Daneben bin ich nach wie vor der Überzeugung, dass eine höhere Leistung aufgebracht werden kann.
Halten wir es doch mal einfach: der mechanische Gesamtwirkungsgrad des S-P-Antriebs ist sicher schlechter als der eines gleich gut gebauten und gewarteten Kurbelantriebs, denn das Produkt aller Einzelwirkungsgrade ist:
beim Kurbelantrieb mit Kettenschaltung:
n(ges) = n(kurbel) * n(Kettengetriebe)
beim Kurbelantrieb mit Nabenschaltung:
n(ges) = n(kurbel) * n(Kettengetriebe) * n(Nabengetriebe)
beim S-P-Antrieb sieht es exakt genau so aus (nur wird n(kurbel) durch n(s-p) ersetzt). Der prinzipielle Unterschied ist, dass beim Kurbelantrieb der Wirkungsgrad der Kurbel selbst
nahezu 100% beträgt (lediglich die Lagerreibung ist Verlust), das Schwinggetriebe des S-P-Antriebs
aber sicher darunter liegt. (weil mehrere Lager, zusätzliche Stirnrad oder Kettengetriebe - je nach Bauausführung - zusätzliche Verluste bringen). Die restlichen Einzelwirkungsgrade sind gleich.
D.h. diese einfach Abschätzung zeigt bereits, dass der mechanische Wirkungsgrad
auf jeden Fall unter dem eines Kurbelantriebs
liegen muss.
Um eine höhere Abgabeleistung erzeugen zu können muss also der schlechtere mechanische Wirkungsgrad durch eine bessere Ergonomie über-kompensiert werden. - Das ist ja auch deine Argumentation.
Aber s.u. .....
Ich meine höhere Leistung: während beim runden Tritt ein Bein bei einem Zyklus den oberen und den unteren Scheitel mehr oder weniger ohne Tangentialkraft durchfährt, kann mit dem SP noch zweimal etwa das gleiche Drehmoment und damit zweimal mehr Leistung aufgebracht werden, voraussichtlich sogar mit höherer Tangentialkraft
In deinen Diagrammen zeigst du beim S-P-Antrieb immer die doppelte Trittfrequenz. Die ist aber nicht beliebig steigerbar. Jeder hat seine persönliche optimale Trittfrequenz bei der er maximale Leistung abgeben kann.
Hier argumentierst du mit einem höheren Gang, um die Trittfrequenz wieder in den ergonomischen Bereich zu bringen. Aber das hat zur Folge, dass deutlich höhere Pedalkräfte auftreten müssen (denn Leistung ist Drehzahl * Drehmoment). Wenn man jetzt einen Gang wählt, der der persönlichen ergonomisch optimalen Trittfrequenz entspricht, hat man linear zu der "höheren Leistung" skalierte höhere Pedalkraft zu erbringen.
Hier sehe ich das Problem, dass die Ergonomie keine Wunder vollbringen kann. Zwar ist die menschliche Bein-Abgabeleistung nicht Drehmoment * Drehzahl aber dieser physikalische Zusammenhang bildet eine Art Rahmen, aus dem ein menschliches Bein rein physikalisch nicht ausbrechen kann. Sprich: die Abgabeleistung eines Beins wird
immer unterhalb dieses einfachen physikalischen Rahmens liegen.
Die gesamte Fragestellung des S-P-Antriebs reduziert sich also allein auf die Frage: ist die Ergonomie des Pendeltritts so viel besser, dass sie die mechanischen Verluste (über-)kompensieren kann?
Meine persönliche Erfahrung mit Linearantrieben sagt mir: nein, kann sie nicht. Der Kurbelantrieb ist schon verdammt gut.....
Allgemein entscheiden im Radsport bereits Wirkungsgradunterschiede von wenigen Prozentpunkten über Sieg oder Niederlage. Kein Radprofi fährt mit einer Getriebenabe. Die besten liegen mit ihrem Wirkungsgrad nur 1-2 PP niedriger als eine Kettenschaltung und sind im Vergleich zum Gesamtgewicht nur wenige PP schwerer. Aber das reicht bereits aus, dass man mit einem so ausgestatteten Rad kein Rennen gewinnen kann...
D.h. wenn dein S-P-Antrieb rein mechanisch auch nur ein paar wenige PP schlechter ist, muss die Ergonomie entsprechend auch nur ein paar PP besser sein. Es geht also nur um kleinste Prozentpunkte Unterschied. Man sollte meinen - ein Klacks!
Aber wenn der S-P-Antrieb auch nur annähernd so ergonomisch ist, wie du behauptest, wäre das eine fahrradtechnische SENSATION!
(die wohl von den Herstellern von Kindertretautos mit Schwingantrieb übersehen wurde)
