Kugelförmige Räder ?

[PICture]

Hallo Ulli,

herzlichen Dank für deine Bestätigung. Jetzt kann ich also anfangen nicht um sonst zu basteln.

[White_Fox]

Das sich das Rad eher nach außen als nach vorne bewegen würde würde ich auch vermuten.

Ich habs gerade mal mit einem kleinen Ball ausprobiert...Eine rollende Kugel auf ebener Fläche mit Drehachse, die nicht parrallel zur Fläche ist, ergibt unweigerlich Reibung. Das heißt nicht, daß dein Auto nicht fahren wird, aber es geht eben entsprechend viel Leistung für den Antrieb verloren.

Das Ganze ist auch relativ leicht nachzuvollziehen: Nimm eine Kugel und zeichne die Linie, auf der sich Kugel und Boden berühren müssten (Konjunktiv beachten!) in Gedanken. Das ist genau diejenige Linie die die kreisförmige "Kugelscheibe" begrenzt die auf der Fläche aufliegt, auf deren Mittelpunkt die Drehachse der Kugel (=Achse längs deiner Fahrzeugachse) liegt und die rechtwinklig zur Drehachse ausgerichtet ist. Im Prinzip könntest du die Kugel genauso durch ein Rad ersetzen.

Das Problem ist jetzt allerdings, daß die reale Berührfläche keineswegs besagte Kugelscheibe sein wird. Sondern vielmehr eiert diese Scheibe nun um die Achse herum. Und damit rutscht die Kugel mit zunehmendem Winkel mehr als daß sie rollt. Treib das Problem mal auf die Spitze und stell die Achse senkrecht zur Fahrbahn. In diesem Punkt hast du nur noch Reibung und keinerlei Bewegung parallel zur Auflagefläche mehr.
Ich vermute mal, den theoretischen Wirkungsgrad dieses Antriebes könnte man durch eine Cosinusbeziehung mit dem Achsenwinkel berechnen.

Mir persönlich erscheint das plausibel, da ich aber kein Maschinenbauer bin würde ich das lieber von einem solchen nochmal veri- bzw. falsifiieren lassen.

[Thoralf]

meiner Meinung funktioniert das so.
Genau wie bei WF beschrieben ist die Kontaktfläche einer Kugel zu einer Ebene im Idealfall ein Kreis. Je weiter die Schrägstellung der Achsen umso kleiner der Kreis und der abrollende Umfang und die Geschwindigkeit.
Betrachtet man den Rollkreisdurchmesser und die Relation zum Durchmesser des letzten Getrieberades des Steppergetriebes erhält man ein Wellrad (im Endeffekt das Hebelgesetz):

d1 / d2 = n............d1 (Durchmesser Zahnrad), d2 (Durchmesser Rollkreis), n (Übersetzung)

Geht man vom Realfall eines rollenden Bandes mit der Breite s, muß man diese in relation zum Radius setzen. Daraus wird ersichtlich, dass bei sinkendem Rollradius am inneren Rollbandrand eine geringere Umfangsgeschwindigkeit und am äußeren Bandrand eine höher vorliegt. Das heißt, der äußere Rand will schneller fahren als der innere Rand des Bandes und damit kommts zur Reibung.
Das ist genauso wie bei Kurvenfahrten der Eisen- oder Straßenbahn. Bei denen würde es dann quitschen. Beim Schienenverkehr wird das mit konischen Radkränzen gelöst.

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nochwas vergessen:
Je kleiner der mittl. Rollbandradius wird ums o größer wird die Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten im Verhältnis zum Radius -> Reibung steigt immer mehr indirekt prop. zum Rollradius

[Manf]

Ich denke, dass ich als angetriebene Räder einfach bereits vorhandene Kugel mit diversen Durchmesser aus Styropor probieren könnte. Damit könnte man wahrscheinlich die auf den Boden ausgeübte Kraft durch Neigung der Motorachsen und Grösse der kugelförmigen Räder so verändern, dass sich der vorhandene Fahrgestell bewegen könnte. Ist meine "verrückte" Idee richtig oder sinnlos ?

Ich habe auch schon etwas über das Prinzip nachgedacht.
Es geht um einen Radumfang der vom Aufsetzwinkel abhängt, bei Radkugeln aus Styropor. Es soll Reibung auftreten.

Betrachte doch auch einmal die Fortbewegung einer rotierenden Rundbürste auf glattem Boden.
Bei einer Kraft zum Verkippen tritt eine Querkraft auf. Der Bonerbesen wird dadurch hin und herbewegt.
Die Reibung kann zum Polieren eines Parkettbodens eingesetzt werden.

https://www.youtube.com/watch?v=6pNSaWtR9fs

[PICture]

Danke für weitere Beiträge aber ich verstehe ab #6 nix, weil ich gelernt habe, dass eine Kugel und eine Fläche gemeinsam nur ein Punkt haben. Bei einem auf drei Stützen stehendem Gewicht von max. 100 g ergibt es max. 33g / Punkt, was für mich praktisch vernachlässigbar ist. Ich muss es zuerst Basteln und sehen was und wie sich bewegt.

Einige haben das schon ausprobiert: http://www.motor-talk.de/blogs/n3m3s...-t3319750.html .

[witkatz]

max. 100 g ergibt es max. 33g / Punkt, was für mich praktisch vernachlässigbar ist.

Bei kleinerem Gewicht werden die Reibungskräfte proportional kleiner, aber sie verschwinden nicht.
Wenn bei deinem Fahrzeug die Rollreibung praktisch vernachlässigbar ist, warum machst du das dann mit der schrägen Kugel?

Hast du an die elektrostatische Aufladung gedacht? Es könnte sein, dass sich die Styroporräder auf Kunsstoffboden aufladen und am Boden "kleben" bleiben.
Ich bin jedenfalls auf die Ergebnisse deiner Versuche gespannt.

Gruß
witkatz

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Eine Anmerkung zum Styropor, Styropor quitscht. Vor allem wenn zu der Rollreibung mit zunehmendem Neigungswinkel Gleitreibung hinzukommt. Mit quitschenden Styroporrädern könnte/dürfte ich jedenfalls in der Wohnung nichts machen. Mir macht das nichts aus, aber für meine Frau wäre das Horror.

[PICture]

Es könnte sein, dass sich die Styroporräder auf Kunsstoffboden aufladen und am Boden "kleben" bleiben.

Hoffentlich würde an den Räder nur Staub "kleben". Das wäre sogar gewünschte aber bisher fehlende praktische Anwendung meines k.T.: eine Prüfung ob mein Staubsauger ("Selbstsau") schon fahren müsste.

Eine Anmerkung zum Styropor, Styropor quitscht.

Ich werde das so basteln versuchen, dass die Räder am Tepichboden sicher nicht quitschen werden, notfalls werden Tischtennisbälle verwendet.

[White_Fox]

Danke für weitere Beiträge aber ich verstehe ab #6 nix, weil ich gelernt habe, dass eine Kugel und eine Fläche gemeinsam nur ein Punkt haben. Bei einem auf drei Stützen stehendem Gewicht von max. 100 g ergibt es max. 33g / Punkt, was für mich praktisch vernachlässigbar ist. Ich muss es zuerst Basteln und sehen was und wie sich bewegt.

Mein Gedankenschluß, den ich versucht habe dir zu vermitteln, ist Folgender: Die Kugel will sich einfach in ine andere Richtung bewegen, als sie es kann. Was passiert bei einem Auto, wenn die Räder V-förmig zueinander stehen anstatt parallel ausgerichtet zu sein? Bis zu einem gewissen Grad geht das schon...unter hohem Reifenverschleiß und Energieaufwand.
Und ich vermute, deine Achskonfiguration wird sich ähnlich verhalten.

Versuche einfach mal Folgendes: Nimm einen Ball und versucht ihn so über den Boden zu rollen, daß sich die Drehachse des Balls schräg zum Boden befindet. Und du wirst feststellen, daß das nur schwer bzw. gar nicht geht.

[HeXPloreR]

Hallo PICture,

bau doch einfach einen "Bristelbot" ohne drehende Reifen/Kugel oder was auch immer. Einen Vibrationsmotor, gleichzeitig als Gewicht und das Ganze auf einem Servo über Kopf hängend zum lenken


Viele Grüße
Jörg

EDIT: Der iRobot Audi ist nun aber garnicht mal so ähnlich zu Deiner "Skizze" was das Antriebskonzept betrifft.

[PICture]

Mein Gedankenschluß, den ich versucht habe dir zu vermitteln, ist Folgender: Die Kugel will sich einfach in ine andere Richtung bewegen, als sie es kann.

Die Kugel wird sich so bewegen, wie sie per Drehmoment gezwungen wird, weil der Motor sie um das was sie "will" nicht "fragt".