Speedhub 500/14 und die Shimano Elfgang-Nabe - haben Ölschmierung, was den Widerstand gering hält. Viele neuere Naben mit mehr als einer Stufe, die mit fett geschmiert werden, sind weniger effizient.


A comprehensive study of internal-gear hub efficiency was conducted by Dr. Chester Kyle and Frank Berto, and published in the journal Human Power, issue #52. It makes an interesting comparison with the examination of derailer-gearing efficiency in issues 50 and 51. Efficiency increases as chain tension or applied power increases. Kyle and Berto show lower efficiency than manufacturers claim – though it is still impressive – for the Rohloff hub. For derailer gearing, the results in issue 50, showing lower efficiency for smaller sprockets, are overturned in issue 51, when recalculated to apply to the same power, at the same wheel rpm.
A comprehensive study of internal-gear hub efficiency was conducted by Dr. Chester Kyle and Frank Berto, and published in the journal Human Power, issue #52. It makes an interesting comparison with the examination of derailer-gearing efficiency in issues 50 and 51. Efficiency increases as chain tension or applied power increases. Kyle and Berto show lower efficiency than manufacturers claim – though it is still impressive – for the Rohloff hub. For derailer gearing, the results in issue 50, showing lower efficiency for smaller sprockets, are overturned in issue 51, when recalculated to apply to the same power, at the same wheel rpm.
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