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#1509077 - 09/06/22 01:03 PM Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette
StephanBehrendt
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Über den Wirkungsgrad des Riemens wurde ja auch hier viel gemutmaßt.

Ich hatte eine ältere Untersuchung der Uni Trier zitiert, die unter gewissen Parametern einen höheren Wirkungsgrad als bei der Kette feststellte. Eine neuere Untersuchung wieder von Prof. Hinzen in Trier kommt nun zum gegenteiligen Ergebnis. Bei der ersten Untersuchung kam es wohl zu handwerklichen Fehlern. Unter allen Bedingungen ist demnach der Riemen verlustbehafteter als die Kette. Zahlen nennt Prof. Hinzen nicht - ich vermute die Untersuchung war eine Auftragsarbeit. Weiß Jemand genaueres?

Fahrradhändler Georg Schmeißer aus Schnelldorf bei Ansbach hatte Kontakt nach Trier aufgenommen, nachdem er eigene Untersuchungen angestellt hatte.
------------------------
Grüsse
Stephan
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#1509082 - 09/06/22 02:20 PM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
Thomas_Berlin
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Hier das Ergebnis eines anderen Versuchsaufbaus:
https://www.cyclingabout.com/belt-drivetrain-efficiency-lab-testing/

Ich hatte den Vergleich damals nur überflogen, aber laut diesem ist der Unterschied weitgehend vernachlässigbar und - viel interessanter - kann beim Kettenantrieb die Wahl des Schmiermittels (!) einen enormen Unterschied machen.
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#1509089 - 09/06/22 02:49 PM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
Fichtenmoped
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Ich habe nach etwas über 19 tkm vom Gates-Riemen auf Kette umgerüstet. Ein Unterschied ist nach subjektivem Empfinden vorhanden. Die Kette läuft etwas leichter. Der Unterschied ist aber sehr gering. Wenn ich überhaupt Zahlen nennen kann, da sind das bei 20 km/h vielleicht 1 bis 2 km/h Vorteil bei Kettenantrieb. Bei schnellerem Tempo geht das sowieso irgendwo im wahrsten Sinn in Luft auf, weil dann der Luftwiderstand irgendwann das bestimmende Mass wird.

Fazit: Spürbar, bringt einen aber nicht an den Rand der Verzweiflung

Selbst hatte ich schon nach Messergebnissen gesucht. Das Schmeisser-Experiment kenne ich, sonst habe ich nichts wirklich Wissenschaftliches gefunden.
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#1509090 - 09/06/22 03:04 PM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: Fichtenmoped]
KaivK
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Kurzum waren ja alle Ergebnisse nach dem Motto: je höher die Eingangsleistung, desto geringer die relativen Verluste beim Riemen.

Man holt aber deutlich mehr Wirkungsgradgewinne/Veluste durch die Wahl einer effizienten Schaltung (-> Rohloff, im gewissen Maße auch Pinion) heraus als der Riemen kostet. Besonders schlecht vom Wirkungsgrad ist hier die Enviolo NuVinci.
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#1509360 - 09/09/22 08:44 PM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
EmilEmil
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In Antwort auf: StephanBehrendt
Über den Wirkungsgrad des Riemens wurde ja auch hier viel gemutmaßt.

Ich hatte eine ältere Untersuchung der Uni Trier zitiert, die unter gewissen Parametern einen höheren Wirkungsgrad als bei der Kette feststellte. Eine neuere Untersuchung wieder von Prof. Hinzen in Trier kommt nun zum gegenteiligen Ergebnis. Bei der ersten Untersuchung kam es wohl zu handwerklichen Fehlern. Unter allen Bedingungen ist demnach der Riemen verlustbehafteter als die Kette. Zahlen nennt Prof. Hinzen nicht - ich vermute die Untersuchung war eine Auftragsarbeit. Weiß Jemand genaueres?

Fahrradhändler Georg Schmeißer aus Schnelldorf bei Ansbach hatte Kontakt nach Trier aufgenommen, nachdem er eigene Untersuchungen angestellt hatte.



Das vom Muskeltrieb an die Kurbel abgegebene Drehmoment ist pulsierend.Etwa so: Das (erste) Minimum des Drehmoments ist ca. 15 [Grd] gegenüber dem oberen Totpunkt der Kurbel nach vorn verschoben (D.h. die ganze Funktionskurve). *) Bilder werden durch Anklicken der Adresse sichtbar (neuere Bilder aus dem IBC-Forum sind es direkt !) ??
Bild 1
https://fstatic1.mtb-news.de/f/gn/2n/gn2nsou0t7hc/medium_FouriApprox1.JPG?0

Das ist eine Auswertung von mir nach der im nächsten Bild von mir angegebenen Quelle.
Bild 2
https://fstatic1.mtb-news.de/f/rj/3t/rj3t2jef4bo5/medium_TangKraft1.jpg

In einer ersten Untersuchung hatte, so weit ich mich erinnere, Prof. Hinze mit einem konstanten Drehmoment gearbeitet. Das Drehmoment wurde von einem Elektro-Motor aufgebracht. Der Wirkungsgrad sowohl von Kettentrieb als auch von Zahnriementrieb sind Drehmoment-abhängig. Bei Berücksichtigung der pulsierenden Abhängigkeiten ergibt sich dann, daß der Kettentrieb gegenüber dem Zahnriementrieb immer (ganz leicht !) die Nase beim Wirkungsgrad vorn hat.
*) Ich weiß nicht, warum die Bilder nicht direkt auegegeben werden. Durch Anklicken der Adresse kann man aber zugreifen.
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#1509369 - 09/10/22 06:06 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
Hartmut.L
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Am Reiserad geht man doch viele Kompromisse ein - man fährt diche Schlappen, man behängt sich mit Gepäck, man nimmt eine bequeme Sitzhaltung ein usw. alles im Hinblick auf das Reisen -nicht auf das optimale Radfahren- sonst würden wir wohl alle Rennradfahren, am besten auf einer Zeitfahrmaschine als ausoptiemiertem Rad...
Warum sollte mich dann der geringfügig schlechtere Wirkungsgrad eines Riemens interresieren? Vielleicht aber schon, dass das Ding einfach sauber ist keine Pflege braucht und leise seinen Dienst verrichtet....
Hartmut
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#1509373 - 09/10/22 08:30 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
schorsch-adel
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Ich verstehe nicht, was man da groß untersuchen muss. Es liegt doch auf der Hand, dass beim Riemen ein Teil der Energie durch Dehnung und Schlupf verloren geht
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#1509377 - 09/10/22 08:58 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: Hartmut.L]
Wittmundertorfbrand
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bier bravo

Hartmut: du sprichst mir aus der Seele! Sehr gut !!

LG

Ralf
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#1509379 - 09/10/22 09:18 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: schorsch-adel]
EmilEmil
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Es ist leider beides falsch , was angeführt wird: Bei dem Riemen handelt es sich um einen Zahnriemen (Da muß man für den Schlupf den Wert Null ansetzen ! Stichwort "Form-schlüssiger Zugmitteltrieb" !). Ein Zahnriemen für Fahrräder wird mit Carbonfasern verstärkt. HT-Kohlenstofffasern haben einen E-Modul (Zug) 230 [kN/mm² = GPa ]. Im Vergleich zu Stahl (210 [kN/mm²]) liegt das etwas höher. Bei UMS-Kohlenstofffasern liegt der E-Modul noch etwas höher (395 [kN/mm²]). Die im Vergleich mit Stahl geringeren Bruchdehnungen (< 2 % !) spielen bei richtiger Dimensionierung des Riemens keine Rolle ! Im Crashfall macht der Riemen natürlich die Grätsche, Patsch und kaputt ....
Im Übrigen benötigt der Zahnriemen (außer bei Eingang !) immer eine Getriebenabe (Tretlagergetriebe gähn). Da sieht es bei den am Markt käuflichen Modellen ziemlich düster aus.

MfG EmilEmil

Edited by EmilEmil (09/10/22 09:23 AM)
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#1509381 - 09/10/22 09:51 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: Hartmut.L]
EmilEmil
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Also so gehts nicht: Wirkungsgrad ist immer ein Thema, obwohl es von Ignoranten nicht oder zu wenig beachtet wird. Ein Zahnriemen kommt fürs Reisen eigentlich nicht ohne eine Schaltung. Der Riemen funktioniert nach meiner bescheidenen Erfahrung nicht mit einer Kettenschaltung. Getriebe-Schaltungen haben überwiegend einen schlechten Wirkungsgrad. Ich setze da mal etwas willkürlich 94 % Antriebs-Wirkungsgrad (Zwischen Muskelantrieb und Fahrbahn). Alles, was darunter ist, ist für die Tonne !
Wer für viele Kompromisse plädiert, kann natürlich auch mit einem Hollandrad auf Weltreise gehen. Aus die Spitze getrieben, wäre auch eine Draisine möglich.......
Warum micht ? Eine moderne Draisine sollte man evtl. mal bauen. Den Freiherrn würde das bestimmt in seinmem Grabe freuen. Eine Weltumrundung mit einer Draisine cool

MfG EmilEmil
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#1509384 - 09/10/22 10:11 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: schorsch-adel]
StephanBehrendt
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In Antwort auf: schorsch-adel
Ich verstehe nicht, was man da groß untersuchen muss. Es liegt doch auf der Hand, dass beim Riemen ein Teil der Energie durch Dehnung und Schlupf verloren geht

Du hast die Abhandlung anscheinend nicht gelesen - Stichwort: walken.
------------------------
Grüsse
Stephan
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#1509388 - 09/10/22 10:47 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: StephanBehrendt]
Biketourglobal
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Underway in Germany

Hallo Stephan,

soweit ich mich an mein Gespräch mit Prof. Hinzen erinnern kann, war vor allem die Getriebenabe das Problem. Die Kombination dieser Ineffizienzen hat dann dazu geführt, dass Riemen im Vergleich zur Kette halt nicht so top war.

Er sagte damals:

Zitat:
Die Frage nach dem Wirkungsgrad des Fahrradantriebes ist von komplexer Natur: Der Kettentrieb in Kombination mit einer Kettenschaltung ist diesbezüglich der ideale Fahrradantrieb, weil er die Leistungsübertragung von der Tretlagerwelle zum Hinterrad mit der Funktion eines Schaltgetriebes vereinigt. Es gibt also nur einen Verlustverursacher.

Nabenschaltungen sind für sich betrachtet zwar Getriebe mit ausgezeichnetem Wirkungsgrad, müssen aber stets mit einem „Zugmitteltrieb“ (Oberbegriff für Kette, Flachriemen, Zahnriemen, Keilriemen, Poly-V-Riemen usw.) kombiniert werden, der die Leistung von der Tretlagerwelle auf das Hinterrad überträgt, wodurch sich ein System aus zwei Verlustverursachern ergibt. Aufgrund dieses systembedingten Nachteils weisen Antriebe mit Nabenschaltung in aller Regel einen geringeren Wirkungsgrad auf als die mit Kettenschaltung.

Dieser systembedingte Nachteil wird noch deutlicher, wenn die Fahrradkette durch einen Zahnriementrieb ersetzt wird. Messungen haben zweifelsfrei ergeben, dass die Verluste eines Zahnriementriebes deutlich größer sind als die eines Kettentriebes. (…)“



Und Ryan Osborne von Gates sagte mir dazu noch:

Zitat:
„Wie bereits erwähnt, gibt es bei gleichem Aufbau keinen großen Unterschied in den Wirkungsgraden. Und tatsächlich gibt es Situationen, in denen der Riemen leicht effizienter sein kann als eine Kette. Wenn jedoch zusätzliche Übersetzungen benötigt werden, ist ein separates Getriebe erforderlich (…) Diese Getriebe haben (alle) ihren eigenen Wirkungsgrad, und die Verluste aus diesen Systemen müssen zu den Verlusten des Riemens (oder der Kette) addiert werden, wenn man das System als Ganzes betrachtet. Diese (…) Getriebe haben alle ihre eigenen Eigenschaften und Nachteile, und oft lohnen sich die Abstriche in der Effizienz wegen ihrer längeren Lebensdauer, geringen Wartungsaufwand, Allwettertauglichkeit, usw.“, schließt Ryan Osborn.




Edited by Biketourglobal (09/10/22 10:48 AM)
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#1530675 - 06/30/23 10:54 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: Fichtenmoped]
Netbiker
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In Antwort auf: Fichtenmoped
Ich habe nach etwas über 19 tkm vom Gates-Riemen auf Kette umgerüstet. Ein Unterschied ist nach subjektivem Empfinden vorhanden. Die Kette läuft etwas leichter. Der Unterschied ist aber sehr gering. Wenn ich überhaupt Zahlen nennen kann, da sind das bei 20 km/h vielleicht 1 bis 2 km/h Vorteil bei Kettenantrieb. Bei schnellerem Tempo geht das sowieso irgendwo im wahrsten Sinn in Luft auf, weil dann der Luftwiderstand irgendwann das bestimmende Mass wird.

Fazit: Spürbar, bringt einen aber nicht an den Rand der Verzweiflung

Selbst hatte ich schon nach Messergebnissen gesucht. Das Schmeisser-Experiment kenne ich, sonst habe ich nichts wirklich Wissenschaftliches gefunden.
Nun, als langjähriger "Riemenfahrer" muss ich schon festhalten, dass der Riemen erheblich mehr Widerstand im Umlauf hat, als eine (gut geölte, saubere) Kette. Das merkt man schon alleine beim Zurückdrehen der Kurbel. Vor allem, je mehr Zähne des Riemens mit der Riemenscheibe (meist vorne) im Eingriff sind. Das erhöht den Widerstand deutlich und leicht spürbar. Wie hoch dieser ist (in Watt), müsste man im Labor austesten. Dass er aber da ist, erkennt jeder auch ohne Laboruntersuchung.

Edited by Netbiker (06/30/23 10:56 AM)
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#1530836 - 07/03/23 10:37 AM Re: Wirkungsgrad Gatesriemen schlechter als Kette [Re: Netbiker]
Fichtenmoped
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Dreh mal eine Pinion-Kurbel rückwärts. Da wirst du dich wundern, es ist mit Kette und Riemen immer der gleiche Widerstand grins es ist sogar derselbe Widerstand grins
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