Rollwiderstand-Spur-Sturz-Problematik beim VM (Trike)

AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Kann es sein, dass du dir nicht bewusst bist wie das bei einem VM ist? - den Verdacht habe ich übrigens schon bei ein paar deiner Beiträge gehabt.

Diesbezüglich musst du dir keine Sorgen machen. Mein erste Seifenkiste habe ich vor 45 Jahren gebaut und 1985 hat unser Team den ersten Marathon Shell in Le Castellet (mit einem selbstgebauten Mehrspurfahrzeug) gewonnen. So schlimm kann es also mit meinen Fahrwerkskenntnissen nicht sein.
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Mein erste Seifenkiste habe ich vor 45 Jahren gebaut
So schlimm kann es also mit meinen Fahrwerkskenntnissen nicht sein.
Wenn du vor 45 Jahren innen den Felgenabstand auf Nabenhöhe messen konntest, dann haben dich die Reifen wohl bei Nässe auch schön eingesaut. Heutzutage ist beides in einem VM i.d.R. nicht der Fall.
 
AW: Rollwiderstand-Spur-Sturz-Problematik beim VM (Trike)

Hallo,

habe ein eigenes Thema erstellt, da der Faden nicht in die Rubrik Treffen/Rennen,pp. passt und sicher auch Leute interessiert, die dort nicht mitlesen.

Gruß,
Patrick
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Mit dieser Ansicht bist du aber dann in diesem Forum ziemlich allein auf weiter Flur ;)

Nicht unbedingt, ihr meint wahrscheinlich eh dasselbe, Du und Charly.

Ich hatte irgendwo schon mal etwas längeres zur Thematik Spureinstellung geschrieben. Und glaub mir, ich habe schon bei einigen Velomobilen die Spur eingestellt.

Der Beitrag des Sturzes zum Rollwiderstand ist nach übereinstimmender Aussage der ETH Zürich und Daniels bei relativ kleinen Sturzwinkeln vernachlässigbar gering.

Das Sturzthema ist ein Bisschen Komplexer als ein Abrollender Kegel wegen sichelförmigem Reifenlatsch, dort Kräften aus Haft- und Gleitreibung zwischen Gummi und Straße, die man eigentlich über die Latschfläche integrieren müsste... kann ich nicht zuverlässig und wahrscheinlich auch sonst niemand hier im Forum, weil keine Daten vorliegen - eh Wurst, weil s.o. -> geringer Einfluß



Die Spur muß so eingestellt sein, daß das VM mit seinem Fahrer und dem mitgeführten Gepäck am besten rollt.

Aufgrund von Fertigungstoleranzen, Lagerluft, Elastizität in den Aufnahmepunkten und in manchen Lagern, Federung... ist dies in unbelastetem, ruhendem Zustand wahrscheinlich nicht bei Nullspur der Fall.

In belastetem, ruhendem Zustand sogar mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit nicht, da die Veränderung der Spur (Elastizitäten, Luft, s.o.) durch die Rollwiderstandskräfte vorweggenommen werden müssen.

In belastetem, rollendem Zustand des real existierenden Velomobils hat noch niemand seine optimale Spur in Situ gemessen. Ich wage zu behaupten, daß sie gegen null geht. Allerdings kann aufgrund von Elastizitäten die optimale Spureinstellung für 80km/h bei gleichem Fahrer eine geringfügig andere sein als bei 5km/h. Ein Einfluß der aerodynamischen Kräfte auf den Einfederungszustand ist ebenfalls anzunehmen, mit ähnlichem Einfluß wie durch Gewichtsänderungen.



Meine (derzeitige) Überzeugung:

- Sturz: in geringem Maße egal
- Spur: optimale Spureinstellung nur durch Roll-/Fahrtests möglich
- konstruktive Maßnahmen: Gelenklager mit möglichst wenig Luft, Krafteinleitungen in Rahmen/Karosse möglichst Steif, Möglichst wenig Federung mit möglichst wenig Einfluß auf die Spur


Gruß,
Patrick
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Hallo Patrick,

definiere bitte mal einen "relativ kleinen Sturzwinkel" in Grad oder mm Differenz.

Gruß, Roland
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

... Der Beitrag des Sturzes zum Rollwiderstand ist nach übereinstimmender Aussage der ETH Zürich und Daniels bei relativ kleinen Sturzwinkeln vernachlässigbar gering...
In belastetem, rollendem Zustand des real existierenden Velomobils hat noch niemand seine optimale Spur in Situ gemessen. Ich wage zu behaupten, daß sie gegen null geht. Allerdings kann aufgrund von Elastizitäten die optimale Spureinstellung für 80km/h bei gleichem Fahrer eine geringfügig andere sein als bei 5km/h. Ein Einfluß der aerodynamischen Kräfte auf den Einfederungszustand ist ebenfalls anzunehmen, mit ähnlichem Einfluß wie durch Gewichtsänderungen...

Danke, Patrick, du hast es genau auf den Punkt gebracht. Deshalb wollte ich eben wissen, ob und wie sich die Spur(!) ändert, wenn man sich auf sein Dreirad draufsetzt. Jetzt, da wir dank dem Beitrag von Labella-Baron wissen, dass das bei VM nicht so einfach geht, könnten wir wenigstens bei einigen Trikes oder VM mit mitschwenkenden Radkästen (z.B. Milan RS) den Einfluss der Federung auf die Spur testen. Ich vermute man würde da qualitative Unterschiede erkennen. Ich werde bei nächster Gelegenheit das Scorpion und das Gecko bei Birkenstocks belasten.
 
AW: Rollwiderstand-Spur-Sturz-Problematik beim VM (Trike)

ist bei Sturz und Spureinstellung nicht die Velayokonstruktion im Vorteil da die Vorderräder ungefedert und ungelenkt sind und das Hinterrad als Einzelrad keine Spureinstellung benötigt. Sprich könnten nicht Zukünftige Rekordfahrzeuge mit Hecklenkung deutlich leichter dieses Problem lösen?
Tom
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Hallo Charles,

...bei nächster Gelegenheit das Scorpion und das Gecko [Gekko] bei Birkenstocks belasten.

Das wird keine Überraschungen für dich bereithalten, denn da beide Modelle eine ungefederte Vorderachse haben, kann sich auch keine Spur über den Federweg ändern.

Anders ist das natürlich beim Scorpion fs. Eine solche Vorderachse zu konstruieren ist nicht ganz trivial und immer ein Kompromiß aus verschiedensten Anforderungen. Auf seinem Vortrag auf der Spezi hat Daniel (das P von HP) dazu einige Punkte angerissen. Wenn du dort die Spuränderung über den Federweg mißt, kommst du im Idealfall in etwa auf sowas (die dunkelblaue Kurve, gilt für ein einzelnes Rad):

diagramm_spurwinkel.JPG

Schon kleine Änderungen der Position der Gelenke der Vorderachse haben hier große Wirkung. Die magenta Kurve zeigt, was passiert, wenn man nur den Anlenkpunkt der Querlenker vorn um lediglich 20mm tiefersetzen würde. Die rote Kurve zeigt, was passiert, wenn man den Gelenkkopf für die Spurstange statt oben auf den Vorbau von unten an dasselbe Blech schraubt. Die Abweichungen sind ziemlich groß! Daher wird man auch in Realität nur höchst selten die gezeigte blaue Kurve messen können, da es einfach jede Menge Toleranzen in der Position gibt, die die Kurve zu "weniger gut" verschieben. Für den Auslegenden heißt es deshalb: Am Rechner so gut wie möglich, denn in Echt wirds eh schlechter. Das hier gezeigte läßt mich persönlich auch ziemlich skeptisch bezüglich der Politik der meisten VM-Hersteller sein, nämlich einfach die Alleweder-Vorderachse IRGENDWIE in ihre Karossen einzubauen.

Achso, und messen kann man das zumindest bei allen Fahrzeugen, wo die Felge auf der Außenseite zugänglich ist, doch ziemlich einfach, nämlich mit einem Spurvermessungs-U. Gibt aber auch noch einige andere Methoden. Ich würde im übrigen nie am Reifen messen, sondern immer an der Felge. Wenn diese einwandfrei rundläuft (was sich ja prüfen und korrigieren läßt), ist die Meßungenauigkeit wesentlich geringer als an der Seitenwand eines Reifens.

Grüße, Martin
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Hallo Patrick,

Der Beitrag des Sturzes zum Rollwiderstand ist nach übereinstimmender Aussage der ETH Zürich und Daniels bei relativ kleinen Sturzwinkeln vernachlässigbar gering.

wenn ich mich richtig erinnere, dann schrieb die Tourenwagen-Rennsport-Fraktion in einem von mir vor paar Jahren gelesenen Buch davon, daß größer 2° oder 2,5° (weiß nich mehr genau) Sturz auf jeden Fall vermieden werden sollten, weil dann der Reifen zu schräg auf der Straße steht und weiteres Erhöhen des Sturzes keine Vorteile mehr bringt. Sturz, vor allem Sturzänderung beim Einfedern, wird beim Auto meinem Kenntnisstand nach auch hauptsächlich dazu verwendet, um den Wanksturz an den Rädern (durch Wanken zwangsweise (außer bei Starrachsen) erzeugtes stürzen der Räder) wieder zu verringern. Die beste Seitenführungskraft bringt ein Autoreifen, wenn er senkrecht auf der Fahrbahn steht, und das möchte man auch in Kurven anstreben, wenn der Wanksturz den kurvenäußeren Reifen (ohne ausgleichende Negativsturzzunahme beim Einfedern) zu Positivsturz verhilft. Inwieweit das natürlich für Fahrradreifen, die einen wesentlich weniger flachen Querschnitt haben, gilt, entzieht sich meiner Kenntnis.


Das Sturzthema ist ein bisschen komplexer als ein abrollender Kegel wegen sichelförmigem Reifenlatsch...

Mag sein, aber für mich ist das der logisch nachvollziehbare Haupteffekt, der mehr Reibung bei Rädern mit Sturz erzeugt. Deshalb verfolge ich die Philosophie, den Sturz bei Geradeausfahrt nicht größer als 1,5° zu stellen (eigentlich: kleiner als -1,5°, die Gegenrichtung ist praktisch irrelevant). Ob aerodynamische Vorteile durch die mögliche schmalere Karosserie bei stärker gestürzten Rädern die von mir postulierten Nachteile dieser möglicherweise wieder aufheben, kann ich nicht sagen.


Die Spur muß so eingestellt sein, daß das VM mit seinem Fahrer und dem mitgeführten Gepäck am besten rollt.

Zweifellos. Zum Thema Spuränderung über den Federweg habe ich ja schon in der Antwort auf Charles' Beitrag ein bißchen was geschrieben. Um hier große Änderungen und damit Verluste zu vermeiden, braucht es entweder eine hochwertiges Vorderachsdesign oder wenig Federweg. Ich persönlich bevorzuge das gute Vorderachsdesign, denn abgesehen von Rekordfahrten halte ich einen vernünftigen Federweg im (20") VM für unverzichtbar.


Aufgrund von Fertigungstoleranzen, ... der aerodynamischen Kräfte auf den Einfederungszustand ist ebenfalls anzunehmen, mit ähnlichem Einfluß wie durch Gewichtsänderungen.

Meine Erinnerung an das o.g. Stück Literatur zum Thema Tourenwagesport sagt mir, daß eine Vorderachse mit Negativsturz auf Nachspur stehen sollte, um den geringstmöglichen Widerstand zu erzeugen. Die Erklärung dazu ist mir nicht mehr geläufig, aber sie hatte mich in dem Moment, wo ich das gelesen und durchdacht hatte, absolut überzeugt.

Daß es bei den schnelleren VM tatsächlich aerodynamische Effekte auf den Einfederweg geben soll (zumal da eh kaum Federweg existent ist), wage ich selbst bei Geschwindigkeiten über 50km/h stark zu bezweifeln.

Ich stimme deinen Ausführungen über Elastizitäten und deren Einfluß auf die Spur absolut zu. Daher halte auch ich die Einstellung per Ausrolltest für am aussagekräftigsten. Ist nur leider recht aufwendig und im Serienbau rein zeitlich nicht zu machen.

Und nochmal zur Begriffsdefinition: Natürlich kann man das definieren wie man gerade lustig ist, aber in der KFZ-Standardliteratur (z.B. Vogel Fahrwerkstechnik Buchreihe) lautet sie wie folgt:

Vorspur: Räder vorn näher zusammen als hinten (nach hinten offenes V), wird mit - (minus) gekennzeichnet, z.B. -2mm Spur = 2mm Vorspur
Nachspur: Räder hinten näher zusammen als vorn (nach vorn offenes V), wird mit + (plus) gekennzeichnet, z.B. +2mm Spur = 2mm Nachspur

Negativsturz: Räder oben näher zusammen als unten, wird mit - (minus) gekennzeichnet, z.B. -1° Sturz
Positivsturz: Räder unten näher zusammen als oben, wird mit + (plus) gekennzeichnet, z.B. +1,5° Sturz

Happy discussing

Martin
 
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AW: Rollwiderstand-Spur-Sturz-Problematik beim VM (Trike)

...Velayokonstruktion...

Hallo Tom,

wenn man ein Alleweder-Style-Tadpole einfach nicht federt, hat man genausowenig Probleme mit Sturz- und Spuränderungen. Das einzige, was da noch bleibt, ist das Verhältnis des Einlenkwinkels des kurvenäußeren Rades zum Einlenkwinkel des kurveninneren Rades (diese Ackermann-Sache), das gibts beim Velayo nicht.

Martin
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Hallo Martin,

die Alleweder Federbeine werden halt so eingebaut "wie man das schon immer gemacht hat", sprich: wie beim Flevo-Alleweder bzw. später beim Quest. Die A4 haben Schräglenker von hinten anstatt von vorn, diese sind aber recht kurz.

Was den Sturz bei Autoreifen angeht... klar, wegen des Stahlgürtels laufen die irgendwann zu schräg. Fahrradreifen sind im Querschnitt ja annähernd rund. Deshalb denke ich bis -8° [Santin in "The Worlds Most Fuel Efficient Vehicle", VDF Verlag ETH Zürich, S. 67] sollten tolerabel sein. Habe das Buch, leihe es Dir gerne mal aus. Das Kapitel über die Rollwiderstandsversuche ist aber überschaubar.

Gruß,
Patrick
 
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Martin: daß es bei den schnelleren VM tatsächlich aerodynamische Effekte auf den Einfederweg geben soll (zumal da eh kaum Federweg existent ist), wage ich selbst bei Geschwindigkeiten über 50km/h stark zu bezweifeln.
Der aerodynamische Abtrieb beläuft sich z.B. beim Milan und 55 Km/h auf 5 N, bei 72 Km/h auf ca. 25 N auf die Vorderräder - also im Vergleich zum Fahrergewicht minimal.

Ventoux
 
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AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Kann mich urlaubsbedingt kaum mehr beteiligen.

Bei den geringen Geschwindigkeiten ist der Motor fast im Leerlauf und ich habe den Wirkungsgrad hierbei mit 60% angesetzt.
Aber wie erklärt ihr denn jetzt, dass der Milan etwa den doppelten Rollwiderstand gegenûber einem RR mit guten Reifen har?
Sucht mal bei Tûfti. Der har an der Bremstrommel 4mm Unterschied gemessen! - Dagegen sind meine 12mm am Reifen (Felge ist verkleidet) Pipifax.
Schade, dass er hier nicht mitmischt.
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Hallo,

diese Verbrauchsmessung der elektrischen Energie hat schon was für sich. Hast du denn gemessen, ob du damit die Resultate aus den Rolltests reproduzieren kannst?

Grüße, Heiko
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Bezüglich meine VM? Nein, ich habe noch keinen Rolltest gemacht - mein Test ist für mich wesentlich weniger aufwändig.
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

... weniger aufwendig sicherlich, aber eben nicht validiert. Und Daniel hat ja erheblich andere Auffassungen zu deinem Fahrwerk. Sicher, dass ein Rolltest bei dir keine überraschenden Ergebnisse bringen könnte? Ganz ganz sicher?

Grüße, Heiko
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Sucht mal bei Tûfti. Der har an der Bremstrommel 4mm Unterschied gemessen! - Dagegen sind meine 12mm am Reifen (Felge ist verkleidet) Pipifax.
Schade, dass er hier nicht mitmischt.
Er liest hier schon mit.
Da mußt Du irgendwas zu schnell gelesen haben. :confused:
4 mm an der Bremstrommel habe ich sicher nicht geschrieben.
12 mm am Reifen kommen mir schon gewaltig viel vor.
Nach meiner Spuroptimierung werde ich mal nachmessen und berichrten.
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Beim R kann man sehr gut messen ( Beim k geht das nicht).
Natürlich stehen die Räder NAHEZU parralell. Genaueres weis ich jetzt auch nicht. Muss heute Dir die Spur einstellen. Dann werde ich mal nachmessen unter lässt das ist sehr aufwendig.

Wie auch immer Es ist mir unbegreiflich was für ein Promborium LabellaBaron macht das das r zappelt und schlecht läuft und dann stimmt dir Spur nicht. Es gibt eine doch so hervorragende Mœglichkeit die nachzumessen. Ausreden sind hier fehl am Platz. Machen ist angesagt. 12mm ist eine Katasthrope.
 
AW: DEKRA 2012 / 28.07. - 29.07.

Da mußt Du irgendwas zu schnell gelesen haben. :confused:
4 mm an der Bremstrommel habe ich sicher nicht geschrieben.
Ich bezog mich auf Beitrag Nr.80 und die folgenden im Thread "Spureinstellung fuer Dummies". Moeglich, dass da ein Missverstaendnis vorliegt. Wo genau weiss ich allerdings nicht.
 
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