Mit dem Drehmoment sind wir alle hier ein wenig auf dem Holzweg, was aber erst nach ein wenig Überlegen auffällt. Der Pedalierkreis scheint sich ja erstmal als Grundlage aufzudrängen.
Aber die Kraft wird ja über die Kurbel / Pedal eingeleitet. Drehmoment wird erst ab dem Kettenblatt erzeugt.
Die Kraft an der Kurbel wird durch Druck und Zug eingeleitet und optimalerweise 90° zur Kurbel, was nicht über die komplette Umdrehung machbar ist, selbst wenn man über ein sehr bewegliches Fußgelenk verfügt.
Die an der Kurbel wirkende Kraft, die Vortrieb erzeugt, nennt man Tangentialkraft. Voraussetzung ist, dass die Kraft 90° zu Kurbel eingeleitet wird. Wirkt die Kraft nicht 90° zur Kurbel, im Extremfall in der oberen oder unteren Kurbelstellung wirkt sie nicht tangential, sondern radial. Diese erzeugt keinen Vortrieb sonder es wird lediglich die Kurbel "gestaucht" oder "gelängt" ( bei 0°). wird die Kraft über einen Winkel kleiner oder größer als 90° eingeleitet, ist die Kraft die Resultierende aus Radial- und Tangentialkraft ( simples Kräfteparallelogramm).
Erzeugt wird die Kraft an der Fahrradkurbel durch Schub- und Zugarbeit, bzw. Druck und Zug durch ( wer hätte das gedacht...) die Beine des Fahrers, im Wiegetritt noch unterstützt durch die Gewichtskraft.
Wenn man jetzt denkt, wenn die Kurbel als Hebel fungiert, dann wird es selbstverständlich leichter, je länger die Kurbel ist, denkt man rein von der Hebelmechanik richtig, aber etwas zu kurz.
Auf den Grafiken kann man ganz gut erkenne, dass die Länge einer Kurbel limitiert ist. Bei der Dampfmaschine oder beim Motor kann der Durchmesser des Kurbelkreises nicht größer sein, als es der Weg der Bewegung des Zylinders zulässt.
Beim Fahrrad ist es eben der Weg zwischen Beugung und Streckung des Beines, bzw. der Weg, auf dem überhaupt relevant Kraft entwickelt werden kann.
Die zweite Überlegung ist, dass die Kraft dann am größten ist, wenn sie tangential auf die Kurbel übertragen wird. Wird die Kurbel länger, wird auch automatisch der Weg länger auf dem man die Kraft 90° zur Kurbel übertragen sollte.
Man kann zwar über die Pedalachse den Fuß so stellen, dass die Kraft über mehr als nur die 3:00 Stellung der Kurbel tangential übertragen werden kann, über weite Teile des Pedalierkreises gelingt dies aber nun mal nicht.
Eine lange Kurbel wird im Zweifel sogar kontraproduktiv. Ziel ist es nicht, den Hebel unendlich zu vergrößern, sondern den gesamten Wirkungsgrad während einer Kurbelumdrehung (->
runder Tritt )
Ein weiterer Bereich wurde ja hier erklärt: Der Zusammenhang von Drehzahl und Drehmoment. Je größer der Pedalierkreis ist, desto mehr Weg benötigt eine Kurbelumdrehung. Auch hier dürfte das Verhältnis Beinlänge und Kurbel eine nicht unwichtige Rolle spielen.
Ich habe mit Sicherheit nicht alles komplett und schon gar nicht komplett physikalisch korrekt erklärt ( um Verbesserung wird gebeten). Der Ansatz ist aber sicher richtig.
Der Glaube, mehr Kurbellänge sei auch mehr "Drehmoment" bzw. mehr Kraftübertragung ist nicht richtig, bzw. gilt allenfalls für die Kurbelstellung bei 3:00 Uhr für einen klitzekleinen Moment.
Über den theoretisch möglichen Weg der Beinstreckung und Beugung kann nur in einem Teilbereich effizient Kraft ausgeübt werden, und dieser ist bei verschieden langen Beinen auch verschieden groß.
Und vor allem: Erst durch die Einleitung der Kraft über die Kurbel wird Drehmoment erst erzeugt, aber beim Pedalierkreis kann man nicht von diesem sprechen.
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