Auf meine Anfrage meinten die bei NuVinci, dass diese Frage ständig käme, sie aber keine Chance sehen das für eine Einrad unzukonstruieren …
Super Konstruktion, lustiger Thread! Ich mache mir mal Popcorn und lese weiter mit …
sbvp
Kenne ich… 
Wenn man die Nabe nicht als wirkliche Nabe sondern als Getriebe “extern” nutzt, so sollte das machbar sein. Den Freilauf muss man nur blockieren. Nur hat die NuVinci-Nabe konstruktionsbedingt Spiel beim Lastwechsel…
Was meinst du damit?
Die Konstruktion schon, aber die ist dann ans 1R gebunden, eben mal Rad raus und an andere Gabel ist nicht…
Damit meinte ich, daß bereits weiter oben geschrieben hatte, daß das auch schon fürs Einrad gemacht wurde.
Ich gehe mal wieder so abschnittsweise durch, wo ich was zu schreiben kann…
Ich merke schon, Eric ist auch passionierter Maschinenbauer, oder? 
Über RP-Verfahren hatte ich auch nachgedacht, aber war zu dem Entschluss gekommen, dass ich so bestenfalls das Spanvolumen minimieren könnte. Überall wo Lagersitze dran sind, hätte ich dann trotzdem nacharbeiten müssen und hätte dann ggf. nicht mal eine geeignete Fläche zum Spannen gehabt. Auch die ausreichende Genauigkeit des Planetenträgers hätte ich dann mal in Frage gestellt, weil ja das Bohrbild da auf wenige Hundertstel passen muss.
Spiel hat meine Getriebenabe so gut wie gar nicht. Ist also vergleichbar mit einer Schlumpfnabe. Zuerst hat das Planetengetriebe sogar noch Stellen gehabt wo es leicht geklemmt hat. Habe es dann Elektromotorisch (ohne nennenswerte Last) ein paar Stunden laufen lassen und anschließend wieder demontiert. Dann konnte man an den Zahnflanken teilweise so Glanzstellen erkennen wo es geklemmt hat. Habe dann die entsprechenden Zahnflanken nachgeschmirgelt, alles gereinigt und mit frischem Öl wieder zusammengebaut. Danach ging es dann schon etwas besser. Anschließend bin ich dann gefahren (Lauf unter Last), und jetzt hat sich der Rest auch „dabeigewalzt“ und es läuft durchgehend leicht und nahezu ohne Spiel. Diese Einlaufphase wird man wohl bei Zukaufzahnrädern aus der Massenfertigung immer haben, vor allem wenn die Verzahnung nach dem Härten nicht nachgeschliffen ist. Normaler Weise sollte man bei Planetengetrieben eine Verzahnungsqualität <=7 nehmen damit es gut läuft. Meine (dafür noch relativ günstigen) Räder hatten eine Qualität von 10-11, da braucht man sich nicht wundern wenn es erst mal etwas klemmt. Aber geschliffene Zahnräder kann man kaum bezahlen… Mit RP-Verfahren wird das also sicher auch nichts bei der Verzahnung :p.
Das Getriebe ist schon für den längeren Einsatz gedacht. Die Verzahnungsteile habe ich nach DIN3990 auf Dauerfestigkeit gerechnet, wobei ich das natürlich nur unter bestmöglichen Annahmen tuen konnte da ich kein tatsächliches Lastkollektiv oder so etwas in der Art hatte. Aber auch im Vergleich mit dem Schlumpf-Getriebe gehe ich davon aus, dass es hält. Weiß jemand ob Florian den Planetenrädern positive Profilverschiebung verpasst hat? Hätte ich gern gemacht, aber dann hätte ich die Zahnräder nicht mehr so einfach zukaufen können :/. Auch die weiteren Belastungen auf Lager etc. sind schwer zu ermitteln und zu berechnen. Daher schließe ich nicht aus, dass sich mit der Zeit auch noch Schwachstellen auftun werden. Antriebswelle ist auch aus Vergütungsstahl und sollte halten…
Eure Ideen mit mehrgängigen Getriebenaben halte ich für, sagen wir mal sehr optimistisch. Meiner Einschätzung nach ist das nicht so einfach. Das Prinzip der Schlumpfkupplung baut meiner Ansicht nach zu groß um es mehrfach in einer Nabe unter zu bekommen. Ich habe auch bei meiner Nabe darüber nachgedacht eine zwei-Gang Schaltung zu realisieren, aber bei Übersetzungen i<0,5 kann man nicht mehr wie beim Schlumpf über das Hohlrad abtreiben (was schon außen ist), sondern muss von innen mit dem Sonnenrad auf den Außenkörper der Nabe. Das macht es nochmal eine Ecke schwieriger. Ich habe mich dann aufgrund der zusätzlichen Schwierigkeiten gegen die Schaltung und für die Bremsscheibenaufnahme entschieden. Bei Fahrradnaben sind die Schaltprinzipien allgemein weniger kompliziert, weil da Sperrklinken- oder Klemmkörperfreiläufe eingesetzt werden können und der Abtrieb nur in eine Richtung funktionieren muss. Das macht die Schaltmechanismen etwas einfacher soweit ich weiß.
Zudem müssten bei mehreren Gängen schnell schon mehrere Planetenstufen geschaltet werden die auch in der Nabe Platz finden müssen. Auch das ist bei Fahrradnaben weniger kritisch, da schon das Eingangsmoment (durch Kettenblatt-Ritzel-Übersetzung) kleiner ist und so etwas schwächer gebaut werden kann. Und dann, macht mal gedanklich eine FMEA (Fehler-Möglichkeit- und Einfluss- Analyse). Wenn beim Fahrrad was bricht, blockiert schlimmstenfalls das Hinterrad, man bremst, steigt ab und ruft „Scheiße“. Wenn es beim Einrad plötzlich bei 30 Sachen blockiert könnt ihr euch das selbst ausmalen…. Was ich damit sagen will, das Ding muss vor allem sicher und zuverlässig funktionieren. Fahrlässige Konstruktionen können da echt böse Folgen haben…
Das alles zuverlässig umzusetzen braucht in Hobbyarbeit nebenbei sicher mehrere Jahre Entwicklung. Also ich zumindest kann und will diese Zeit im Moment definitiv nicht dafür investieren. Und ob die ganzen Mühen dann von Erfolg gekrönt sind, sei auch mal dahingestellt. Da kann genug schief gehen an so einer Nabe. Vor allem wenn man durchweg nur im CAD konstruiert und nicht einzelne Mechanismen zwischendurch praktisch prüft und optimiert. Dann hat man unter Umständen 2 Jahre seine Freizeit für nen Haufen teuren Schrott geopfert und beißt sich nur gehörig in den Allerwertesten. Selbst meine (noch recht einfache) Nabe hat mich schon echt viel Freizeit gekostet.
Will ja keinen von euch entmutigen, aber backt vielleicht erst mal kleinere Brötchen. Also vielleicht 2 Gänge die jeweils ins Schnelle Übersetzten, oder 1x untersetzt 1x übersetzt oder so, dass der langweilige 1:1-Gang entfällt :D. Oder halt gucken was erst mal technisch einfach erscheint und die Festforderungen gering halten…. Der Teufel steckt immer im Detail ;).
Ach so, das mit der Nabe an der Gabel hatte ich in Montreal bei dem Justin (hieß er glaube ich) auch gesehen. Der hatte doch eine NuVinci an der Gabel und unten in der Nabe noch einen Elektromotor. Da konnte man dann stufenlos schalten und zusätzlich noch den E-Motor dabeireglen. Schon ganz cool das Ding :), wog aber auch so schwer das man es kaum heben konnte. Und mit Kette hoch-runter handelt man sich natürlich auch ein bisschen mehr Spiel ein. Fand es echt ne nette spielerei, aber letztlich dann doch viel zu wuchtig irgendwie… Mein komplettes Rad wiegt übrigens knapp 8kg hatte ich glaub gewogen (7,8 oder so)…
+1
ich denke ein gutes 3 gang getriebe ist kein problem.
gebt Christoph oder mir 100.000€, ein jahr zeit und ihr bekommt eine serienreife 3gangschaltung für 2000 - 3000 euro.
Florian macht das sicher auch wenn ihr ihm ein paar hundert abnehmt:)
Na ab solchen “Offerten” sind schon manche bankrott gegangen
Zudem fragt sich was genau du unter 3 Gängen verstehst. Wenn es wie die Archer-Nabe ist, naja… Und was ist mit “gutes 3 gang getriebe” gemeint :o
Ja, ich glaube auch, dass einige hier zu einfach denken.
Nur mal ein kurzes Gedankenspiel für euch: viele sagen immer “klar, da kommt ein Planetengetriebe rein, ganz einfach, geht beim Fahrrad auch”
Ein Planetengetriebe hat ja immer 3 Wellen (Sonne/Zentralrad , Planetenträger, Hohlrad). Wenn man nicht grade ein Summiergetriebe oder Differenzial bauen will, hält man immer eine der drei Wellen fest (Drehmomentabstützung, beim Schlumpf die geriffelte Fläche) und nutzt eine als Antrieb und eine als Abtrieb. Das ist der sogenannte Zweiwellenbetrieb.
Mit dieser Konfiguration ergeben sich 6 Möglichkeiten:
- Standübersetzungen (Planetenträger fest)
1.1. Sonnen=Antrieb, Hohlrad=Abtrieb: Übersetzung ins Langsame und Richtungsumkehr
1.2. Hohlrad=Antrieb, Sonne =Abtrieb: Übersetzung ins Schnelle und Richtungsumkehr - Umlaufübersetzungen (Planetenträger dreht)
2.1. Sonne fest
2.1.1. Planetenträger=Antrieb, Hohlrad=Abtrieb: Übersetzung ins Schnelle, keine Richtungsumkehr
2.1.2 Hohlrad=Antrieb, Planetenträger=Abtrieb: Übersetzung ins Langsame, keine Richtungsumkehr
2.2. Hohlrad fest
2.2.1 Sonne=Antrieb, Planetenträger=Abtrieb: Übersetzung ins Langsame, keine Richtungsumkehr
2.2.2 Planetenträger=Antrieb, Sonne=Abtrieb: Übersetzung ins Schnelle, keine Richtungsumkehr
Das zeigt schon einiges.
Nun kommen eure Anforderungen dazu:
Es soll in eine Nabe. Abtrieb an der Sonne ist somit nicht möglich. 1.2 und 2.2.2 entfallen somit gänzlich. Bleiben 4
Richtungsumkehr könnt ihr auch nicht vertragen, es sei denn, ihr wollt rückwärts treten. 1 entfällt somit komplett. Bleiben 3
Ihr wollt ins schnelle Übersetzen. Entfallen 1.1, 2.1.2 und 2.2.1. Bleibt euch genau eine Lösung: 2.1.1 Sonne=fest, Planetenträger=Antrieb, Hohlrad=Abtrieb.
Also: Das mittlere Rad muss fest stehen. Und das, wo ihr doch in der Mitte die Achse habt, mit den Pedalen dran, über die ihr normalerweise Antreiben würdet. Merkt ihr was? Mist, oder? Beim Fahrrad ist das einfacher, da steht die Achse sowieso fest.
Nun greifen wir mal Yetis 5-Gang-Nabe exemplarisch auf. Du musst also 4 Reihen Planeten haben (die Zahnradbreite vom Schlumpf wirst du kaum unterbieten), der Fixgang 1.1 braucht ja keine Zahnräder). Damit wäre die Nabe an sich schon fast voll. Dann brauchst du 4 Planetenträger, die auch nicht schmaler sind. Und nun die goldene Frage: Wie willst du mit einer Kupplung ziwschen den 4 Planetenträgern und dem 1:1 wechseln? Du brauchst in der Mitte einer jeden Planetenstufe ein Feststehendes Sonnenrad, welches fest mit der Einradgabel verbunden ist. Und dann willst du eine Kupplung mit der eigentlich innen liegenden Welle von den Kurbeln aus antreiben, welche dann per Schaltimpuls zwischen den 4 Planetenträgern und dem Gehäuse (1:1) durchschaltet? Und dann bedenkt bitte noch, dass immer wenn sich zwei teile zueinander Drehen da auch ein stabiles Kugellager dazwischen muss.
Nehmts mir also bitte nicht übel, wenn ich lieber an den Weihnachtsmann glaube, als an eine schaltbare 5-Gang-Einradnabe. Selbst die von Jogi angesprochene 3-Gang-Nabe, die “kein Problem” sein soll, halte ich unter dieser Betrachtung und unter Berücksichtigung der von Christoph genannten weiteren Ansprüche bezüglich Sicherheit für äußerst Anspruchsvoll. Respekt für jeden, der soetwas baut, ich gehe eher davon aus, dass wir soetwas in absehbarer Zeit auf dem Markt nicht finden werden. (Außer vielleicht wir gehen auf 150er Achsbreite und eine 3 bis 4kg Nabe)
jein
schau nochmal meine konstruktion an: abtrieb sonne;)
also dein fall 2.2.2
und in meinem kopf dreht sich ein dreigang plantengetriebe in alle richtungen und manchmal ist mir ganz schwindelig davon:p
http://www.unicyclist.com/forums/album.php?albumid=42&pictureid=220
und wenn ihr mal wieder weltwirtschaftskriese macht hab ich auch wieder zeit was zu bauen:D
und dann gab es ja noch das hier…
und wenn man die beiden mischt noch etwas verkleinert dann bekommt man was ganz feines… (groß sind die beiden in erster linie weil aus normalem baustahl bzw alu gefertigt )
Ja, wenn das Getriebe außerhalb der Speichen sitzt, geht auch 2.2.2, und das sogar am allerbesten. Bein einem fixen Gang ist das wirklich die einfachste und beste Lösung. Für Schaltgetriebe siehts da schon komplizierter aus. Ich glaube mal, dass man ein Gerät, das breiter als ein Schlumpf ist, nicht außerhalb der Speichen an der Nabe haben will. 
…diese konstruktion ist prädestiniert für handschaltung unter dem sattel:D
und beide naben haben extakt 100mm lagerabstand…
egal, however ich will mich jetzt auch nicht weiter verbreiten.
wie christoph schon gesagt hat, das problem sind qualität und kosten des materials und die toleranzen. so einplanetengetriebe lebt von genauigkeit sonst gehts auf die lager - oder laufleichtigkeit / spiel.
ausserdem sind ein paar testfahrten nötig:D:D:D
was ich noch sagen wollte:
sehr schöne arbeit Christoph!!!
Ich glaube dir alles, was du schreibst, weil du dich da sicher deutlich besser auskennst als ich. Ist nicht schwer, weil ich mich auf diesem Gebiet eigentlich gar nicht auskenne.
Eine Frage hätte ich trotzdem noch: wie macht das eigentlich Rohloff mit der 14-Gang Fahrradnabe? Die ist von Größe und Gewicht mit einer Schlumpfnabe vergleichbar und irgendwie paßt da alles ins Gehäuse. Ich weiß, daß beim Einrad höhere Kräfte auftreten, daß eine Einradnabe etwas anderes ist als eine Fahrradnabe, und daß eine Fahrradnabe unter Last nur in eine Richtung funktionieren muß. Aber trotzdem müßten deine Argumente doch eigentlich auch dafür gelten.
Die Kombinieren mehrere Planetengetriebe miteinander, je nach dem wie man sie miteinander verschaltet ergeben sich 14 Kombinationen. Die Zahnräder bauen schmaler als beim Schlumpf. Hier eine Darstellung davon, hier eine aufgeschnittene Nabe, hier ein Video vom Aufbau und hier noch ganz viele mehr Bilder, auch von Einzelteilen. Habe mir aber noch nicht die Mühe gemacht das Ding bis ins Detail nachzuvollziehen …
was mich noch mal interessieren würde wären angaben zum wirkungsgrad. da habe ich noch nirgends was konkretes gefunden…
wäre aber mal echt interessant.
Die Rohloff-Nabe muss weniger Momente aushalten als eine Einradnabe weil die ja durch die unterschiedlichen Ritzel runtergesetzt wird. Daher kann die auch kompakter gebaut werden.
Ich verstehe im übrigen immer noch nicht warum das Zeug unbedingt in die Nabe integriert werden muss. Es wäre meiner Ansicht nach viel einfacher ein separates Getriebe zu bauen, dies dann hinter / unter den Sattel oder so.
Klar wird das nicht federleicht, aber Gewicht wird meiner Meinung nach eh total überbewertet. Ein geschaltetes 1R soll ja in erster Linie eine schnellere Geschwindigkeit erlauben. Was soll mich da das Gewicht kümmern frag ich mich, ausser beim beschleunigen vielleicht, und es wird wohl etwas träger. Na und, dafür kann ich schneller fahren.
Bitte korrigiert mich, ich bin ja selber noch nie ein geschatetes 1R gefahren.
Aber ich will mir wenn es die Zeit erlaubt mal eines bauen, nach genanntem Prinzip. Habe mir einige Gedanken darüber gemacht, und meiner Meinung nach sollte sich das auch realisieren lassen.
NuVinci ist sehr schlecht. Zahnriemen sind auch nicht so optimal, haben aber andere Vorteile. Kette ist recht gut. Getriebe mit Zahnrädern haben je nach Reibung etc Verluste, daher je mehr du bewegen musst, je schlechter wird der Wirkungsgrad.
Im Übrigen ist der Wirkungsrad nicht einfach zu bestimmen. Ist beim Fahrrad auch nicht so einfach.
Über den Wirkungsgrad würd ich mir da noch keine Gedanken machen, ausser wir wollen uns eine Schaltung mit Keilriemen bauen 
Mit Keilriemen könnte man aber stufenlos schalten
Für Rohloff gibts konkrete Angaben: “von 96% (Gänge 1-7) bis 98% (Gänge 8-14) […] Dieser Wirkungsgrad entspricht dem einer Kettenschaltung. Herkömmliche 7-Gang Nabenschaltungen erreichen einen Wirkungsgrad von ca. 90% (1. Gang) bis 98% (direkter Gang)”
Ansonsten kann man es grob rechnen: Geradverzahnte Zahnradpaarungen bis zu 0,99 und schrägverzahnte bis zu 97%, das allerdings immer unter optimalen Bedingungen (Oberflächengüte, Schmierung, etc.) Kugellager irgendwo über 99%. Dichtungen reißen natürlich das ganze wieder runter. Das dann zusammengerechnet über alle Kontaktstellen, da ist man recht schnell mal unter 90%. Das war auch einer der Gründe, warum ich an der Idee Reibradgetriebe nicht weiter gearbeitet habe, denn ein schlupffreies Reibradgetriebe hat meist einen beschissenen Wirkungsgrad. Die meisten sind mit Schlupf, das geht aber beim Einrad garnicht …
zwei mal kette mit reibung und spiel + getriebereibung
rechts und links ne kette? muss ich nicht haben.
die baubreite nimmt dadurch auch nicht ab - breite reifen? hhmm
für mich nur ne notlösung…
…danke für die wirkungslinks 
Gewicht spielt beim Einrad eine sehr große Rolle. Bau mal spaßeshalber einen Sattelstützengepäckträger an dein Einrad und belade den mit 5kg. Du wirst dich über das Fahrverhalten deines Einrads wundern.
Noch schlimmer ist rotierendes Gewicht. Deswegen wird ja z.B. so ein Gedöns gemacht um das Gewicht von Reifen.
Eine Schlumpfnabe wiegt 2,2kg (gegenüber ca. 500g für eine normale Nabe) und die merkt man beim Fahren ziemlich deutlich.