Så mäts verkningsgraden

Hur effektivt SPEEDHUB är sammanfattas i Verkningsgrad. Den här artikeln handlar om varför olika mätningar får olika värden för samma drivlina — och hur Rohloff mätte.

1. Trampning är inte jämn

En cyklist trampar med nästan konstant kadens, men vridmomentet pulserar kraftigt inom varje vevvarv: mätningar visade cirka 5 % variation i kadens men mer än 90 % i vridmoment. Varje del som bär lasten — kedja, klinga, lager, kugghjul — belastas och avlastas två gånger per varv.

Effekt och kadens	100 W, 75 rpm	300 W, 75 rpm	575 W, 50 rpm
Toppvridmoment	21,6 Nm	68 Nm	200 Nm
Lägsta vridmoment	3,8 Nm	8 Nm	20 Nm

Provbänkar drivs av en elmotor med jämnt vridmoment. Frågan är alltså vilken konstant effekt som motsvarar den verkliga, pulserande belastningen. Rohloffs provbänk för slitage på kedja och klinga gav svaret: delar som körts med i genomsnitt 150 W, pulserande mellan 5 och 30 Nm, slets bara som testdelarna som körts med konstanta 30 Nm. Eftersom slitage och friktionsförluster har samma orsaker måste en provbänk arbeta vid vridmomentets topp, inte dess medelvärde — enkelt uttryckt återskapas en tur på 80 W vid samma kadens med cirka 160 W på provbänken.

2. Två slags förluster

• Belastningsberoende förlust: friktion i delarna som rör sig under belastning — kedjelänkar, kugghjul, lager. Den växer proportionellt mot den överförda effekten.
• Belastningsoberoende förlust: tätningar, löpytor, smörjmedel som kärnas runt. Den beror inte på drivkraften, bara på hastighet, temperatur och smörjmedlets viskositet.

Två påhittade drivlinor, båda med 91 % verkningsgrad vid 50 W:

Ingående effekt	50 W	100 W	200 W	300 W	400 W	500 W
System A: 7 % + 1 W	91,0 %	92,0 %	92,5 %	92,7 %	92,75 %	92,8 %
System B: 3 % + 3 W	91,0 %	94,0 %	95,5 %	96,0 %	96,3 %	96,4 %

Vid låg effekt dominerar den belastningsoberoende förlusten, vid högre effekt den belastningsberoende. Kurvorna C och D är samma drivlinor när tätningsförlusten ökar från 1 W till 2 W genom värme eller en förändrad smörjfilm (A → C), eller minskar från 3 W till 2 W (B → D):

Under 200 W flyttar en svängning på bara ±1 W resultatet flera procent — och den kan inträffa inom en och samma mätning, eftersom friktionsvärmen i sig ändrar förutsättningarna. Under 200 W gäller ett verkningsgradsvärde därför bara utifrån många upprepade körningar, och alltid som ett band med övre och undre gräns. Över 200 W blir svängningen försumbar.

3. Din verkningsgrad räknas också

Målet är inte det bästa mekaniska värdet utan hur mycket av den energi du tillför som blir framdrivning. Musklernas verkningsgrad når cirka 25 % vid rätt kraft och rörelsehastighet, men på en olämplig växel är den lätt 10 procentenheter sämre — långt mer än skillnaden mellan växelsystem.

Verkningsgrad	Cyklist A	Cyklist B
Musklernas verkningsgrad	24 %	22 %
Drivlinans verkningsgrad	93 %	97 %
Totalt	22 %	21 %

Cyklist A, på rätt växel, är effektivare med den sämre drivlinan än cyklist B på fel växel. Idrottsmedicinen anger att steget mellan intilliggande växlar bör ligga under 15 % för att passa både uppåt och nedåt — därför hör omfång och antal växlar alltid hemma bredvid verkningsgraden. Se Jämförelse av utväxlingar.

4. Rohloffs mätning

Hela drivlinan mättes — vevlager, kedja, klingor, nav eller växellåda — med en simulerad sportig cyklist på cirka 160 W med vridmomenttoppar på 50 Nm (285 N på pedalen):

Parameter	Värde
Kadens	60 rpm
Bromseffekt (konstant)	314 W
Drivande vridmoment	50 Nm

Som jämförelse kördes en 24-växlad kedjeväxel (klingor med 46, 36 och 26 tänder, kassett 11–28) och ett SPEEDHUB (46/16), båda inkörda cirka 100 km. Körningarna upprepades flera gånger; toleransen är ±0,5 %.

• Kedjeväxel: mättes ren och välsmord, sedan med en smutsig kedja och drev som gått cirka 1 000 km — med de använda delarna var verkningsgraden i genomsnitt 1 % lägre.
• SPEEDHUB: mättes också med kedja och drev som gått 1 000 km — ingen mätbar skillnad.

SPEEDHUB:s verkningsgrad följer exakt hur många planetsteg som bär last i varje växel:

Växel	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Belastade steg	2	2	3	1	3	2	2	1	1	2	0	2	1	1

Bäst är växel 11 — direktväxeln, där inget steg arbetar. Växel 1–7 följer samma mönster som växel 8–14, bara cirka 2 % lägre, eftersom det tredje steget växlar ned även där. Vilket steg som arbetar i vilken växel: De 14 växlarna inuti.

Värt att komma ihåg

• En mätning med konstant vridmoment under 200 W säger lite i praktiken — i sportigt tempo levererar en cyklist långt över 100 W.
• Jämför alltid verkningsgrad med dess toleransband, och tillsammans med omfång och antal växlar.
• Smuts, smörjning och slitage påverkar öppna drivlinor mest — det täta SPEEDHUB knappt alls.