mechanische Rekuperation

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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.
Sehe ich nicht ganz so kritisch. Ein System, das auf den "nass und schmutzig"-Fall ausgelegt ist, würde schon ziemlich viel bringen für den Fall, dass man nicht überraschend vor 'ner gerade umspringenden Ampel den Anker werfen muss, sondern auf eine schon rote Ampel o.ä. zufährt. Wenn ich weiß, was die Bremse tut, würde ich sie einfach früher reinhauen.
Ungünstig finde ich eher, dass die Bremswirkung mit steigender Federspannung stark zunimmt, wenn man die Feder gut ausnutzen will. Von 25 auf 15 km/h braucht's ewig, und die letzten 10 km/h sind sehr schnell abgebaut - das käme zwar drängelnden Autofahrern hinter mir entgegen, macht aber das Schätzen des Bremswegs schwer. Auch beim Wiederanfahren hätte ich den stärksten Schub lieber nicht am Anfang, sondern eher ab 20 km/h aufwärts - außer wenn ich runterzuschalten vergessen habe.
Eine Schnecke am Rad zum Aufwickeln des Seils (ähnlich wie an Thys-Ruderrädern) wäre glaube ich keine Lösung, denn die verstärkt den Effekt noch, aber eine Schnecke an einer Zwischennabe, von der das Rad das Seil beim Spannen abwickelt müsste in die richtige Richtung gehen.
 
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Das ist doch sowas wie ein mechanisches Pedelec, oder? Vielleicht brauchts da eine Begrenzung auf 25km/h...
Ich hab jetzt gerade ein Bild vom Hilfsmotor mit großem Aufziehschlüssel vorm inneren Auge.

Da es Dich aber nur auf Deine vorherige Geschwindigkeit beschleunigt (minus Verlust), könnte man argumentieren, dass das noch kein Pedelec ist.
 

Dan

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Ein System, das auf den "nass und schmutzig"-Fall ausgelegt ist, würde schon ziemlich viel bringen für den Fall, dass man nicht überraschend vor 'ner gerade umspringenden Ampel den Anker werfen muss, sondern auf eine schon rote Ampel o.ä. zufährt. Wenn ich weiß, was die Bremse tut, würde ich sie einfach früher reinhauen.
Ungünstig finde ich eher, dass die Bremswirkung mit steigender Federspannung stark zunimmt, wenn man die Feder gut ausnutzen will. Von 25 auf 15 km/h braucht's ewig, und die letzten 10 km/h sind sehr schnell abgebaut - das käme zwar drängelnden Autofahrern hinter mir entgegen, macht aber das Schätzen des Bremswegs schwer. Auch beim Wiederanfahren hätte ich den stärksten Schub lieber nicht am Anfang, sondern eher ab 20 km/h aufwärts - außer wenn ich runterzuschalten vergessen habe.
...
Das Problem ist dann nicht die zu sammelnde Energiemenge, sondern die Beschleunigung, die ja dann auch nur den nass-und schmutzig Fall bedient.
Ich glaube das Gefühl für den richtigen Punkt bekommt man recht schnell, sonst bremst man halt nochwas dazu...

Echten Nutzen sehe ich tatsächlich bei einer mechanischen Reku nur bei Ampelstopps - weil dort kinetische Energie unnötig durch die Bremsen geht und vom Fahrer wieder generiert werden muss., mancher spart auch das lästige Schalten ;-)
Eine Reku für Berge wäre zwar auch schön, aber a) mechanisch nicht sinnvoll zu bauen und b) energetisch nicht zwingend notwendig - ich strenge mich gern mal für ein paar Dutzend Höhenmeter an, um dann durch passende Streckenwahl ein paar km zu rollen, diese Energie ist ja nicht aus dem System verloren, wie die beim Bremsen ;-)
Insofern erhöht auch dieser (echte!) Traktion King die potentielle Energie, wenn man den Berg mal oben ist...
 

Dan

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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?

Da es Dich aber nur auf Deine vorherige Geschwindigkeit beschleunigt (minus Verlust), könnte man argumentieren, dass das noch kein Pedelec ist.
muss man gar nicht - es kann kein Pedelec sein, weil es nicht electrisch ist.
Die Geschwindigkeit von Trampolinen und Jump-Boots, Pogos oder Bergab-Fahrten ist ja auch nicht limitiert.

Und ja, für VMs wäre es gut in 35m von 40 auf 0 abzubremsen und das zu speichern, Verzögerung und Kraft sind auch im Rahmen,
aber die Mechanik ist mE sehr sehr schlecht realisierbar - zu großer Federweg zur Speicherung, Richtungsumkehr-Mechanik schwierig zu realisieren
 
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Da es Dich aber nur auf Deine vorherige Geschwindigkeit beschleunigt (minus Verlust), könnte man argumentieren, dass das noch kein Pedelec ist.
Es gibt aber schon eine Definition.

Ohne E-Motor ist es kein Pedelec.
Bei E-Motor ist es bei Leistungsabgabe
- unter 25km/h ein Pedelec wenn die Leistung nur beim Treten frei gegeben wird.
- über 25km/h kein Pedelec sondern ein S-Pedelec (L1E-B)
-unter 25km/h bei Leistungsabgabe ohne Treten ein E-Bike (L1E-A)
 
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muss man gar nicht - es kann kein Pedelec sein, weil es nicht electrisch ist.
Die Geschwindigkeit von Trampolinen und Jump-Boots, Pogos oder Bergab-Fahrten ist ja auch nicht limitiert.
Ist die Frage wie das der Gesetzgeber sieht (müsste vielleicht ein Jurist klären). Würde mich irgendwie wundern, wenn Pedelecs reglementiert sind aber andere Energiespeicher/Antriebe (mechanische in deinem Fall) komplett frei in ihrer Auslegung sind.
Versteh mich nicht falsch, ich finde die Idee mit der mechanischen stop-and-go Rekuperation in der Stadt richtig cool... noch dazu wenn man keine Steckdose/Batterie benötigt wie beim Pedelec ;)
 

Dan

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???
g=9,81m/s^2
a=1,51m/s^2
F=140N
15kg kann ich bestimmt halten, aber ein längerer Hebel oben ist möglich!
Die Kraft an der Feder entsteht durch die Übersetzung von Radumfang zu Ritzel, so kommt die Kraft in die Kette, die bringt die spielend zur Feder, bergauf trete ich das Vierfache !
 
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Ich will ja nicht unken, aber ich hab gerade mal im Federnkatalog gestöbert. Eine Schraubenfeder die 500Nm speichert wiegt schon 3,8kg, für einen Sprint auf 16km/h braucht es also 7,6kg Feder plus Halterung plus Wechselgetriebe etc... da sind wir bei Gewicht und Preis eines ziemlich dicken Elektroantriebs.
 
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wo kommt denn diese Kraft bis zur Feder, und woher??
Offensichtlich aus einer Blackbox-Betrachtung. Das Fahrzeug bremst 10m weit mit einer Kraft von 140N, und wenn das in einer um 30cm gespannten Feder landen soll, muss die (mittlere!) Kraft halt 10m/30cm * 140N = 4667N sein. D.h. wenn die Feder anfangs ungespannt war, wird am Ende eine Kraft von 9333N anliegen.
Schwerkraft und Haftreibungskraft des Hilfsrad sind viel zu schwach.
Ich denke, das kriegt man noch hin. Man könnte in die Mechanik eine variable Übersetzung einbauen, so dass das Rad zuerst schnell und auf den letzten Zentimetern immer langsamer runtergedrückt wird, dann hat man entsprechend hohe Andruckkräfte.
Die Feder könnte allerdings interessant aussehen. Wenn die auf 30cm von Null auf knapp 10kN gespannt werden soll, hat sie gute 30N/mm. Das wären 175lbf/in, um einen Vergleich zu Federbeinfedern herzustellen. Allerdings machen Federbeine einen Hub von einzelnen Zentimetern, für 30cm müsste so eine Feder schätzungsweise einen Meter lang sein und wäre bei gleicher Wicklung entsprechend weich. In meiner Vorstellung liefe das auf ein Trumm ähnlich einer Federbeinfeder mit >1000 lbf/in hinaus (hat schonmal wer sowas in der Hand gehabt?), nur fünfmal so lang und entsprechend schwer.
 
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Die Schwungradtechnik bei älteren Bussen ist auch nach dem e-Mobilitätshype auch in Vergessenheit geraten. Meine Idee: mit einer Flachdrahtbandspule wie bei den Spielzeug-Aufziehautos, zum Aufziehen dann nur einen Hebel am Sitz oder Tiller betätigen, das VM bremst an der roten Ampel ab. Dann wenn die Ampel auf grün springt, den Hebel herunterdrücken und das VM lässt in der Beschleunigung den Porsche daneben stehen. Das ist super. Das wäre doch mal ein Invest, sich so ein Aufziehauto z.B. Darda für 5€ zu kaufen (oder von Kindern auszuleihen) und das auf das VM zu übertragen. Wenn das Drahtband durch eine Spule gezogen wird, kann man gleich noch die Wirbelstrominduktion zur Stromgewinnung umsetzen. Es gibt unzählige Möglichkeiten der Energiegewinnung am VM, auch über den Fahrt-Wind wird z.B. mein PC-Lüfter in dem Staudruckrohr (sehr hohe Windgeschwindigkeit durch Bernoulli) vorne am VM angetrieben. Hierzu könnte man hier auch mal eine Diskussion eröffnen, um alle Ideen mit Ihren Umsetzungen zu sammeln.
 

Dan

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dann eben nach der theoretischen Machbarkeit noch ein bisschen theoretische Entwicklung,
es fehlte ja noch etwas an Übersetzung:
MBB-mech-Rek2.jpg


Zugfedern, da bin ich leider Laie, ich hab mich durch mehrere Internetseiten gegraben,
Garagentorfedern sind etwa in der benötigen Größenordnung aber nur bis 150kp einfach so erhältlich und ich wollte ja das Dreifache...
Federn mit 28N/mm gibt's standardisiert nur in kurz, aber mit dem gleichen Drahtdurchmesser wie Garagentorfedern oder sogar dünner...

...hier übrigens ein einfaches Prinzip dargestellt, wie man die Federkraft ohne variables Getriebe etwas linearisieren kann.
 
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Ich will ja nicht unken, aber ich hab gerade mal im Federnkatalog gestöbert. Eine Schraubenfeder die 500Nm speichert wiegt schon 3,8kg, für einen Sprint auf 16km/h braucht es also 7,6kg Feder plus Halterung plus Wechselgetriebe etc... da sind wir bei Gewicht und Preis eines ziemlich dicken Elektroantriebs.
Einen Katalog, der auch die gespeicherte Energie mit angibt, hatte ich nichtmal für Aufziehfedern (für Uhren, Spielzeugautos o.ä.) gefunden, wo ich die Angabe eher erwartet hätte. Deshalb hatte ich eine der Zugfedern bei Sodermann nachgerechnet (Masse für dicht gewickelte Wendel abgeschätzt) und bin auf 112 J/kg gekommen; deine Daten entsprechen 131 J/kg.
Aber beides sagt schon aus, dass sowas nur als kleine Schubhilfe sinnvoll ist. Ein Fahrzeug, das sich mit 25 km/h bewegt, hat eine (kinetische) Energiedichte von 24 J/kg, d.h. damit eine Stahlfeder es auf diese Geschwindigkeit beschleunigen kann, muss sie um die 20% der Gesamtmasse ausmachen, für 15 km/h immer noch 7%.
 
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Unabhängig davon, ob's jetzt Stahl oder CFK/GFK ist: Mir scheint eine Spiralfeder wie z.B. in Gurtwicklern von Rollläden hier passender als eine Zugfeder. Die könnte z.B. direkt in dem zusätzlichen Rad untergrbracht sein.
 
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Es reicht eigentlich schon ein Gummiband oder dehnbares Seil, das aufgwickelt wird.
 
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