Neuer Fahrradantrieb aus Keramik bringt es auf 99 Prozent Effizienz
Ist das der beste Fahrradantrieb der Welt? Das dänische Radsportunternehmen CeramicSpeed hat nach eigenen Angaben den effektivsten Fahrradantrieb der Welt entwickelt. Die Technik kommt ohne Kette aus, besteht aus Keramik und überträgt angeblich 99 Prozent der eingesetzten Energie. Das wäre wirklich rekordverdächtig.
CeramicSpeed aus Dänemark hat alle Kraftverluste durch die Reibung beim traditionellen Kettenantrieb zwischen Kette und Kettenblätter, die Umlenkung der Kette durch die Schaltwerkröllchen und den Reibungswiderständen zwischen den Kettengliedern minimiert. Aufgrund dieser systembedingten Kraftverluste schafft der aktuell effizienteste Kettenantrieb eine Kraftübertragung von 98,08 Prozent bei einer Fahrerleistung von 250 Watt. Diesen Wert erreicht derzeit der Shimano Dura-Ace-Antrieb mit Tretlager und Umlenkröllchen sowie der Kette UFO Racing Chain von CeramicSpeed.
Vor über 18 Monaten kaufte CeramicSpeed die amerikanische Firma Frictoin Facst auf. Das war die Initialzündung für die Entwicklung des DrivEN-Konzeptes. Das ehrgeizige Ziel: Den Wert des effizientesten Kettenantriebes noch zu toppen. „Das Entwicklungsziel war 99 Prozent Effizienz bei der Kraftübertragung, das haben wir geschafft“, berichtet Chefentwickler Jason Smith. Zusammen mit Maschinenbauern der US-amerikanischen University of Colorado entwickelte Jason Smith den kettenlosen Superantrieb.
Bei einer Fahrerleistung von 250 Watt 49 Prozent weniger Reibung
Die Kette haben die Ingenieure durch einen Antriebsschaft aus Karbon ersetzt. An beiden Enden befinden sich Kegel, die jeweils 21 Keramik-Kugellager aufnehmen können. Diese Kugellager greifen in die seitlich aufstehenden Zahnräder aus Karbon an Kurbel und Hinterrad. Durch diesen Kniff wandelt sich der Reibungswiderstand der Kette in die Gleitreibung der Kugellager, was die Effizienz des Antriebs deutlich steigert.
Bei einer Fahrerleistung von 250 Watt generiert der DrivEN-Antrieb 49 Prozent weniger Reibung als der Shimano-Dura-Ace-Antrieb. „Ein herkömmlicher Ketten- und Umwerferantrieb enthält acht Gleitreibungspunkte, die durch das Gelenk der Kette an diesen Punkten erzeugt werden. Der Antrieb eliminiert eindrucksvoll alle acht Gleitreibungspunkte“, so CeramicSpeed.
Auf der Fahrradmesse Eurobike zeigten die Dänen ihren neuen Antrieb im Aero-Modell P5 der kanadischen Firma Cervelo, das mit einer angehobenen Kettenstrebe dafür vorbereitet war. Der Prototyp hat in der Theorie 13 Gänge mit einem Übersetzungsverhältnis von 376 Prozent. Schalten lassen sich diese 13 Gänge beim Prototypen allerdings noch nicht. Die Funktion des Schaltvorganges hat CeramicSpeed jedoch in Computersimulationen gezeigt. Danach werden Gangwechsel durch Positionsveränderungen des hinteren Kegels der Kardanwelle möglich. Ein in dem Wellenschaft integrierter Servo-Elektromotor soll den Kegel per Funk nach vorne oder nach hinten bewegen.
Wettstreit um die meisten Gänge
Das neue Antriebssystem hat bautechnisch bedingt auch einen Wettbewerbsvorteil im Wettstreit um die meisten Gänge. Aktuell hat die spanische Firma Rotor auf der Eurobike ein hydraulisches Schaltsystem mit 13 Gängen präsentiert. Auch das kann CeramicSpeed locker toppen. „Wir wussten nicht, dass Rotor 13 Gänge auf der Messe zeigt, sonst hätten wir eine Zahnscheibe mit 14 Zahnreihen genommen“, sagt Chefentwickler Smith.
Es gibt einen ganzen Strauß von Vorteilen bei dem kettenfreien Antrieb. So braucht DrivEN keine Schmierung, weil es keine Gleitreibung zwischen den 21 Kugellagern und den Zahnrädern gibt. Zudem sei der DrivEN-Antrieb leichter als ein Kettenantrieb. Was logisch klingt, weil das ganze Schaltwerk und auch die Kette wegfallen. Aerodynamisch bietet der DrivEN-Antrieb wohl auch leichte Vorteile, weil selbst bei 13 oder 14 Gängen weniger Teile hervorstehen.
Meilenweit entfernt von einer Marktreife
Allerdings ist der Antrieb noch meilenweit entfernt von einer Marktreife. Der auf der Eurobike 2018 vorgestellte Prototyp ist eher eine Studie. Zunächst einmal müssen die Fahrradrahmen neu konzipiert werden. Denn die Kardanwelle läuft genau an der Stelle, an der bei heutigen Rennrädern die Kettenstrebe sitzt. Das Aeor-Modell P5 wurde für die Messepräsentation eigens umgebaut.
Auch bei einigen Komponenten des Antriebs selbst gibt es noch viel Luft nach oben. So könnten doppelreihige Kugellager mehr Kräfte aufnehmen und gleichzeitig die Reibung noch einmal weiter reduzieren. Auch die Haltbarkeit könnte gegenüber dem Prototyp aus Aluminium noch verbessert werden. Und zudem ist das Unternehmen auf der Suche nach Partner, um den Antrieb zur Marktreife zu bringen.
Und wenn Sie sich noch mehr für Fahrradgeschichten interessieren: Hier lesen Sie vom teuersten Fahrrad der Welt, das Bugatti in einer deutschen Edelschmiede bauen lässt. Interessant ist auch das ovale Kettenblatt, das Ingenieure aus Thüringen entwickelt haben und ebenfalls eine deutlich bessere Kraftübertragung versprechen.
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