Wie effizient sind Nabenschaltungen im Vergleich zu Kettenschaltungen?

Viel hängt vom Fahrer ab und davon, was man unter Effizienz versteht .

Es ist einfach, eine Nabenschaltung jahrelang gut laufen zu lassen, aber eine nicht gewartete Kettenschaltung wird sehr schnell ineffizient. Eine Nabenschaltung ermöglicht eine vollständige Umschließung der Kette, für alle außer den engagiertesten Radfahrern; Eine geschlossene Kette ist effizienter, da sie sauberer und besser geölt ist.

Eine geschlossene Kette ermöglicht es Ihnen, mit sauberen Tüchern und ohne Wechseln zur Arbeit zu kommen, was viel Zeit sparen kann. Sie müssen keine Zeit damit verbringen, einen Umwerfer einzustellen oder Ihre Kette zu reinigen, was auch die Effizienz Ihres Lebens erhöht. Allerdings dauert es länger, das Laufrad zu entfernen, wenn Sie Nabenschaltungen und eine geschlossene Kette haben.

Schalteffizienz. Dies ist besonders wichtig in Städten mit vielen Ampeln zum Anhalten. Mit einem Umwerfer müssen Sie schalten, bevor Sie anhalten, oder Sie starten in einem hohen Gang. Mit einem IGH können Sie das Schalten beim Bremsen vergessen und nur eine Sekunde vor dem Treten den richtigen Gang für die nächste Beschleunigung wählen. Für einen Pendler ist das ein riesiger Unterschied, für einen Rennfahrer irrelevant.

Ich persönlich denke bei einem Rennrad:

• Nabenschaltungen sind effizienter, wenn Sie mit dem Fahrrad im Alltag viele Kurzstrecken fahren möchten .
• Kettenschaltungen sind jedoch effizienter, wenn Sie es für sehr wichtig halten, mit einem Fahrrad schnell zu fahren, und bereit sind, die Arbeit in das Fahrrad zu stecken, die erforderlich ist, um es in einem sehr guten Wartungszustand zu halten.

(Ich mag auch Nabenbremsen aus dem gleichen Grund)

Im Jahr 2001 veröffentlichten Kyle und Berto in Human Power einen Vergleich der mechanischen Effizienz verschiedener Konfigurationen von Kettenschaltungen und Nabenschaltungen, den Sie hier finden . Unter den getesteten Systemen befanden sich eine Shimano MTB-Kettenschaltung, eine Sturmey-Archer 3-Gang-Nabe, die Shimano 7-Gang-Nexus-Nabe und die 14-Gang-Rohloff-Nabe. MTB-Kettenschaltungen sind (inzwischen) bekanntermaßen weniger effizient (verlustbehafteter) in Bezug auf die Kraftübertragung als „Rennrad“-Kettenschaltungen. Beachten Sie insbesondere Abb. 12 im zitierten Link, der den durchschnittlichen Wirkungsgrad bei drei verschiedenen Leistungsstufen für das interne Gangschaltungs- und das MTB-Umwerfersystem vergleicht. Spicer (2000)hat die Kraftübertragungseffizienz eines idealen kettengetriebenen Systems mit etwa 98 % gemessen, so dass Sie die maximale Effizienz erwarten würden.

Es hängt vom Modell ab, aber die Effizienz ist im Allgemeinen vergleichbar. Umwerfer, die in wirklich gutem Zustand und richtig geschmiert sind, sind effizienter, aber geringfügig, und aufgrund der realen Bedingungen oft weniger effizient.

So steht es zumindest im Wiki:

http://en.wikipedia.org/wiki/Hub_gear

Ich habe ein Rennrad mit einem 3x9-Umwerfer, ein kleineres Fahrrad mit einem 7-Gang-Nexus und ein Brompton, das tatsächlich eine Nabe UND einen Umwerfer für einen niedrigen / hohen Gang hat. Die anderen Überlegungen (Reifengröße, Druck usw.) sind wahrscheinlich viel wichtiger als die Ausrüstung. Für leichtes Schalten und Wartung, Naben, keine Frage.

Neuere Naben gelten im Allgemeinen als effizienter (Shimano Alfine vs. Nexus, so etwas). Außerdem hat Shimano einen 11-Gang herausgebracht, der eine andere Art von Schmiermittel als üblich hat und angeblich eine verbesserte Effizienz haben soll, aber ich glaube nicht, dass wir viel wissen werden, bis es herauskommt.

Dann ist da noch der Rohloff. Viel zu teuer in der Anschaffung, zeigt aber was eine gute Nabe leisten kann:

http://hubstripping.wordpress.com/speedhub-rohloff/

Nehmen wir an, in den Niederlanden, wo die Mehrheit der Fahrräder als persönliches Transportmittel verwendet wird, sind die meisten Gangschaltungen Nabenschaltungen. Der Hauptgrund ist ihr sehr geringer Wartungsaufwand und natürlich die Tatsache, dass Sie eine richtige Kettenabdeckung erhalten. Zur Verwendung als Transportmittel

Im Allgemeinen hängt es von der Nabe und dem Radfahrer ab. Mein Bauchgefühl und meine Erfahrung mit den beiden Fahrrädern mit 3-Gang-Nabenschaltung, die ich besitze (SRAM- und Nexus-Naben), deuten darauf hin, dass nicht viel Energie beim Treten geopfert wird.

Ich weiß nicht, wie viel verloren geht, aber es gibt definitiv einige. Ich verliere mit meiner Nabe (Nexus 7) im Leerlauf schneller an Geschwindigkeit als mit einem Freilaufdesign. Dies wird bestätigt, indem man die Kurbel auf einem Stimmständer dreht und sieht, wie viel schneller das Rad aufhört sich zu drehen als mit einem Freilauf.

Wenn ich auf dem Stimmständer die Kurbel langsam rückwärts drehe, beginnt sich das Rad rückwärts zu drehen, was bei einem Freilauf nie passiert (oder zumindest in viel geringerem Maße).

Beides sagt mir, dass die Nabe etwas mehr Innenwiderstand erzeugt als die Lager und der Ratschenmechanismus eines Freilaufs.

Das obige Diagramm würde zeigen, dass interne Naben im Vergleich zu einem Umwerfer möglicherweise 2,5 % an Effizienz verlieren.

Das und das etwas höhere Gewicht sind wahrscheinlich der Grund, warum Rennfahrer alle Umwerfer verwenden.

Dazu gab es kürzlich eine Studie der Zeitschrift FahrradZukunft, die in diesem hervorragenden Artikel schön zusammengefasst ist. Die Ergebnisse sind in der folgenden Grafik zusammengefasst:

Die dunkelrosa Linie stellt ein Singlespeed-Getriebe dar, das einen Wirkungsgrad von etwa 97 % hat (ein typischer Wert für ein Kettenschaltungssystem ist mit 95 % etwas niedriger).

Wie Sie sehen können, hängt die Effizienz der Nabenschaltung davon ab, in welchem ​​​​Gang Sie sich befinden, da für jeden Gang eine andere Anzahl beweglicher Teile aktiviert werden kann. Insgesamt ist die Rohloff Speedhub der klare Gewinner, wobei die Nuvinci CVT-Nabe den letzten Platz belegt. Wie der Artikel sagt, entspricht dies bei einer Ausgangsleistung von 200 W einer Differenz von 22 Watt, was ziemlich signifikant ist.

Persönlich fand ich den Luftwiderstand von Nabenschaltungen spürbar, wenn auch nicht riesig, aber ein Preis, der sich zum Beispiel für ein ganzjähriges Pendlerfahrrad lohnt.

Ich kann nur die Basisschaltungen Shimano Acera und Deore (3x8) mit der Rohloff 14-Gang-Nabe vergleichen, aber das sind meine Beobachtungen in Bezug auf die Effizienz. Hier wird zwischen Treteffizienz und Schalteffizienz unterschieden . Ich werde beide erwähnen, da ich nicht weiß, welchen du meinst.

Auf der Nabe Rohloff

• In den meisten Gängen fühlt es sich nicht so an, als ob die Tretkraft im Vergleich zu einem direkt angetriebenen Fixed-Gear-Fahrrad verloren geht (subjektiv, ich weiß). Die Gänge 7 und 12 machen etwas Lärm und scheinen etwas weniger effizient zu sein.
• Ein Gangwechsel ist immer dann unmöglich, wenn erhebliche Kräfte auf die Antriebskette wirken.
• Zum Schalten ist eine kurze Tretpause erforderlich.
• Es ist möglich, im Stand oder im Schubbetrieb in jeden Gang zu schalten.
• Der Gangwechsel in Zoll zwischen den Gängen ist einfach und vorhersehbar (ungefähr der gleiche Prozentsatz pro Klick).

Auf einem Entgleisungsgerät

• Ein wenig Tretkraft scheint an das Stützrad verloren zu gehen. Dies ist nur von Bedeutung, wenn es schmutzig wird oder einer der Schalthebel falsch ausgerichtet ist. Mehrere Gänge sind aufgrund des Kettenwinkels laut/ineffizient.
• Das Wechseln der Gänge ist manchmal schwierig, wenn eine große Kraft auf die Antriebskette wirkt. Es hängt davon ab, welche Änderung vorgenommen wird, einige sind wirklich einfach und reibungslos, andere brauchen etwas Sorgfalt.
• Es ist keine Pause zu schnellem, sanftem Treten erforderlich, um die Gänge zu wechseln.
• Gangwechsel nur beim Treten möglich.
• Zwei Schalthebel bedeuten, dass das schnelle Schalten in einen Gang mit vorhersehbarer Länge eine Fähigkeit ist, die ein wenig Nachdenken erfordert.

YMMV, aber ich finde den Rohloff effizient und einfach zu bedienen. Wir verwenden es auf einem Tandem, daher kann es sein, dass die erforderliche Pause beim Schalten auf einem Solo-Bike weniger störend ist.

Allerdings erwarte ich auch, dass ein erfahrener Rennfahrer seine High-Spec-Gang viel schneller und effizienter schalten kann als jede Nabenschaltung, und dass dies bedeuten könnte, dass Kettenschaltungen die einzige Option für den Rennsport sind. Das und die Tatsache, dass Sie sie anscheinend nicht mit Briftern verbinden können.

In meiner ~1-monatigen Erfahrung mit der Deore (11-Gang?) Nabenschaltung im Vergleich zu gut gewarteten Kettenschaltungssystemen vergleichbarer Qualität und Neuheit hat die Nabenschaltung einen merklichen internen Verlust. Beachten Sie, dass dieser Test vor etwa einem Jahr durchgeführt wurde. Am Ende habe ich das Fahrrad zurückgeschickt.

Erster Test (Leerlaufverlust): ein paar Mal an der Kurbel drehen und das Rad zum Drehen bringen, sehen, wie lange es sich noch dreht. Dies zeigt Ihnen, wie viel Energie in der Nabe verloren geht. Nach meiner Erfahrung ist der Verlust spürbar.

Zweiter Test (Leistungsverlust): Drehen Sie die Kurbel bei einer ähnlichen Übersetzung etwa eine Minute lang mit einer festen Geschwindigkeit. Sie erhalten eine Vorstellung davon, wie viel Energie erforderlich ist, um die Räder in einem schnellen und gleichmäßigen Tempo zu drehen. Vergleichen Sie die beiden Energieeinträge.

Ich habe das gleiche Elektrofahrrad mit einem Bafang 1kw Mittelantrieb und einem Daumengas eingerichtet. Ich fuhr 3 verschiedene Getriebeeinstellungen mit denselben Achsübersetzungen. Das erste Setup war mit einem Shimano Nexus 8, die Höchstgeschwindigkeit betrug 43 Meilen pro Stunde. Träge. 2. war mit einem Sturmey Archer. Höchstgeschwindigkeit 45 mph Ich fuhr es mit einem Derallier und bekam 49,5 mph. Die maximale Drehzahl des Moyor war bei allen 3 mit voller Batterie gleich. Dies ist eigentlich eine große prozentuale Änderung. Während es nur wie ein Anstieg von 4,5 Meilen pro Stunde aussieht, ist die Energie, die erforderlich ist, um diese zusätzlichen Meilen pro Stunde zu erreichen, ziemlich beträchtlich. Denken Sie daran, dass Sie Ihre Geschwindigkeit verdoppeln müssen, um die 8-fache Leistung zu erzielen ... zusätzliche 4,5 Meilen pro Stunde sind also wahrscheinlich über 10 % mehr Leistung für das Rad, als vom Getriebesystem absorbiert zu werden. Ich stimme zu, dass sie schön und ordentlich sind, aber ich baue jetzt alle meine Elektrofahrräder mit Derallier. Ich komme merklich mehr Kilometer pro Batterie ... etwa 10 % mehr zufällig !

Dazu gibt es verschiedene Studien. Einige haben sie zitiert. Die objektive Antwort ist, dass Nabenschaltungen im Allgemeinen weniger effizient sind als Kettenschaltungen.

Mein Fahrrad letztes Jahr war ein Ridgeback World Journey, ein schwerer Tourer aus Stahl mit einer Alfine 8-Nabe und Rennlenkern.

Diesen Sommer habe ich einen Tourer mit einem Ridgeback Panorama Deluxe gebaut. Immer noch ein schwerer Stahltourer. Auf das Gewicht der Komponenten habe ich nicht viel geachtet.

Beide Motorräder sind sich sehr ähnlich, aber das Panorama ist ein 3x9-Schaltwerk, das World Journey ist Alfine 8. Also praktisch das gleiche Fahrrad mit unterschiedlichen Übersetzungen.

Hier ist eine zahllose, aber dennoch objektive Antwort. Mit dem Fahrrad im Ständer kann ich das Hinterrad drehen und loslassen. Das Umwerferrad dreht sich sehr lange weiter, die Nabenschaltung wird schnell langsamer.

Subjektive Antwort - das Fahrrad mit Kettenschaltung fährt sich viel besser. Als ich diesen Sommer eine schottische Insel erkundete, konnte ich ein wenig in die Pedale treten und dann lange rollen, sogar in der Ebene. Das könnte ich beim Rad mit Nabenschaltung nie. Ich glaube, ich konnte den Widerstand spüren.

Der Gesamtgewichtsunterschied der beiden Übertragungssysteme ist anscheinend nicht so groß. Aber mit der Nabenschaltung liegt das ganze Gewicht am hinteren Ende. Ich habe die Reifen zwischen den beiden Motorrädern getauscht, sodass irgendwann beide Hinterräder ab waren. Wieder zahllos, aber es gab einen gewaltigen Gewichtsunterschied. Dieses schwere hintere Ende macht das Fahrrad träge, denke ich.

Ich hatte früher immer Nabenschaltungen. Es scheint eine großartige Idee zu sein, und das Wechseln der Ausrüstung während des Schreibens ist nützlich. In Kombination mit Rollenbremsen könnte es der ultimative Pendler sein (ich habe einen Carrera Subway 8, der genau so eingestellt ist).

Aber sie haben viele Nachteile:

1. Der Gangbereich ist schmaler als bei einer Kettenschaltung. Es spielt vielleicht keine Rolle, wo Sie sind, aber der untere Gang ist bei meiner Alfine nicht niedrig genug.

2. Sie fühlen sich für mich „träge“ an.

3. Das hintere Ende ist schwer, und wenn Sie hintere Packtaschen haben, SEHR schwer, so dass die Wahrscheinlichkeit von Reifenpannen steigt und ein höherer Reifendruck erforderlich ist.

4. Das Wechseln des Hinterrads bei Reifenpannen ist schwierig. Sie können keinen QR haben und müssen etwas tragen, um das Kabel auszuhaken (zumindest bei Shimano). Sie haben also mehr Werkzeug zum Mitnehmen, insbesondere einen 15-mm-Schraubenschlüssel und einen 2-mm-Inbusschlüssel. Auf dem Fahrradständer ist es etwas umständlich. Im Dunkeln/Regen wäre es ein schrecklicher Job. Ist eine schreckliche Arbeit, ich habe es getan.

5. Sie haben eine sehr begrenzte Auswahl an Wechslern, wenn Sie Drop-Bars verwenden möchten.