Die wesentlichen Patente sind von 1997, laufen also in 7 Jahren aus. Die 11-Gang Alfine darf wohl als Überbrückung angesehen werden.

Frank

Wirkungsgrad: Das Schlumpf Speed Drive hat auch schrägverzahnte Getrieberäder. Gemäss Florian Schlumpf ein Vorteil. Shimano gibt für die 8-Gang Alfine Nabe einen Wirkungsgrad von 97% an. Das ist wohl eher hoch und sicher nicht in allen Gängen gleich. Bei einer Ölschmierung ist der Wirkungsgrad wohl im Neuzustand geringer aber bleibt dafür über lange Zeit konstant. Im Durchschnitt über mehrere 1000 Kilometer dürfte der Wirkungsgrad also eher sogar höher sein.

Man kann es nachlesen, z. B. in Niemann/Winter: Maschinenelemente 2 (Zahnrad-Getriebe).
Für Zahnflanken gehärtet u. geschliffen ist je Zahneingriff
-die reine Zahnverlustleistung 0,3 bis 0,6 % der übertragenen Leistung.
-die Gesamtverlustleistung 1 bis 1,5 % der übertragenen Leistung bei Wälzlagern und Tauchschmierung
Dabei wird zwischen Gerad- und Schrägverzahnung nicht unterschieden, dieser Einfluss liegt im Streubereich.
Man kann also mit diesen Erfahrungswerten einen Gesamtwirkungsgrad für ein Getriebe abschätzen.
Z. B. hat eine Planetenstufe mit drei Planetenrädern bereits 6 Zahneingriffe, damit ist der reine Verzahnungswirkungsgrad im günstigsten Fall 0,997hoch 6=0,98. Berücksichtigt man die beteiligten Lager
(mindestens 3 Planetenlager) und die Planschverluste, so kommt man bestenfalls auf einen Wirkungsgrad von
0,97 je Planetenstufe. Ich nehme an, das aus Platzgründen als Planetenlager häufig Gleitlager verwendet werden,
dann kann der Wirkungsgrad nur schlechter werden.
Bedenkt man, dass je nach eingeschaltetem Gang mehrere Planetenstufen beteiligt sind, dann wird klar, dass die in
Firmenprospekten angegebenen Wirkungsgrade von Getriebenaben reichlich optimistisch sind. Das ist vorsichtig
ausgedrückt und ich nenne bewusst keine Namen.
Das ist jetzt auch ein Beitrag zum Glaubensstreit Nabenschaltung versus Kettenschaltung, dabei war ja auch der Wirkungsgrad immer mal wieder Gegenstand von Diskussionen hier im Forum.
Gruß Peter,
der unter anderem deshalb nur Kettenschaltung fährt.

Hallo Peter,

Wie, der Niemann bei dem mein Vater Anfang der 60er in München studiert hat ist da immer noch maßgebend? Bei der Festigkeitsberechnung waren (sind?) die Ergebnisse eher recht großzügig dimensioniert...



Beim Zahneingriff selbst schon, insgesamt habe ich es anders gelernt. Durch die entstehenden Axialkräfte ... nachlesen bitte unter folgendem Link Seite 690 oben.

Getriebewirkungsgrad in Rohloff Matek (Google.books)


Ohne jemals ein ernsthaftes Getriebe konstruiert zu haben: Müssten sich durch die entstehenden Axialkräfte nicht Kippmomente ergeben? Müsste man dementsprechend nicht die gesamte Ausführung "robuster" gestalten um die gleiche Haltbarkeit wie bei einer Geradverzahnung zu bekommen? Würde das nicht einen schlechteren Wirkungsgrad bei gleichem Drehmoment bedeuten?

Ciao,
Stefan

Irgendwie fehlt mir hier noch was. Bei Planetengetrieben kann man allein aus der Kinematik des Getriebes einen Wirkungsgrad berechnen.
Da sind Dinge wie Lagerreibung, Oberflächenbeschaffenheit und Lagerwiderstand garnicht berücksichtigt.

Ich zitiere den ganzen Beitrag in voller absicht, ich finde es einen bemerkenswerten beitrag, mit Inhalt und Wissen.

Er zeigt aber eben auch das immanente Problem jeder nabe auf, was jeder sensible Mensch, an sportlichen Rädern immer sofort bemerkt, die nabe fühlt sich tot an, tot und zäh!

Kann man, muß man also real, nicht nur in dem einen Direktgang, mit verlusten um die 2-3-4-5-6% rechnen?
Das ist ja katastrophal schlecht, dass die 98% Wirkungsgrad , die von R angegeben werden, nicht stimmen, dazu muß man nur berichte wie von Peterxtr lesen, oder einmal vergleichbare räder mit r und Kettenschaltung fahren: 5% sind, wie ein immer mitlaufender, schlechter Seitenläufer, und genauso fühlt sich ne nabenschaltung immer an!

Drücken wir es mal vorsichtig aus: Ich spüre beim R-Gerät die Stufe 11 nicht, obwohl ich nach einigen Beiträgen hier in dieser davonschießen müsste wie beim Zünden von Starthifsraketen. Leider oder besser zum Glück ist das nicht so.
Derzeit habe ich genügend Hobel. Sollte ich doch noch einen brauchen, dann ist unabhängig von sonstigen Ausrüstungsteilen schon eins klar. Kettenschaltung kommt keine dran.
Bist Du überhaupt schonmal mit einem Planetengetriebe gefahren?

Falk, SchwLAbt

Leider ja, einige Jahre sogar.
Bist Du überhaupt schon mal ne Kettenschaltung, ab deore aufwärts und ganz brauchbar (aber nicht irgendwie besonders) gewartet, gefahren?

Die R bremst, so, wie sie es theoretisch ja nun auch muß, daher fand ich den Beitrag oben ganz informativ, ...

Eine kettenschaltung ist einfach leichtgängiger, das merkt man natürlich je eher, je sportlicher das rad ist, mag sein, dass in einem Schwerlast-Vehikel, was....30-40-50 Kg wiedgt, das nicht mehr merkbar ist.

Bei einem leichtlaufndene Rad dagegen, sagen wir, ein Randonneur, ist eine Nabenschaltung klar langsamer und das Feeling ist eben so "tot".

[ironie]Das mag der Grund sein, warum CAS z.Z. Weltmeister über 24-Stunden und über die 1000km ist. [/ironie]

Ich fahre auch im Winter häufig mit JW Jacke (Blizzard) und kann sie sehr empfehlen.
Rohloff fahren mag ich sehr, am Alltagsrad und am Reiserad. Läuft superleicht und macht einfach mehr Spaß.

Die 11 Gang-Alfine wird sicher eine Bereicherung werden, interessant wohl auch in Verbindung mit zwei Kettenblättern oder ähnlichem. Mit 11 Gängen ist sie vielleicht fast schon reisetauglich.
Rohloff war wohl in den letzten Jahren vor allem damit beschäftigt, mit der steigenden Nachfrage fertig zu werden und in das neue Betriebsgebäude überzusiedeln. Jetzt haben sie hoffentlich mehr Zeit für neue Entwicklungen.

Hallo Stefan,
Gustav Niemann war der legendäre Zahnrad- u. Getriebepapst der 50er und 60er Jahre. Er begründete an der TU München die Forschungsstelle für Zahnräder und Getriebebau (FZG) und gab das damals zweibändige Standardwerk
"Maschinenelemente" heraus. Der Band 2 davon beschäftigt sich ausführlich mit Zahnrädern und Getrieben. Der
Nachfolger an der FZG war Winter, den ich aus meiner Forschungstätigkeit noch persönlich kannte. Niemann und Winter
sind schon lange tot, das Buch wurde sozusagen zu ihrer Ehre unter den berühmten Namen Niemann/Winter
weitergeführt und ständig aktualisiert, entsprechend den laufenden Forschungsergebnissen der FZG. Heute hat das
Werk 3 Bände und erscheint unter den Namen Niemann/Winter/Höhn. Höhn ist der derzeitige Leiter der FZG. Es gibt
zusätzlich noch zahlreiche Ko-Autoren, die bei einzelnen Kapiteln mitgewirkt haben. Der Band 2 gilt als
deutschsprachiges Standardwerk über Zahnradgetriebe, welches auch in anderen Maschinenelementebüchern
(z. B. Roloff/Mattek) häufig zitiert wird. Die von mir zitierten Zahlenwerte stammen aus der zweiten, völlig neubearbeiteten Auflage von 1983.

Zum Wirkungsgrad, Roloff/Mattek:
Die Wirkungsgradformel aus Roloff/Mattek habe ich verwendet (es gibt ja auch keine andere).
Darin habe ich die abgegebene Leistung ausgedrückt durch (zugeführte Leistung minus Verlustleistung), die
Verlustleistung wiederum ist (1-ETA)mal zugef. Leistung.
Zahlenbeispiel für eine Fahrrad-Getriebenabe:
zugeführte Leistung P = 100 W
je Zahneingriff werden 0,3% von P verheizt, das sind 0,3 W , bei 6 Zahneingriffen je Planetenstufe sind das also 1,8 W.
Für Lagerreibung und Ölplanschverluste, (aus den Werten nach Niemann) gehen 0,7% von P verloren, also 0,7 W .
Gesamte Verlustleistung je Planetenstufe 1,8 + 0,7 = 2,5 W
Wirkungsgrad je Planetenstufe ETA = (100-2,5)/100 =0,975
Es ist mir bewusst, das dies nur eine überschlägige Näherungsrechnung ist. In Wirklichkeit wird in einer Planetenstufe ein
Teil der Leistung als Kupplungsleistung, der andere Teil als Wälzleistung übertragen. Nur der Wälzleistungs-Anteil ist
verlustbehaftet, die Kupplungsleistung wird verlustfrei übertragen. Die Kupplungsleistung beruht auf dem koaxialen An- und
Abtrieb und der Relativgeschwindigkeit zwischen Sonnenrad und dem rotierenden Planetenträger. Verhindert man diese
Relativgeschwindigkeit, z. B. durch verriegeln der Planetenräder, dann wird nur Kupplungsleistung übertragen, die ist
verlustfrei. Die Planetenstufe rotiert dann wie ein Block, die Zahnräder wälzen sich nicht aufeinander ab, Übersetzung ist 1:1,
das wäre also ein "direkter Gang".
Für die genaue Wirkungsgradberechnung müsste man in jeder beteiligten Planetenstufe aufgrund der dort übertragenen
Wälzleistung den Stufenwirkungsgrad berechnen. Der Gesamtwirkungsgrad ist das Produkt aller Stufenwirkungsgrade.
Diese Berechnung erfordert die genaue Kenntnis der Geometrie und der herrschenden Geschwindigkeiten in jeder Planetenstufe
und in jedem Gang. Diese Infos habe ich jetzt nicht, deshalb begnüge ich mich mit der Näherungsrechnung.
Außerdem ist das ein mühseliges Geschäft, das sich nicht lohnt, weil ohnehin zahlreiche Einflussgrößen einer Berechnung
kaum zugänglich sind, man denke nur an die Ölplansch- und Quetschverluste.
Aufgrund der verlustfreien Kupplungsleistung haben Planetengetriebe verhältnismäßig gute Wirkungsgrade gegenüber Standardgetrieben. Das habe ich in meiner Näherungsberechnung berücksichtigt, indem ich die günstigsten Werte aus
dem in Niemann angegebenen Streubereichen angenommen habe.
Aus dem gesagten wird klar, dass so eine Getriebenabe in jedem Gang einen anderen Wirkungsgrad hat. Für den
Werbeprospekt lässt sich also immer ein möglichst günstiger Wirkungsgrad angeben, man muss nur den richtigen Gang
auswählen. Im Prinzip ist der Wirkungsgrad am besten,( nämlich 1) bei komplett verblocktem Getriebe, also im direkten
Gang, aber das glaubt ja doch keiner, also gibt man den Wirkungsgrad im zweitbesten Gang an.

Zum Kippmoment:
Natürlich entsteht durch die Axialkraft bei der Schrägverzahnung ein Kippmoment. Das daraus resultierende Kräftepaar
muss bei der Lagerdimensionierung berücksichtigt werden. Weil man meistens Wälzlager verwendet, ist die zusätzliche Lagerreibung gering. Dieser Einfluss ist durch die zitierten Erfahrungswerte abgedeckt.
Gruß Peter

Hallo Peter,
super ausführliche und informative Antwort. Danke!

Ciao,
Stefan

Du hast recht,
die genauere Berechnung kann ich nicht machen, weil mir die genaueren Daten fehlen.
Ich habe dazu soeben einen ausführlichen Beitrag geschrieben an StefanTU, siehe oben.
Gruß Peter

Hallo,

Rohloff gibt übrigens auf seiner Website ausführliches zum Wirkungsgrad an. Er nennt auch nicht einfach den Wirkungsgrad für den besten oder zweitbesten Gang, sondern den für alle Gänge, was auch einzig sinnvoll ist:
Rohloff Wirkungsgrad

Ich weise darauf hin, dass ich keine Namen genannt habe.
Ich wollte nur etwas aufklärend wirken, die gestellten Fragen beantworten, und
Möglichkeiten für das Marketing aufzeigen.
Gruß Peter

.....und ich mag die R- nabe überhaupt nicht: die Gangabfolge, den Widerstand, diesen Drehschalter, das Geräusch, der Preis, den Hype, die spezial Ersatzteile, die komplizierte Wartungsanleitung... Für mich muss ein Reiserad einfach aufgebaut, leicht zu warten und mit optimaler weltweiter Ersatzteilversorgung sein!
Olivier