Übersetzungen für den Cyclone Kettenantrieb

Bei der Auswahl der Schaltung lohnt es sich, die Entfaltung der marktgängigen Schaltnaben
genauer anzusehen, wenn es preiswerter sein soll als die Rohloff Speedhub.
Bei http://www.velophil.de/index.php?id=113 findet man diesen nützlichen "Rechner"



Zur Abschätzung der nutzbaren Geschwindigkeitsbereiche müssen die Wegstrecken
noch mit der Anzahl der Kurbelumdrehungen pro Stunde multipliziert werden.
Die Kadenz , die Kurbelumdrehungen pro Minute, bei der "Man" sich wohl fühlt und
Druck auf die Pedale bringt ist aber sehr unterschiedlich. Solange man ohne
Hilfsantrieb radelt kann man je nach Laune und Streckenbeschaffenheit den Gang
wählen. Wenn aber der Hilfsmotor auf die Kette wirkt hat man einen "Mitradler",
dessen "Wohlfühlbereich" schon beachtet werden sollte, besonders wenn man
von ihm Leistung erwartet, bergauf oder bei Gegenwind.

Das Kennlinienfeld zeigt, dass der beste Wirkungsgrad bei 2700 Umdrehungen erreicht
wird und mit sinkender Drehzahl deutlich schlechter wird.
Die höchste Leistung, Wo ca. 550 W, liegt bei 2000 Umdr./Min. an,  leider nur mit etwa 70%
Wirkungsgrad, was bedeutet, man "füttert" den Motor mit Wi knapp 800W ( ca. 32Ampere).
Dabei wird's ihm schnell unliebsam warm und der Akku ist im Nu leer. Diesen Kraftakt
sollte man tunlichst vermeiden, oder einen stärkeren Antrieb und "dickeren" Akku wählen.
Bei höheren Drehzahlen nimmt die verfügbare Leistung ab und ist bei 3300 U/Min noch 200W.
Es gibt also keinen offensichtlichen Grund, dem Motor dort zu betreiben.

Der im Juli 2008 gelieferte 360W Motor hat als Untersetzung 1: 9.33 lt. Typenschild des
Herstellers Headline. Die  Nenndrehzahl des Freilaufritzels (14 Zähne ) ist 290 Umdr./Min.

Um auf die gewünschte Kadenz des Radler-Menschen zu kommen ist ein entsprechendes
Antriebs-Kettenblatt zu wählen. Cyclone liefert mit dem Kit ein 44-er Blatt, d.h. die Nenn-
kadenz ist 290 x 14 / 44 = 92 und das mag vielleicht ein gut trainierter Hobby-Rennradler,
der aber mit Sicherheit ohne Motor seine Runden dreht.
Im Rennradbereich werden Kettenblätter bis zu 61 Zähnen angeboten. Dieses Monster
hat etwa 25cm Durchmesser und ergibt Kadenz 66, ein Wert den Fahrrad-Gurus als
viel zu niedrig bezeichnen und etwa 80 empfehlen. Dafür ist ein 51-er Kettenblatt notwendig.
Eine gute Wahl für den "normalen" Elektroradler könnten 56 Zähne sein, Kadenz 72.

Der Umrechnungsfaktor von Entfaltung in cm auf Km/Std. ist F = 0.043.

Die niedrigste Nenngeschwindigkeit im 1.Gang erreicht man mit der Shimano Inter 8.
Mit 28" Rad sind das 285 x 0.043 = 12.3 Km/Std. wenn man das Orginal-Cyclone
44-er Kettenblatt und das Original 18-er Nabenritzel verwendet.

Nach meiner Meinung ist das zu schnell und reduziert die Dauersteigfähigkeit.

Wie steil darf`s denn sein ?

Diese Frage kann man mit einer kleinen Rechnung ungefähr beantworten:

Mit 1 Watt Leistung kann in 1 Sekunde 0.1 Kg (richtig 1 N) um 1 Meter angehoben werden,
sagt die Physik. Ergo transportieren 100 Watt, 100Kg (80 Kg Radler + 20 Kg Fahrrad)
pro Sekunde 0.1 Meter aufwärts.

Meine "Schätzbasis":
10 Km/h, 10% Steigung, ergibt 1000 Höhenmeter pro Stunde = 0,28m / Sekunde.
Dafür braucht man nach Adam Riese 0.28m x 100W /0.1m = 280 Watt.

Der Dreisatz verhilft zu Faktoren und anderen Werten:
10 Km/h, 100Kg, 10% -> 280 W (Basis)
10 Km/h, 100Kg, 15% -> 280 x 1,5 = 420 W
12 Km/h, 120Kg, 15% -> 280 x 1,2 x 1,2 x 1,5 = 605 W
  8 Km/h, 120Kg, 15% -> 280 x 0,8 x 1,2 x 1,5 = 403 W

Und schon meine ich, dass auf der Shimano Inter8 Nabe ein Ritzel mit 23 Zähnen
für den "Normalradler" im hügeligen Gelände ein brauchbarer Kompromiss ist.
Die untere Nenngeschwindigkeit sinkt auf 12,3 x 18 / 23 = 9,6 Km/h und die 100Kg
Transportmasse brauchen bei 15% Steigung rund 400 Watt von denen das
Motörchen 360 bringt. Den Rest kann jeder!

Nabenwahl:

Entscheidend ist die Entfaltung im 1. Gang und die Spreizung, das Verhältnis der
kleinsten und größten Entfaltung.
Deshalb ist die 8-Gang Shimano oder die 9-Gang Sram sicher brauchbar.
Die Sram bietet eine größeren Geschwindigkeitsbereich, die Shimano hat einen
etwas langsameren 1. Gang. Der Rest ist "Geschmackssache".
Die Naben mit weniger Gängen haben außer dem Preis nur Nachteile.

Berücksichtigen sollte man auch die verwendbaren Bremsen, denn nicht alle
Naben sind für Scheibenbremsen geeignet.

Zu beachten ist auch das Ausfallende des Rahmens, die Drehmomentstütze der Nabe,
die Schaltzugführung und der evt. notwendige Kettenspanner.

Eine gut geeignete Nabe könnte auch die stufenlose NuVinci sein mit einer
Spreizung von 3,5. Leider ist die Nabe fast 4Kg schwer.

Kettenschaltung ?

Funktioniert sicher auch, wenn die Schaltung "was taugt". Ich habe keine Erfahrung mit
modernen Kettenschaltungen und bin ein Rohloff-"Narr", obwohl sie sich unter Last
nur schlecht (bis gar nicht) schalten lässt.

9-fach Ritzelpakete für MTB, z.B. Shimano XTR haben 11 bis 32 Zähne (Spreizung 2.9).
Das Problem ist der vordere Kettenumwerfer der neben der Antriebskette Platz finden muss.
Ob es einen solchen gibt, weiß ich nicht.


Fazit:

Nur mit der "richtigen" Schaltung und der "richtigen" Übersetzung wird sich der Spaß
am Kettenantrieb  einstellen. Ohne Amperemeter und Amperestunden-Zähler kann man
den Cyclone-Antrieb und den Akku sehr leicht überfordern.

Steinhart, August 2008