Nieuw soort aandrijving??

[365cycle]

Vast wel een keer van "heretical mode" gehoord zeker? Over "out of the box denken" gesproken!

Wist niet dat het zo heette, maar ken het concept wel, en het is een leuke.
Er gebeurt nog meer dan dat, want feitelijk wordt het minder efficient maken van een niet zo heel efficiente overbrenging hier gebruikt om de auto efficienter te maken.

Ik heb drie Priussen en een Lexus IS gereden (één in bezit, drie leasebakken). In de latere modellen varieert het toerental op de snelweg soms ook; van zowel de 1.8 als de 2.5 motor heeft men een heel nauwkeurig vastgelegd bij welk toerental die motor het meest efficient is. Het komt niet vaak voor, maar bij een bepaalde snelheid en belasting kiest de motor er soms voor om de accu bij te laden op de snelweg, om vervolgens die lading weer te gebruiken om de auto aan te drijven, om daarna de accu weer op te gaan laden... etcetera.
Ik had het zowel met de Prius III als met de Lexus vaak rond 107-108 km/h op cruise control. Je hoort de motor dan soms even wat meer op toeren komen, om 3 minuten later weer naar een lager toerental te gaan, etcetera.

---

We dwalen af van het onderwerp CeramicSpeed Driven .

Afdwalen houdt een forum vaak interessant 

Kiezen tussen comfort en wegligging. Vering contra veerdemping. Dien is het gevolg van onvoldoende veerdemping.

En een slecht niet compromisloos ontworpen kettinglijn. 

Efficiënt omgaan met het netto vermogen van de mens. De meest efficiënte ademhaling, hartslag en trapfrequentie vinden. Vele sporters ademen verkeerd en verbruiken onnodig veel bruto energie. Je leefwijze aanpassen en zorgen dat die circa 120.000 km bloedvaten zoveel mogelijk open blijven en de endotheelcellen optimaal de binnenwanden bekleden en super glad houden. Kransslagaders als van een jonge sporter.

Deze oude rot weet dat het beter kan. Technisch perfect fietsen. Levert meer op dan een verbeterde kettingaandrijving ooit kan besparen.

Beide statements bekken lekker, maar brengen een fietsontwerper weinig. 99,9% van de kopers van een fiets willen vooral dat die fiets binnen hun wensen en bereik zo efficient mogelijk is. 
Dit geldt voor al die mensen die een elektrische fiets kopen, of investeren in een dure wielrenfiets, maar ook voor mij als velonaut/ligfietser/roeifietser. 
Wat ik namelijk nog éxtra uit mijn lijf weet te peuteren gaat me op willekeurig welke fiets ik rijd helpen.

Als je de fiets als geheel efficiënter wilt maken, dan moet je op alle weerstanden scoren. Niet een uitgezonderd. Lucht-, transmissie-, rol, hellingsweerstand. Dan wordt dan een VM die steeds verder, met ketting, doorontwikkeld wordt. In combinatie met de rijder zal leefwijze een positieve bijdragen kunnen leveren.

Daar verschillen wij dus van mening. De ketting als eis stellen is in mijn ogen weigeren out of the box te denken. 
Wat je hier zegt, is als 150 jaar geleden stellen dat de basis voor sneller transport altijd een paard moet bevatten, omdat paarden nu eenmaal de grootste, sterkste gewillige lastdragers zijn.
Het is pas correct op het moment dat je stelt dat met wat wij op dit moment weten de meest efficient human powered voertuigen een kettingaandrijving hebben. 
Het filmpje dat je één post verder deelde onderschrijft dat weer.

Aannames brengen je alleen sneller bij een doel als je daar ook vooral snel wil zijn.

En daarmee ga ik deze discussie even laten voor wat het is ;-)

[Bart Verbeek]

Als je een workout wilt, dan lijkt me de efficiency van de aandrijflijn niet relevant. Als je snel van A naar B wilt (of van A naar A, wat dat betreft), dan ligt een Human Powered aandrijving niet voor de hand. Het is dus sowieso een enigszins arbitraire en theoretische discussie. Maar wel interessant.

[Wim -de roetsende]

Als je een workout wilt, dan lijkt me de efficiency van de aandrijflijn niet relevant. Als je snel van A naar B wilt (of van A naar A, wat dat betreft), dan ligt een Human Powered aandrijving niet voor de hand. Het is dus sowieso een enigszins arbitraire en theoretische discussie. Maar wel interessant.

Als ik een workout wil, dan pak ik de Roeifiets.

Als ik naar mijn werk ga of ergens een afspraak heb, dan wil ik een efficiënte fiets waarmee ik met zo weinig mogelijk energie een zo groot mogelijke afstand kan afleggen.

[Jeroen S]

De eventuele winst die te behalen is in een efficientere aandrijving is zeer gering. De ketting zit op ongeveer 95% dus er is nog maximaal 5% verbetering te behalen. Uitgaande van een duurvermogen van 100 of 200 watt heb je het dan over 5 tot 10 watt. Een ouderwetsche axa HR dynamo vreet ongeveer 7 watt.

Dat is redelijk te verwaarlozen in vergelijking tot de winst die er te halen is op het vlak van aerodynamica. Met die zelfde 200 watt zit je op de racefiets aan ongeveer 35 km/h, in een Milan ergens boven de 60 km/h.

Door alleen te focussen op de aandrijflijn zit je dus out of the box the denken in een relatief klein doosje.

Groeten, Jeroen

[PietV*]

Het rendement van kettingaandrijving zit op circa 98%. Alternatieven voor de kettingaandrijving, zoals snaaraandrijving en cardanas aandrijving op de fiets moeten dan ook zeer kritisch bekeken worden. Alternatieve halen het rendement van de kettingaandrijving meestal bij lange na niet.
Voordelen van kettingaandrijving:
- hoog rendement (ca. 98%)
- slipvrije vermogensoverdracht (uitgezonderd tandriemen)
- kleinere kracht op de assen door kleinere voorspanning
- lagere gevoeligheid voor hoge temperaturen, vocht en vuil
- mogelijkheid met derailleursystemen te schakelen.

Als creatieveling, techneut en van huis uit onderzoeker hou ik alle nieuwe technische vooruitgang betreffende fietsen in de gaten.

[365cycle]

De eventuele winst die te behalen is in een efficientere aandrijving is zeer gering. De ketting zit op ongeveer 95% dus er is nog maximaal 5% verbetering te behalen. Uitgaande van een duurvermogen van 100 of 200 watt heb je het dan over 5 tot 10 watt. Een ouderwetsche axa HR dynamo vreet ongeveer 7 watt. 

Het rendement van kettingaandrijving zit op circa 98%. 

Wat ik vernomen heb is het zonder versnellingen en zonder vrijloop (fixie) zelfs boven de 99%. Zeer efficient dus.

Je moet je alleen wel goed beseffen over welk rendement we het hebben;
het is namelijk het rendement van de trappers tot het achterwiel, en dan alleen gemeten op de momenten dat er óp het pedaal getrapt wordt.
Zelfs aan de pedalen trekken wordt door de meeste powermeters gewoon niet geregistreerd.

Dat een fietsend mens als krachtbron minder efficient is dan een conventionele verbrandingsmotor op benzine, daar hebben we het dan gemakshalve even niet over.
Of de houding en beweging waarin dat vermogen geproduceerd wordt het meest efficient zijn bespreken we dus ook niet.

De mensen uit het filmpje wat PietV eerder linkte denken daar echter wél over na; ze zullen vast geen fiets van 3000 euro op de markt gebracht hebben om het rendement van de kettingaandrijving van 98 naar 99% te brengen.
We roepen dus enerzijds dat het spel met de kettingaandrijving al volledig uitgespeeld is. Anderzijds verwijzen we tóch naar een relatief recent innovatie om kettingaandrijving efficiënter te maken. 

En dat is precies waarom ik de discussie hierover hiermee echt wil laten schieten. We beginnen af te zakken richting Dumpert/GeenStijl-niveau. 

Als er één ding is wat ik geleerd heb over wetenschap, dan is het dat je onderbouwde aannames doet om focus te houden in een onderzoek. Uitsluiten doe je dus ook binnen het kader van dat onderzoek. Sommigen hier willen koste wat kost binnen het onderzoek blijven. En als die uitvinding uit eerder gequote filmpje werkt, dan wil de rest van de fietswereld dat ook, anders was die uitvinding veel meer toegepast en zou een velomobiel standaard met ovale tandbladen en/of speciale cranks uitgerust worden.

Ik probeer wat ik bedoel nog één keer uit te leggen, in drie stellingen: 
1. Met de kennis die we nu hebben is de keuze voor een conventionele ketting bijna een no-brainer;
2. Het is niet onmogelijk dat de keuze voor iets anders dan een ketting het ontwerp van de hele fiets dusdanig verbetert dat het verlies van die alternatieve aandrijving ruimschoots gecompenseerd wordt (wat ik probeerde uit te leggen a.d.h.v. mijn DF met racekap - harder rijden ondanks het daarmee fors lagere duurvermogen i.v.m. mijn longeigenschappen - JeroenS onderbouwt dit deel van mijn standpunt eigenlijk met zijn post);
3. Het kan zijn dat er ooit een overbrenging uitgevonden wordt die door gebruik te maken van een andere bewegingsvorm of transmissiemethode dusdanig veel méér vermogen van de mens naar het aangedreven contactoppervlak weet over te brengen, dat de verliezen die in die overbrenging plaats vinden ruimschoots gecompenseerd worden door het hogere opgenomen vermogen (het ovale tandwiel is - gebruik makend van diezelfde ketting - daar al een goed voorbeeld van; het rendement is daar niet ineens bv. 115%).

Laten we innovatie gewoon toejuichen ipv bij voorbaat afkraken. Je hoeft daar zelf niet eens iets voor te doen, en efficiënter dan niets doen wordt het echt niet.

[PietV*]

Het rendement van kettingaandrijving zit op circa 98%. 

Wat ik vernomen heb is het zonder versnellingen en zonder vrijloop (fixie) zelfs boven de 99%. Zeer efficient dus.
Je moet je alleen wel goed beseffen over welk rendement we het hebben;
het is namelijk het rendement van de trappers tot het achterwiel, en dan alleen gemeten op de momenten dat er óp het pedaal getrapt wordt.
Zelfs aan de pedalen trekken wordt door de meeste powermeters gewoon niet geregistreerd.
Dat een fietsend mens als krachtbron minder efficient is dan een conventionele verbrandingsmotor op benzine, daar hebben we het dan gemakshalve even niet over.
Of de houding en beweging waarin dat vermogen geproduceerd wordt het meest efficient zijn bespreken we dus ook niet.
Laten we innovatie gewoon toejuichen ipv bij voorbaat afkraken. Je hoeft daar zelf niet eens iets voor te doen, en efficiënter dan niets doen wordt het echt niet.

Het rendement van de ketting wordt gemeten tussen de trapas en de achteras. Dus 1 ketting over 2 kettingwielen. Het rendement is dan circa 98%. Ook voor een fixie, singlespeed, versnellingsnaaf, ovaal kettingwiel en speciale crankconstructies.
Een aandrijving met tussenas zal een rendement van circa 96% opleveren. De derailleur zal wat meer verlies hebben, vanwege een scheve kettingloop en derailleurwieltjes. Dat is de rede dat de Velox 9 een shifting cassette heeft.

https://www.youtube.com/watch?v=0MOxSW23_y4

Wat de rijder netto kan leveren aan de trapas is een volledig ander aspect. Dat staat volkomen los van de ketting. De rotatie van de ronddraaiende trappende beweging is de meest natuurlijke en efficiënte beweging. Bovendien werkt de ronddraaiende beweging als een vliegwiel met nauwelijks verliezen. Dit in tegenstelling tot de roeifiets.
De benen van de rijders zijn op een aantal punten te vergelijken met een tweetakt benzinemotor. De benen zijn de "drijfstangen" en de cranks de krukas. De mens als 2-cilinder tweetakt met een rendement van circa 12,5%. De tweetakt motor doet het beter met circa 18% en de moderne viertakt motor met circa 29%.
Ook het (trap)vermogen wordt bepaald  door trapkracht (koppel) en trapfrequentie (toerental). Net als specifiek vermogen, verhouding vermogen en massa.  

Met een ovaal kettingblad en een mechanisme op de cranks kan de trapkracht efficiënter worden benut en de "dode"punten in de rotatie "verkleinen", maar dat staat los van het rendement van de ketting.

Over het onderwerp Aandrijving nu de hamvraag. Wat zie jij voor mogelijkheden om het rendement van de ketting te verbeteren na 140 jaar gebruik en welke andere vorm van transmissie kan de ketting evenaren of verbeteren?

Als laatste de opmerking dat iedereen op dit forum innovatie toejuicht en niet bij voorbaat afkraakt.

[Frutsel]

Na 140 jaar gebruik zou ik er eens een nieuwe ketting op leggen; dat scheelt vast

Na een directe verbinding is een ketting inderdaad de meeste effectieve overbreng.
De problemen met een directe aandrijving zijn zo groot (zie: Penny-farthing, of vélocipède) dat men bij de ketting is uitgekomen en gebleven.

Je kan lekker filosoferen dat er misschien een effectievere overbreng is, maar er is een reden dat men nog steeds met kettingen werkt.
Er zijn redenen te verzinnen om een minder effectieve aandrijving te implementeren, maar die gaan niet over minder verlies.

Als je meer rendement wilt halen kan je het beter zoeken in minder weerstand en/of minder massa.

Als ligfietsers zitten we al op de goede weg wat luchtweerstand aangaat, en gezien de discussies over rolweerstand van banden weet men daar ook al het een en ander van.
Meer fietsen zou bij een aantal mensen ook voor minder massa moeten zorgen, mezelf incluis

Een vliegwiel lijkt me overigens wel interessant. Als je daar remenergie in kan opslaan zou dat voor trajecten waar je veel moet remmen/versnellen het rendement wel eens behoorlijk kunnen verhogen.

[PietV*]

Ook het vliegwiel op de fiets is reeds voorbij gekomen. Maakt de fiets een flink stuk zwaarder en de opgeslagen energie is beperkt. In een wat langere klim mag je het vliegwiel meezeulen.
https://www.lowtechmagazine.be/2011/09/f...terij.html

[Frutsel]

Klopt, overall is het minder efficient dan zonder vliegwiel. Het kan echter interessant zijn voor specifieke omgevingen, zoals een vlakke stedelijke omgeving met veel verkeerslichten.

(Dat staat ook in de link die je stuurt zie ik nu).

Als je maximaal efficient wilt zijn, moet je een fiets bouwen voor het specifieke gebruik. Een all-round fiets is nooit de meest efficiente oplossing voor alles.

[365cycle]

Wel grappig dat Frutsel eigenlijk ook onderschrijft wat ik zeg, het zelfs bijna letterlijk opschrijft, om vervolgens weer naar details te wijzen.

@PietV Voor mijn reactie op je vraag: Zie boven - ik heb mijn standpunt nu écht voldoende onderbouwd en herschreven ;-)