HeiSchu-MBB-Ideen

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Naja, wenn man Zellstoff als Fasern und Lignin als Matrix betrachtet, arbeitet ein Tischler auch mit einem Faserverbundwerkstoff. :)
 
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Hallo,
der ein oder andere mag sich fragen: "Geht das denn hier garnicht weiter?" In der Tat habe ich eine Pause eingelegt, das Projekt auf den Prüftisch gepackt und dort liegt es jetzt erstmal.
Die Gründe, von anderen und mir zum Teil hier schon angesprochen:
- Bei der Suche geeigneter, kugelgelagerter Kunststoff-Seilrollen habe ich nur solche gefunden, die mindestens 16 mm breit sind. Das ergibt bei fünf Rollen nebeneinander mindestens 80 mm Innenbreite jedes Taljenblocks. Das ist mir eigentlich zu viel.
- Bei der ins Auge gefassten Taljentechnik müssen ca. 2,5 m Leine mit ca.10 mm Dicke aufgewickelt und untergebracht werden. Das braucht dann schon einiges an Platz.
- Und schließlich der Punkt, der mich vor allem zögern lässt, ist der, dass ich davon ausgehe, dass ich mit der Taljentechnik keine gut arbeitende Federungs-Dämpfung hinbekommen kann. Bei der Verstellung der Rahmengeometrie über eine Leine können nur Zug-, aber keine Druckkräfte übertragen werden. Damit kann gerade im entscheidenden Prozess des Ausfederns des Hinterrades nicht gedämpft werden. Soweit ich das verstanden habe, kann eine Dämpfung so nur eingeschränkt wirksam arbeiten. Und wenn ich mir schon die Arbeit mache, selbst eine Liege aufzubauen, will ich solch eine wesentliche Einschränkung nicht eingehen.
Ich stelle mir dagegen vor, ein Feder-Dämpfer-Element zu verwenden, wie es an der HR-Schwinge von MTB-Rädern verwendet wird. Und damit ist dann auch die Taljen-Idee gestorben, und es bleibt kaum etwas anderes, als der Einsatz einer Spindel-Lösung, wie an der Rostbraunen vorgeführt.
Für jedwede Tipps und Erfahrungen in Dämpfungstechnik bin ich offen und dankbar. Außer Theoriekenntnis liegt da kaum etwas bei mir vor. Und wenn ich dann etwas weiter bin, gibt es auch wieder Skizzen.
Heiner
 
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Nun die ersten Skizzen zu meinem Vario-Rad mit Dämpferbein-HR-Federung:
VR2.01_komfort.jpg VR2.01_oben.jpg VR2.01_unten.jpg
Bei den Dimensionierung des Steuerwinkels und dessen Verstellbereichs habe ich mich weiterhin an Bernds Angaben zu seiner Rostbraunen gehalten. Da habe ich selbst nichts besseres.
Bezüglich der Verwendung eines Federbeins ist dieser Entwurf eine offene Frage, keinesfalls eine Lösung; mir fehlen praktische Erfahrungen in der Konzeption von Fahrradfederungen. Unter meinen vielen Rädern im Haus gibt es ein einziges MTB-Up mit einer Federgabel, alles andere außer den Liegen ist vorn und hinten starr, mit gutem Grund.
Das Vario-Liegerad soll zu 80 - 90 % auf Asphalt-Straßen eingesetzt werden, soll es aber auch ermöglichen, Wurzelknollen-Wege, Kopfsteinpflaster, Bordsteinkanten und die hier in Lübeck so penetranten Radwegeschäden einigermaßen unbeschadet und komfortabel passieren zu können. Die Federung soll die sonstigen Fahreigenschaften des Rades auch an Steigungen nicht negativ beeinflussen.
Die Federung des Vario-Rads ist direkt an den Spindel-Verstellmechanismus der Rahmengeometrie angekoppelt, denn die Federung soll natürlich in allen Rahmen-Einstellungen wirksam sein, falls nicht über den Lock-Out abgeschaltet. Es soll aber nur das Ausfedern gedämpft werden; eine Dämpfung des Einfederns würde eine unerwünschte Verhärtung der Federung bewirken (?). Wichtig wäre dann aber wohl, für ein feinfühliges Ansprechen und ohne ein Durchschlagen befürchten zu müssen, eine relativ stark progressive Federkennung zu erhalten.
Als vermutlich geeignetes Federelement schätze ich ein Federbein mit Stahlfeder, hydraulischer Dämpfung des Ausfederns und Lock Out ein. Bezüglich eines konkreten Modells und seiner wünschenswerten Daten tappe ich noch ziemlich im Dunklen vor einem riesengroßen Angebot von Dämpfern mit Preisen von wenigen Euros bis weit über einen Tausender. Was ist da sinnvoll, nützlich und dauerhaft hilfreich?
Vom Platzbedarf her habe ich erst einmal einen Dämpfer von 165 mm Länge berücksichtigt, der dürfte nach meiner Skizze mit einem Federweg von ca 40 mm einen Gesamt-Federweg am Hinterrad von ca. 90 mm ermöglichen. Sind das realistische, ausreichende Werte? Oder wäre es besser, die "Übersetzung" des Federwegs oder aber die Länge des Dämpferbeins zu ändern? Die Hinterradlast liegt in der Komfort-Position mit Gepäck bei knapp 700 N. Zur Unterstützung der Federung fahre ich in der Regel 50 mm breite Reifen.

Oder ist das Thema so komplex, dass man es besser in einem eigenen Faden abhandelt? Einen solchen konnte ich hier im Forum bisher nicht finden.

Fragen über Fragen ..........

Und wenn mir dann zukünftig auf dem Wurzelknollenweg hinter dem Haus die Mütze nicht mehr davonfliegt, ist die Aufgabe gelöst.
 
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Ich würde das durchaus hier weiter besprechen.

Konkret zur Federung:
  • Systembedingt wird beim MBB das Hinterrad entlastet, wenn Du Antriebskräfte über das Vorderrad einbringst.
    (Bremsen bringt mehr Gewicht auf's Vorderrad, Beschleunigen erhöht die Achslast hinten.) Dies kostet ordentlich Energie...
    Beim MBB kannst Du dies nicht kompensieren, indem Du die Position der Kette an der Hinterradschwinge intelligent platzierst. Daher würde ich für dieses Prokjekt auf jeden Fall einen Dämpfer einsetzen, der vom Lenker aus sperrbar ist. Die höchsten Drehmomente hast Du am Vorderrad bei niedrigem Tempo bergauf. Dann kannst Du in diesen Phasen einfach den Dämpfer sperren.
  • Zur Dimensionierung der Federung:
    Diese wäre bei einem Druckluft Federbein in weiten Bereichen einstellbar. Dann brauchst Du in der Auslegung nur eine grobe Abschätzung und machst den Rest dann als Einstellarbeit.
Oder ist das Thema so komplex?
Kommt immer drauf an, wie man hinschaut... :)
Ich glaube, mit dem oben genannten Ansatz wirst Du gut weiterkommen.
Er reicht aber sicher nicht, wenn Du's als Studienarbeit an der Uni nachweisen musst.
 
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Systembedingt wird beim MBB das Hinterrad entlastet, wenn Du Antriebskräfte über das Vorderrad einbringst.
(Bremsen bringt mehr Gewicht auf's Vorderrad, Beschleunigen erhöht die Achslast hinten.) Dies kostet ordentlich Energie...
Das widerspricht sich. (Wobei "Beschleunigen erhöht die Achslast hinten" korrekt ist.)

Wäre die Beschleunigungskraft so hoch, daß sich die Federung hinten merklich zusammendrückt,
gäbe es sicherlich keine ZOX, Flevos und Cruzbikes mehr..
 
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falls Dein Rahmenrohr eckig ist
Das Rohr gibt es bisher nur auf dem Papier, wäre also leicht umzuformen. Aber das will ich wohl nicht. Eckig würde das bei gleicher Festigkeit sicher deutlich schwerer als ein rundes CrMo-Rohr. Für eckig spricht, dass die Bearbeitung in manchen Fällen einfacher ist. Im übrigen muuss ich mir bei Gelegenheit ansehen, wie beim Zox oder Flevo die Dämpfung funktioniert, in der Hauptsache über ein zentrales Elastomer-Element?
 
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Das widerspricht sich. (Wobei "Beschleunigen erhöht die Achslast hinten" korrekt ist.)

Wäre die Beschleunigungskraft so hoch, daß sich die Federung hinten merklich zusammendrückt,
gäbe es sicherlich keine ZOX, Flevos und Cruzbikes mehr..
Hi Alex,

Wenn Du einen Widerspruch siehst, klär mich bitte auf, was Du meinst.
Beim Beschleunigen mehr Last hinten. Beim Bremsen mehr Last Vorne. Ich bin neugiereig, was daran falsch ist.

Zox, Flevo, Cruzbike: Schau ihnen im niedrigsten Gang steil bergauf zu. Auf diesen Fall war mein Kommentar bezogen.
Es gibt halt sehr verschiedene Räder, die individuelle Vorteile und Nachteile haben.
Die Federung sperrbar zu gestalten, reduziert diesen Nachteil.
Wenn das für Dich nicht relevant ist, ist's OK. (Du fährst ja auch ein Flux...)

Gruß, Harald

PS:
Vielleicht trainierst Du auch gerne und es macht Dir nichts aus ein wenig gegen die Federung zu arbeiten? :)
 
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Nachtrag zur Federung
Im "Velomobil-Wissen" sind grundlegende Dinge zur Auslegung einer Federung gesagt, die ich gerne zu einer der Grundlage einer Diskussion hier machen würde, um damit dann zu konkreten Ergebnissen zu kommen, vielleicht sogar zu Vorschlägen zu verwendbaren Federbeinen, mit denen ich dem 'aperiodischen Grenzfall' (siehe unten) nahekommen kann:

Was muss eine gute Federung erfüllen?​


Federweg: Mit einem Velomobil will man schnell fahren und hat wenig Bodenfreiheit. Entsprechend fährt man vorwiegend auf der Straße, wo es keine riesigen Hindernisse zu überwinden gibt, sondern schlimmstenfalls Schlaglöcher. Entsprechend braucht man nicht viel Federweg. Ein großer Federweg wäre sogar nachteilig, weil z.B. die Radkästen entsprechend voluminöser sein müssten, was letztendlich die Außenmaße und die Aerodynamik verschlechtert. Zudem müsste auch der Negativfederweg größer sein, d.h. das Fahrzeug müsste höher sein, was die Kippanfälligkeit in Kurven verstärkt.


Ansprechverhalten: Bei hoher Geschwindigkeit sind die Beschleunigungen hoch, darum muss eine gute Federung sehr schnell und bereits bei kleinen Kräften ansprechen. Das betrifft vor allem die Dämpfung. In vielen Dämpfungsmechanismen tritt Gleitreibung auf, was ungünstig ist, denn vor der Gleitreibung muss erst einmal die Haftreibung überwunden werden. Deshalb sind Reibungsdämpfer oder auch schlecht gebaute Kolbenmechanismen von Öldämpfern ungünstig, während Feder-Dämpfer-Systeme, die auf Biegung (z.B. Blattfedern), Torsion (z.B. Torsionselement im Gelenk) oder Kompression (z.B. Elastomere) beruhen, dieses Problem nicht haben. (Dafür haben diese andere Nachteile, wie z.B. Temperaturabhängigkeit, oder mangelnde Einstellbarkeit der Federungs-/Dämpfungscharakteristik.)


Stärke der Dämpfung: Diese darf weder zu stark noch zu schwach sein; wie man in Abb. 12 sieht, klingt eine Schwingung am schnellsten ab, wenn die Dämpfung dem aperiodischen Grenzfall entspricht. Es muss also sowohl die Federhärte an die Masse angepasst werden, um die richtige Ruhelage zu erreichen, als auch die Dämpfung an die sich aus Federhärte und Masse ergebende Resonanzfrequenz. Dadurch kann das Velomobil Bodenunebenheiten möglichst gut ausgleichen und kommt danach möglichst schnell zur Ruhe.


gedämpfter harmonischer Oszillator
Abb. 12 Gedämpfter harmonischer Oszillator, mit unterschiedlich starker Dämpfung. In allen Fällen klingt die Schwingung exponentiell ab. Bei zu geringer Dämpfung (= Schwingfall) wird die Gleichgewichtslage am schnellsten erreicht, aber es tritt Überschwingen auf. Bei zu starker Dämpfung (= Kriechfall) gibt es kein Überschwingen, aber die Gleichgewichtslage wird nur langsam erreicht. Im aperiodischen Grenzfall (= kritische Dämpfung) klingt die Amplitude am schnellsten ab, weil es die geringste Dämpfung ohne Überschwingen ist.
 
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Systembedingt wird beim MBB das Hinterrad entlastet, wenn Du Antriebskräfte über das Vorderrad einbringst.
@alex123 meinte diesen Satz, der falsch ist. Denn egal, ob Du mit Vorder- oder Hinterrad anrteibst, beim Beschleunigen entlastest Du das Vorderrad bis es dann im Fall des Vorderrad-Antriebs irgendwann durchdreht und damit die Beschleunigung begrenzt wird.
 
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Danke, alles klar. "Das Hinterrad stärker belastet, nicht entlastet."
Technisch klar, aber dann die Formulierung dennoch verbockt...

Warum mir das auch beim zweiten Durchlesen nicht aufgefallen ist?
 
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Deine Pläne sind wieder sehr kompliziert. Ich steh immer noch hinter der aussage, dass der Hinterbau meiner Rostbraunen auch dämpfende Eigenschaften hat. Das ließe sich bestimmt auch noch verfeinern.

Wenn du allerdings einen Handelsüblichen Dämpfer haben möchtest, was ich verstehen könnte, kannst du genauso mit einem einfachen Dreieck arbeiten. Du musst nur oben eine Wippe einbauen.

004.jpg

003.jpg
002.jpg

001.jpg

005.jpg


Ich glaube, dass diese Art der Dämpfung sogar effektiv das Vorderrad mit dämpft.

Das ist jetzt nur schnell mal hingeschmiert. Die Auslegung wird nochmal geprüft werden müssen.
 
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MBB Hinterräder neigen dazu hinterherzulaufen. Das ist ein Gelenk mehr als bei meinem Rädle. Ich denke, die Wippe muss massiv ausgelegt sein, dann ist das ganze kein Problem.
 
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Danke für Deinen Vorschlag, Bernd!

Das werde ich mir weiter durch den Kopf gehen lassen. Immerhin klar erkennbar, Deine Handschrift!
Aber weniger komplex? Das kann ich nicht erkennen. Und sehe einen hohen Preis an fehlender Steifheit der Konstruktion: Im oberen Zug mit dem Federbein und den vielen Gelenken und unten die reine Zugverbindung ohne jede Torsionsfestigkeit, die ich mit dem oberen Zug auch nicht so sehr gegeben sehe? Mit einem solchen Rad meinen Einspur-Anhänger zu ziehen würdest Du wohl auch nicht empfehlen.
Ich werde das alles aber weiter mit bedenken. Mit Deiner Ablehnung des Flaschenzugs hattest Du letztlich recht behalten. --- Eleganter darf meine Konstruktion schon gerne werden, auch bei 'form-follows-function' kann man da schon noch was machen. Sonst lohnt das nicht, häßliche Räder gibts mehr als genug.
Was die Federung des Vorderrades betrifft, da bin ich eigentlich drauf gefasst, dass da nix mit ist und dir jede Baumwurzel nicht eingeklickte Schuhe von den Pedalen haut, mit Hebelwirkung.

Das 'noch mal prüfen' ist ohnehin ein ständiger Prozess.
 
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Danke! Eine sehr interessante Variante der Dämpfer-Anbindung!

Momentan volle Zustimmung! Ich werde untersuchen, welche Steuerwinkel und Federwege ich mit dieser Konstruktion abdecken kann. Unverkennbare Analogien zu meiner vorangehenden Konstruktion.
Anders: Der Übertragungshebel der Rahmen-Verstellung zum Dämpfer ist bei Dir gewinkelt, bei mir gerade. Ergibt bei Dir eine tendenziell bessere Raumausnutzung.
Und mir gefällt: Deine Schwinge ist nun leicht zu einer torsionssteiferen Dreiecks-Schwinge abzuändern.
Die Renn-Version bekommt dann Deine Schwinge, das Muli meine. ;)
 
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