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Kinematics3
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10-SC-LINKAGE-ANTI-SQUAT-30-50
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12- SC-LINKAGE-ANTI-SQUT-30-28
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In den letzten 3 Artikeln wurde geklärt, wo die Reise bei dem Enduro-Projekt hingehen soll und welche Problemstellungen die Jungs von 77Designz lösen wollen. Im heutigen Artikel geht es um die Entwurfsphase und die finale Kinematik. Viel Spaß bei der Lektüre und der anschließenden Diskussion!

Das Ziel ist es also, einen Rahmen zu entwickeln, der über einen virtuellen, weit vorne liegenden hohen Drehpunkt verfügt, um eine ideale Raderhebungskurve und einem sinnvollen Anti Rise zu bekommen (s.h. Artikel 3). Damit man den Anti Squat sinnvoll einstellen kann, gibt es eine Umlenkrolle. Durch diese gibt es noch mehr Freiheit bei der Wahl des Kettenblattes, da dieses den Anti Squat nur noch sehr wenig beeinflussen kann (s.h. Artikel 1).

Diashow: “Wir entwickeln einen Fahrradrahmen” von 77Designz - Teil 4 & 5 – Entwurfsphase und finale Kinematik
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Das Ganze verpacken wir in ein modernes, langes und flaches Enduro mit Platz für einen Flaschenhalter zentral im Rahmen und lassen es auf 29“ Reifen rollen. Dieses Mal würden wir euch gerne gleich zwei Videos zeigen. Das erste behandelt die Entwurfsphase, in der wir immer wieder zwischen Linkage und Solidworks hin und her springen, um die aktuelle Kinematik mit dem zur Verfügung stehenden Bauraum und anderen Zielen abzugleichen. Kommt es hier zu Konflikten, müssen wir abwägen, wo unsere Prioritäten liegen und die Kinematik weiter anpassen. Oft lassen sich sehr ähnliche Ergebnisse auch mit leicht verschobenen Lagerpunkten erzielen, solange die Gesamtkomposition passt.

Film ab für Video 4:

Nun, da alle Konflikte aus unserer Sicht gelöst sind und wir wissen, dass es passt und genügend Platz für Rohre, Reifen, Gabel, Dämpfer, Kurbeln, Schaltwerk usw. gegeben ist, würden wir euch gerne in Video Nummer 5 die finale Kinematik vorstellen. Im Weiteren erklären wir zudem noch detailliert, warum wir so überzeugt von unserer Lösung sind.

Los geht es mit Video 5: 

Was macht die Kinematik also aus unserer Sicht so gut?

Kinematics3
# Kinematics3

Raderhebungskurve:

Die deutlich nach hinten zeigende Raderhebungskurve bietet eine optimale Ausweichrichtung, um Hindernisse leichter zu überrollen. Das sorgt dafür, dass man mit weniger Mühe schnell bleibt. Gerade im Vergleich mit konservativen 29ern, die deutlich nach vorne federn, wird der Vorteil deutlich.

Anti Rise:

Der Anti Rise ist für ein Rad mit hohem Drehpunkt ungewöhnlich niedrig. Dadurch bleibt der Hinterbau auf der Bremse sehr aktiv. Trotzdem ist der Anti Rise hoch genug, um effektive Geometrieveränderungen vorzubeugen. Genauer erklärt haben wir das ja schon im 3. Artikel.

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Anti Squat:

Wir haben es geschafft, unseren Anti Squat so zu gestalten, dass er selbst auf dem Klettergang recht hoch ist und man dadurch ohne Wippen auch steile Rampen hochradeln und beschleunigen kann. Im Verlauf wird er aber beim Herunterschalten in die härteren Gänge immer kleiner, bis er beim 10er Ritzel bei ca. 100% liegt – was sich in unserem Fall so anfühlt, als würde man ohne Kette fahren, denn es gibt keinen Pedalrückschlag mehr. Das ist für 100% Anti Squat sehr ungewöhnlich. Hier einige Screenshots aus Linkage die den Verlauf über die Gänge zeigen:

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# 10-SC-LINKAGE-ANTI-SQUAT-30-50
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Was noch ein sehr guter Trick ist, um viel Anti Squat im SAG Bereich anbieten zu können, ohne zu viel Pedal Kickback in Kauf nehmen zu müssen, ist ein durch den Federweg abfallender Anti Squat: Denn wirklich brauchen tut man die Unterstützung nur im Sag Bereich.

Dieses Video zeigt sehr schön, wie der Anti Squat nach dem SAG Bereich abfällt.

Video: 

77designz sc von opossumMehr Mountainbike-Videos

Erläuterung: Anti Squat

Für alle, die es interessiert, gibt es hier noch eine allgemeine Erklärung dazu, was Anti Squat eigentlich ist:

Bei der Beschleunigung eines Fahrrad will der Körperschwerpunkt, bedingt durch die Massenträgheit, immer zurück bleiben und beschleunigt nur verzögert. Das führt zu einem ungewolltem Einfedern des Hinterbaus. Dieser Effekt nennt sich Squat, was übersetzt so viel wie “Hocken” bedeutet. Dazu kommen noch die schwellende Lasten durch das Pedalieren und die wechselnde Gewichtsverteilung, die den Effekt weiter verstärken (= “Pedal Bob”). In der Fahrwerksentwicklung versucht man diesen Effekten mit Kettenzug entgegenzuwirken (Anti Squat).

Zieht die Kette den Hinterbau weiter auseinander als notwendig, um die Geometrie aufrecht zu erhalten, spricht man von einem Anti Squat Wert größer als 100%. Hält der Kettenzug die Geometrie stabil, ist das System im Gleichgewicht und der Anti Squat liegt bei 100%. Zieht die Kette den Hinterbau zu wenig auseinander, um ein Gleichgewicht der Kräfte herzustellen, liegt der Anti Squat Wert unter 100%.

Bei der Entwicklung muss man sich darüber im Klaren sein, ob einem Traktion oder Pedaliereffizienz wichtiger sind. Denn wie so oft stehen sich die beiden gegenüber und es gilt, den richtigen Kompromiss zu finden. In der Industrie hat es sich durchgesetzt, den Anti Squat Wert zwischen 100 und 150% zu legen. Das sorgt für einen guten Support bei akzeptablem Pedalrückschlag.  Dabei gilt zu beachten, dass große Fahrer durch den höheren Schwerpunkt eher mehr Anti Squat brauchen, um Effizient unterwegs zu sein. Außerdem wandert der Anti Squat Wert meist mit dem Federweg. Darum ist es immer wichtig genau zu bestimmen, wo der Wert im SAG Bereich liegt, denn das ist der Bereich, in dem man pedaliert.

Was sagt ihr zur finalen Kinematik?

  1. benutzerbild

    Erhard_66

    dabei seit 02/2013

    OZM
    ......

    Wenn es dass ist, was ich darunter verstehe, ist Deine These
    falsch.
    Die Walze mit Unwucht wird sich (Haftreibungsthema durch Verzahnung gefixt) ebenfalls überschlagen, wenn das Lot des CG den Auflagepunkt überschreitet. Der Auflagepunkt verschiebt sich jedoch entlang der Walzenkontur zunächst einmal - aber nicht endlos!

    Die These bleibt bestehen: Fahrzeug kippt, wenn das Lot des CG den Auflagepunkt des HR überschreitet.
    Ich glaube, hier wird gerade die Diskussion unpräzise. Wir reden von instabil/Überschlag nach hinten.

    Es war eben von mir genau nicht falsch, denn du schreibst es selbst, der Auflagepunkt verschiebt sich, und eine (neue) stabile Lage ergibt sich, passend zur Hangneigung.

    Wir sprachen bisher von Überschlag nach hinten, du benutzt neu den Begriff kippen. So haben wir aber nicht diskutiert.

    Ein Überschlag findet (in dem Fall Stehaufmännchen) nicht statt, sondern es kippt halt entsprechend nach hinten und stabilisiert sich wieder.
    Also kippen - ja. Überschlag - nein
    OK?


    VG Erhard
  2. Anzeige

  3. benutzerbild

    Lutz-Scheffer

    dabei seit 01/2015

    Hallo Zusammen,
    Eine spannende Diskussion die sich bisher entwickelt hat.
    @ Erhard_66: das Buch von Vittore Crossalter steht bei mir ganz vorne im Regal.
    Nachdem ich Zeit hatte über Erhards, Olivers und Tims Ansichten nachzudenken und etwas Abstand gewonnen habe, muss ich sagen das meine These nicht mehr haltbar ist.
    Auch wenn hier Prosa verpönt ist (deshalb zusätzlich Bild im Anhang) nochmal eine Zusammenfassung in meinen Worten (darf natürlich korrigiert werden):
    Was mich am schlussendlich überzeugt hat, ist das Argument vom Tim (timy90) das das Hinterrad im Antriebslastfall aufgrund des Kettenzuges quasi fest mit dem Rahmen gekoppelt ist. Die mit der Kette gekoppelte Hinterradachse ist kein Gelenk mehr und kann Drehmomente übertragen.
    Bisher bin ich in meinen Überlegungen davon ausgegangen das der Kettenzug eine reine innere Kraft im freigeschnittenen Rahmen sei.
    Die Summe der Drehmomente rund um die hintere Radachse muss Null sein.
    Kettenzugkraft mal Ritzelabstand zur Achse ist das eine Drehmoment ("Drehmoment Hinterrad") und das kompensierende gegenläufige Drehmoment ist der horizontale Abstand von der Gewichtskraft (Schwerpunkt) zur Hinterradachse ("Drehmoment Rahmen"). Dieses gegenläufige Drehmoment entlastet zusätzlich zur reinen Achslastverschiebung das Vorderrad. Aus diesem Grund wird der Kipp-Punkt früher erreicht und das Lot des Schwerpunktes kann nicht hinter den Radaufstandspunkt wandern ohne das das Fahrrad sich bergauf überschlägt.
    Grüße,
    Lutz
    View attachment 804226 View attachment 804227
  4. benutzerbild

    Felger

    dabei seit 05/2007

    Bzgl kippen... Ich hab da eine ganz einfache Vorstellung...

    statische Betrachtung: dass die GESAMTgewichtskraft ausgehend vom GESAMTcenterOfGravity (wirklich beides für das Gesamte System ausgemittelt) muss im Lot vor der Hinterradachse bzw innerhalb der Aufstandsfläche sein (alles gemittelt) - sonst kippt man nach hinten (oder nach vorne :p) Beides geht prinzipiell erst mal maßgeblich vom Fahrer als größte Masse mit ungünstigen CoG aus, sprich Gewichtsverlagerung ist Voraussetzung. Langer Radstand, steiler Sitzwinkel, Zusatzgewichte wie Motor :D helfen zusätzlich aber auch ne schwere Gabel helfen das CoG runter bzw nach vorne zu bekommen.

    oder fehlt da was?

    Damit die statisch Betrachtungen gelten muss natürlich so wenig wie möglich Dynamik vorhanden sein (Runder Tritt, Beschleunigung, Verzögerung usw) - was auch für die Traktion wichtig ist.

    Die ganze Raketenwissenschaft bzgl steigendes Vorderrad ohne Kettenzug :eek:
    ist da ein Unterschied ob ich die Bremse ziehe oder das Rad über Kettenzug an Ort und Stelle halte? Kann ich mir gerade nicht vorstellen:confused:

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