mechanische Rekuperation

Dan

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- Sorry wenn es etwas durcheinander geht, ich muss halt den Kopf für die Arbeit frei bekommen...

Da es gerade wieder vermehrt zum Thema wird, kurz ein paar Gedanken.

Eine mechanische Energiespeicherung ist vereinfacht am Fahrrad immer eine Weg x Kraft Speicherung, also eine Art Federweg (auch Medienwandler laufen darauf hinaus)
1) Das Fahrrad oder VM ist klein, der zurückgelegte Weg groß, also wird eine Übersetzung benötigt, der Speicher ist außerdem endlich.
2) Die Wirkung muss modulierbar sein (wie gut ist eine andere Frage)
3) Der Wirksinn muss umkehrbar sein (zurollen auf die Ampel bei der Aufladung, danach aber nicht angetrieben zurück, sondern vorwärts)
4) KISS

Die Diskussionen die ich heute gelesen hab, waren mehr oder weniger noch bei Punkt 1, wie kann der Speicher aussehen, 2-4 waren unbeachtet.

am meisten Aufwand machen 2) und 3) deswegen hab ich meine meisten Gedankengetriebe wieder umgeschmissen, kann ich bei Gelegenheit noch hier größer ausbreiten.

Verworfen hab ich generell Medienwandler (Druckluft, Hydraulik) - zu viele Verluste
Gummizüge - zu unsauber auszulegen und fehlerträchtig
Seilaufroller und Flaschenzüge - zu fehlerträchtig

Das Einfachste ist mE ein kleines Zusatzrad mit einer Getriebenabe und einer (Doppel?)-Feder-aufgehängten Kette (meinetwegen auch mit zus. oberer Umlenkung, dass ein Federproblem nicht allzuviel "verspult"), an einer eigenen Gabel angebracht - Wirksinnumkehr 180° drehen, oder von Bodenabtrieb zu Reibradantrieb Hinterrad schwenken - oder umgekehrt - je nachdem was die Solounfallforscher für besser halten.
Modulieren über den Anpressdruck, das Rad braucht natürlich eine Feststellbremse- sinnvollerweise auch eine Blockadewarnung oder automatischen Freilauf, wenn die Speichergrenze erreicht ist.

Optimalerweise an einem Highracer anzubauen mit genug Platz zwischen Vorder- und Hinterrad
Ich brauche sowas nicht, für meine zwei Ampeln am täglichen Arbeitsweg...
 
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Das Thema ist immer mal wieder spannend, spätestens an der Ampel hat sich wohl jeder von uns gedacht: "Wenn ich die Bremsenergie jetzt als Burnout-Streifen auf dem Asphalt lassen könnte wäre das schon geil."

Im Prinzip läuft, zumindest technisch machbar und schon bei anderen Fahrzeugen umgesetzt, alles auf eine Schwungmassenspeicherung hinaus.
Wikipedia zum Einstieg. Schnell drehende Scheiben die anders wirken als die Räder sind durch ihre Kräfte aber zumindest am Einspurer eine besondere Erfahrung.:oops:

Blöderweise ist die benötigte Masse immer dabei, selbst wenn keine Energie gespeichert freigegeben wird. Rückwandlung in einen SuperCap oder eine Batterie klappt auch nicht so wirklich großartig. Das ist aber die zurzeit auch in Großserie verfügbare Lösung. Im SunTrip Faden wird das Thema ja auch diskutiert.

Peugeot hat vor Jahren an einem Druckluft-Mikor-Hybrid geforscht (ich finde die Quelle dazu gerade nicht mehr)


Gäb es das für gut funktionierend, leicht und wenig Geld wäre ich sofort dabei. Ein Ampel-Drag-Race gegen das dicke SUV neben mir würde sicherlich lustig. Wenn Du die Lösung findest würde ich die über Continental oder Schwalbe vermarkten, die Hersteller lieben sicherlich den Reifenverbrauch :ROFLMAO:
 

DLK

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Hier eine Lösung mit Flywheel und Nuvinci


Das Verhältnis von Energiegewin zu Extramasse halte ich für ungenügend...

Grüsse
Dominik
 
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Ich meine, daß ich so um 2005 durch die Oldenburger Liegerad Szene von einem Langlieger erfahren habe, der "Energie speichern" konnte.
Ein Eigenbau a la Tanaro. Beim Bremsen für einen Ampelstopp hat sich der Langlieger über ein Stahlseil "zusammengeklappt". Das Kabel hat sich auf das Hinterrad eingerollt/aufgespult und das Vorderrad nach hinten gezogen. Die Sitzschale ging hoch, der Radstand hat sich verkürzt. Vorteil: bessere Übersicht durch höhere Sitzhöhe beim Anfahren.
Durch das Eigengewicht der Fahrers hat sich das Kabel beim Anfahren dann abgespult, den Langlieger wieder in die gestreckte Position gedrückt und einen Boost beim anfahren gegeben.

Irgendwie so. Ist lange her.
 
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Aber eine gute und vor allem realisierbare Idee.
Leider nicht massentauglich, weil der Energiespeichermechanismus in jedes Fahrrad eingebaut werden muß, und die gespeicherte Enegie durch die geringe Hubhöhe beschränkt bleibt. In einer wirklich fahrradfreundlichen Stadt wäre die Bremsenergiespeicherung ausgelagert, z.B. durch separate Bremsspuren für unbemotorte Radler, mit höhergelegten Ampeln und Rampe rauf/runter.....
Die Münchner U-Bahn nützt(e) dieses Konzept mit einer leichten Wellenform (höhergelegte Bahnhöfe) der Strecken im Zentrum.
 
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Dan

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Hallo zusammen,

hier nun meine Illustration dazu:
MBB-mech-Rek.jpg

rot: Reku-Position
grün: Antriebs-Position
grau - mitgeführter Ballast ;-)
hier mit 16" Rad, mehr Platz ist nicht...
den oberen Teil des sich ergebenden Hebels müsste man wie eine Handbremse betätigen, zus. sollte daran noch eine Bremse für eben das 16" Rad sein.
in der Reku-Position sind Ritzel, Kette und Zugfedern mit dargestellt, Nabengetriebe braucht man nach den hier gezeichneten Verhältnissen für 10m Weg glaub ich nicht mehr, aber etwa 3kg wird das wohl trotzdem wiegen, ob sich jemand findet dem das der Spaß wert ist?
 
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Ganz schön viel sperrige Technik für den kleinen Effekt.
Fangen wir mal vorne an: 1000J gespeicherte Energie beschleunigen ein 100kg-Fahrrad auf 16km/h. Dafür braucht es schon eine gewaltige Feder. Dürfte sich elektrisch einfacher lösen lassen.
 

Dan

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Ziel wäre die Hügel der Berliner Ring S-Bahn zu emulieren.
Die Bremsenergie vom Ampelstop wieder zurück zubekommen.
Wenn die Federkraft passend auf das Systemgewicht ausgelegt ist, sollte Verzögerung x Bremsweg annähernd Beschleunigung x Beschleunigungsweg sein, auch wenn vielleicht die Beschleunigung etwas geeinger ist..
 
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Ziel wäre die Hügel der Berliner Ring S-Bahn zu emulieren.
Die Bremsenergie vom Ampelstop wieder zurück zubekommen.
Wenn die Federkraft passend auf das Systemgewicht ausgelegt ist, sollte Verzögerung x Bremsweg annähernd Beschleunigung x Beschleunigungsweg sein, auch wenn vielleicht die Beschleunigung etwas geeinger ist..
Super!
Jetzt muß man nur noch die Leistungsfähigkeit Deines Systems mit den Anforderungen vergleichen ! Quantitativ.
 
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Das erinnert mich an eine sehr alte Diskussionen mit @Hanno , bei einem Bier spielten wir mit dem Gedanken an einen HPV Dragrace Wettbewerb. Die Idee war, das man mit Human power vor dem Start einen Energeispeicher aufläd und dann als Dragrace mit der gespeicherten Energie und Pedalpower lossprintet. Wär nett für die Zeit an der Ampel. Mehr als eine Bieridee ist meines Wissens nie draus geworden.
 

Dan

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@ottaxel
Du willst eine Zahl?
Wenns auf 20km/h und 90kg ausgelegt ist ca. 1400Ws - aber das ist ja nicht der Punk!
Der Wirkungsgrad ist der Punkt!
Du steckst bspw. 262Ws rein und bekommst 238Ws raus, du bremst damit von 21km/h auf 0 und kommst wieder auf 19km/h.
Da ist der Verlust fast unter der Wahrnehmung!
Wenn du das elektrisch machst, ist der Gewinn fast unterhalb der Wahrnehmung, da musst du 750Ws mech. reinstecken damit 250 elt. gespeichert werden, und bekommst dann 83Ws mech. raus! Oder in km/h: 20 vor der Ampel in den Akku bringen dich danach auf 2-3km/h.
 
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1) Das Fahrrad oder VM ist klein, der zurückgelegte Weg groß, also wird eine Übersetzung benötigt, der Speicher ist außerdem endlich.
2) Die Wirkung muss modulierbar sein (wie gut ist eine andere Frage)
3) Der Wirksinn muss umkehrbar sein (zurollen auf die Ampel bei der Aufladung, danach aber nicht angetrieben zurück, sondern vorwärts)
4) KISS
Hi Dan,
zu 2)
Modulierbar ist nicht unbedingt notwendig. Die Bremsleistung einer Bremsung mit nicht modulierter Leistung im Stadtverkehr wieder als Antrieb irgendwie zurückzubekommen wäre schon ein kleiner Gewinn. Größer würde ich's erst mal nicht andenken.

Dies nun weiter gedacht:
Als zusätzliche Bremse eine Feder vorgespannt. Die Vorspannung dieser Feder dann wieder genutzt um ein mal Hilfe beim Beschleunigen zu bekommen. Ja, das klingt noch halbwegs realistisch.

Z.B. Reibrolle an den Reifen, der eine Feder spannt?

Diese Feder im Rahmenrohr eines Stickbikes drin, damit sie keine Verletzungen verursacht,wenn das System mal versagt ...

Ja, da kann man schon ein wenig phantasieren.

Ich werde mich da aber nicht engagieren. Habe so schon genügend andere Themen...

Gute Nacht, Harald
 

Dan

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@einrad
Ich hab den Thread eig. gestartet, um die Phantastik etwas aus dem Thema zu nehmen und eine realistische Möglichkeit zu zeigen - siehe meine Beschreibung und dazu meine Skizze.
Wie überall im Leben haben wir ein Optimierungsproblem.
Extrembetrachtung: Wenn die Mechanik die Federkraft für eine bestimmte Verzögerung hat bspw. für kurze Strecke trockenen Asphalts, und du "kickst" die einfach rein wenn's nass und schmutzig ist...
Wenn sie dagegen nur die Verzögerung für nass und schmutzig kann, wird sie dir auf trockenem Asphalt kein müdes Lächeln entlocken!
Modulation ist also leider unverzichtbar.
Hier auch nur die einfachste Form - manueller Anpressdruck auf Straße oder Hinterrad.
Jegliches "Verstecken" oder eine Integration in Rahmen, VR*, HR, vorh. Antrieb erfordert kompliziertere Mechaniken, Getriebe, Kupplungen, die wohl aus gutem Grund bisher keiner entwickelt hat - entweder übersteigt der Aufwand den Nutzen, oder es ist (nicht) so (dauerhaft) betriebssicher wie der Rest des Fahrrads/VMs.
*Ein BMX-Rad mit freidrehendem Lenker könnte man natürlich einfach so umbauen, gibts gleich ganz neue Stunts! ;-)
 

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Interessantes Gedankenspiel Thema. Auch wenn wir das Ergebnis schon vorher wissen, egal, des Diskutierens willen.
Zum wirkungsvollen Bremsen muss der Speicher kurzfristig eine hohe Leistung verdauen können.
Der "Widerstand" des Speichers steigt mit zunehmendem Füllungsgrad.
Das Bremsmoment will man entsprechend der Fahrsituation variieren können.
Es braucht also zumindest beim Laden des Speichers ein "Getriebe" mit schnell variierbarem Übersetzungsverhältnis.
  • Elektrochemische Speicher (Akkus) haben ein Problem mit der hohen Leistung. Es gibt keinen Akku den man in 10s von 0 auf 100% laden kann. Wenn der die Leistung schlucken soll, dann muss er x-fach überdimensioniert sein, wie z.B. ein E-Bike Akku der für Kapazität für Stunden hat.
  • Supercaps mit so hoher Kapazität sind auch teuer und schwer, aber sie können grosse Leistungen.
  • Federn dürfte man nicht vollständig entspannen, sonst entwickeln sie am Anfang des Bremsvorgangs Null Bremswirkung.
  • Druckspeicher (komprimiertes Gaspolster) haben ein adiabatisches Problem. Die Wärme die beim Komprimieren entsteht geht während dem Ampelstop verloren. Druckspeicher gegen Federkraft haben das Problem nicht, sind aber noch grösser und schwerer.

  • Mechanische Getriebe haben eine sehr geringe Spreizung des Übersetzungsverhältnisses. Stufenlose Getriebe noch weniger.
  • Hydraulikmotoren (Schrägscheibenverstellmotor) haben das Getriebe bereits eingebaut, stufenlos, schnell verstellbar und das Übersetzungsverhältnis geht von x bis unendlich. Segelstellung und sanftes Bremsen kein Problem. Auch kein Problem mit zunehmendem Speicherwiderstand. Hydraulikkomponenten sind aber schwer und verlustreich.
Die Bremse die den Fahrer hochstemmt, braucht für 25km/h abzubremsen 2.5m Höhe. Das wird dann schwierig mit dem Fuss am Boden abstellen.

Die erhöhte Kreuzung ist technisch am einfachsten. Aber man wird es nicht jedem recht machen können. Die Omma verhungert schon bei 2m Erhöhung während der geneigte Velomobilist fast ungebremst drüberfliegt wenn der Hügel nicht wenigstens 8m hoch ist.

1614844493989.png
 
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Ich brauche sowas nicht, für meine zwei Ampeln am täglichen Arbeitsweg...
Sowas baut man ja auch nicht, weil man es braucht, sondern weil man es kann, Lust am Basteln hat und das andere darüber staunen können :love:. Fürs Anfahren reicht auch Batterie und Motor, das ist im Schnitt bestimmt nicht weniger effizient als Bioantrieb plus Rekuperation.
 

Dan

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genau deswegen war ich ja auf Feder gekommen, weil Höhe nicht reicht/geht.
Die braucht auch nicht unbedingt ein Getriebe, wenn man die Maximalverzögerung richtig dimensioniert hat,
und eine grundlegende Modulationsmöglichkeit da ist.
Genau der von dir beschriebene Effekt, dass die Feder langsam "anzieht" ist ja gewünscht,
eine Zugfeder wäre auch zum Ende hin nicht soo progressiv...
 

Dan

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mir ist gerade in der Besprechung noch ein schönes Analogon eingefallen.:
Die mechanische Reku soll wirken wie ein Bungee-Seil, dass dich ab dem richtigen Punkt (für deine Geschwindigkeit) genau bis zur Ampel abbremst,
und dann, aber nach vorn, wieder beschleunigt.
wieder mein 20km/h 10m Beispiel:
s=v²/2*a konstant über s=10m, damit wäre a=1,51m/s²
Fbrems am Bungee-Seil also 90kg Systemgewicht * 1,51 = 140 N

jetzt wieder übersetzt auf das skizzierte System mit grob 30cm möglichem Weg für die Bremsfedern
(ich gehe jetzt mal vereinfacht davon aus, dass man das Übersetzungsverhältnis Rad zu Ritzel genau passend bekommt):

muss man an der Feder im Mittel 4667 N auffangen (grob 476kg)
Die Federkonstante C=F/s liegt dann bei 31,1*10³ N/m bei einer oder 15,5 N/mm beim Einsatz von 2 Federn.
gerechnet mit 15cm Federweg in der Mitte des Vorgangs.

Scheint nach kurzem Googlen beschaffbar zu sein!
 
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Interessantes Thema. Was für eine Lösung für den einzelnen akzeptabel ist, wird aber sehr von vom Nutzungsprofil und der Fitness des Fahrers abhängen.
Ein supereffizienter Mechanismus, kann wenn er nur im Flachen verwendet wird, auch sehr schwer sein ( die kinetische Energie vor dem Abbremsen, bekommt man ja wieder größtenteils wieder zurück). Ob man aber eine evtl. schwere Anfahrhilfe den Berg raufschleppen kann oder will ist aber ne ander Frage.

Apropos andere Frage: ist man bei der Freisetzung der Leistung nicht an irgendwelche gesetzlichen Richtlinien gebunden? Das ist doch sowas wie ein mechanisches Pedelec, oder? Vielleicht brauchts da eine Begrenzung auf 25km/h... was dann die Komplexität des Gesamtsystems nochmals erhöhen würde
 
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