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Captayne

RCLine Neu User

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1

Mittwoch, 3. März 2004, 15:04

Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Hallo Leute!
Jetzt wirds spannend.

Ich beschäftige mich grade damit, für meinen Modellflieger mit Verbrennungsmotor einen kleinen Generator zu entwickeln.
Dieser hat einen erfreulich einfachen mechanischen Aufbau, allerdings eine tricky Elektronik.

Ziel des ganzen ist es
1. den Empfängerakku drastisch verkleinern zu können, auch wenn die Servos ordentlich Strom brauchen. (Also 3-4 Knopfzellenakkus, weil man die ja nur solange braucht, wie der Motor steht.)
2. Blitzlampen an den Tragflächen zu versorgen.
Die Mechanik ist schon fast fertig, und im Probebetrieb kommt aus den Wicklungen auch genug Energie. Bei dem Aufbau dreht sich ein Ringförmiger Permanentmagnet zwischen Propeller und Mitnehmerscheibe mit dem Propeller mit. Geschickt in seiner Nähe angebracht befinden sich die Generatorwicklungen.

An der Elektronik tüftel ich noch, weil die Eingangsspannung extrem schwankt.
Im Leerlauf 2500U/Min ist die gleichgerichtete und gesiebte Spannung je nach Windungszahl z.Z. ca 3V. Bei Vollgas (15KU/min) halt< 18V (unbelastet).
Jetzt sollen 1. die Servos + Empf. versorgt (und nicht durchgebrannt) werden und 2. Der Akku nicht überladen werden und 3. die ~320V Step UP-Wandler für die Blitzlampen mit 12V versorgt werden.

Hat sowas schon mal jemand sowas in der Art entwickelt oder hat Interesse mitzumachen? Oder einfach nur Tips?

Gruß

Captayne
Wer startet muss auch landen. 8)
Don't drink an fly !

2

Mittwoch, 3. März 2004, 15:25

Hi...

hab ich bei meinem Preuss Trainer-22 Benzin-Heli mal ausprobiert.
Da hat man das Problem mit der Drehzahlschwankung nicht so sehr.
"Generator" war ein umgebauter Speed400, der direkt per Ritzel an das Hauptgetriebe gekoppelt war (d.h. stehender Generator bei Autorotation) Dazu Entstörfilter, Ladediode, Spannungs- und Strombregrenzung. Die Entstörmassnahmen sollten sehr ausführlich angegangen werden!
Ich hab es nie gewagt, den Akku zu verkleinern, da ich einem Speed400 nicht unbedingt das Leben eines 6kg-Hubschraubers anvertrauen wollte. Da ich als Empfängerakku einen NiCD-Akku verbaut hatte, war die Memory-Effekt-Falle vorprogrammiert. Zwar verhinderte die Spannungsbegrenzung ein Überladen des Akkus, aber da der Generator gerade mal so für die erforderliche Durchschnittsleistung (ca. 1.2A) ausgelegt war, war es unvermeidlich, dass der Akku ständig einige mAh ge- und entladen wurde. Da beim Nachmessen des Akkus schon nach kurzer Zeit ein Nachlassen der Performance festgestellt werden konnte, habe ich den Generator wieder abgebaut.
Mit modernerer Lade- und Akkutechnik halte ich das ganze aber für machbar.
Dennoch: ohne genügend großen Pufferakku und einer leichten Überprüfbarkeit von Akku-Ladezustand, Generatorleistung usw. halte ich das für nicht ganz ungefährlich.


mfg
andi

Captayne

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3

Mittwoch, 3. März 2004, 18:39

Du hast Recht.
Das denke ich mir auch, dass man schon eine vernünftige Akkuladeelektronik braucht.

Mein Generator ist kommutatorlos und bestimmt störunanfälliger als ein Gleichstrommotor und total verschleissfrei.
Der magnetische Kreis wird durch die mitdrehenden Neodym-Magnete sändig umgepolt und dadurch gibts die Induktion in den Wicklungen.
Danach wird das ganze gleichgerichtet und mit kleinem Elko etwas gesiebt. Im Anschluss kommt ein Schaltregler, der einen konstanten Strom zu erzeugen versucht (geht natürlich nicht unbedingt, wenn Drehzahl zu klein).
Mit dem Delta-U Verfahren müsste man den Akku regelmäßig von den Bord-Verbrauchern und vom Generator trennen und nachgucken, wie die Spannung mittlerweile an den Zellen aussieht und ob sie vielleicht wieder am fallen ist.... Was macht der Flieger in der Zeit? Und was macht er, wenns plötzlich wieder Strom gibt und die Servos kurz zusammenzucken?
Also so ganz easy ist die Sache nicht.
Hm....aber beim Messen der Akkuspannung könnte man die restlichen Verbraucher für die 0,5 Sek mit einem Ultracap/Goldcap versorgen.

Ich bin also noch am Überlegen, wie man es klein und schön hinbekommt.
Wär bestimmt auch für RC-Cars interessant, die dann endlich mit ordentlich Licht durch die Gegend düsen könnten.
Wer würde sowas haben wollen?
Wenn sich viele melden, dann ist meine Motivation höher, hier richtig Energie hineinzustecken!
Wie teuer dürfte sowas im Endverkauf sein?
grins ;-)))
Wahrscheinlich nicht teurer als ein Akku, der die gleiche durchschnittliche Fahr/Flugzeit lang die gleiche Energie liefert? - Es sei denn, diese Generatortechnik ist erheblich leichter und kleiner...

Any Comments?

Gruß

Captayne
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4

Donnerstag, 4. März 2004, 08:47

Hi..

Schlüssel dürfte vielleicht ein Akku ohne Memory-Effekt sein. Wenn man die Bordelektrik auf 2 Lipoly-Zellen umrüstet, wird sie leichter und man kann kontinuierlich laden/puffern, solange nur der höchstladestrom und die Oberspannung nicht überschritten wird. Mit nem geeigneten Regler könnte man sogar beide Zellen unabhängig voneinander bestromen.
Kommutatorlos ist natürlich gut, Schaltregler klingt schon wieder gefährlicher - man bedenke an die großen Schwierigkeiten, die es immer wieder mit getakteten BEC-Schaltungen gab.
Klar, den Luxus einer so großen Überspannung (für gesunden Betrieb auch im leerlauf) hat man nicht unbedingt...
Mit nem fetten Elko und ner Siebstufe lieferte der arme Speed400 eigentlich eine sehr schöne Gleichspannung - muss dazu sagen, es war kein "Normaler" 400er sondern ein Industriemotor mit 5poligem Anker - der ist von "natur" aus glatter.

Ob sich der Aufwand wirklich lohnt bleibt mal dahingestellt, aber über Sinn und Unsinn sollte man im Modellbau sowieso nie diskutieren...

mfg
andi

Prof._Dr._YoMan

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5

Donnerstag, 4. März 2004, 09:48

Goldcaps sind untauglich für die Anwendung. Die haben zwar eine hohe Kapazizät, aber auch einen riesen Innenwiderstand.
Meistens haben Platzhirsche eine hohe Beratungsresistenz, dafür eine geringe Wahrnehmungsfähigkeit..... (Claus Eckert)

Captayne

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6

Donnerstag, 4. März 2004, 12:09

Vielleicht bekommst Du noch irgendwo die alten Goldcaps mit bis zu 100 Ohm Innenwiderstand, die werden nur zu Pufferzwecken für Speicher verwendet.

Ultracaps haben jedenfalls einen extrem kleinen Innenwiderstand:.
Hier ein Datenblatt von einem"kleinen" EPCOS Ultracap
Innenwiderstand <<1Ohm.
Gruß
Captayne
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Prof._Dr._YoMan

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7

Donnerstag, 4. März 2004, 15:28

Nicht schlecht, mal merken. Kann man vielleicht mal brauchen.
Meistens haben Platzhirsche eine hohe Beratungsresistenz, dafür eine geringe Wahrnehmungsfähigkeit..... (Claus Eckert)

HeinerDE

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8

Donnerstag, 11. März 2004, 11:49

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Hallo zusammen,
sowas gibts in den USA schon seit längerem.
Hier vielleicht mal eine schöne Seite zum Anschauen und Ideen sammeln:
http://www.rconline.com.tw/products-sullivan3.htm
http://www.sullivanproducts.com
Gruß
Heiner
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Captayne

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9

Donnerstag, 11. März 2004, 20:09

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Genial!
Das ist ja genau das, was und genau wie ich es beschrieben habe. (Weil: Nur so geht es halt)
Wäre mal interessant, wie teuer das ganze ist.

Gruß
Captayne
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10

Freitag, 12. März 2004, 11:00

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

also das Innenläuferprinzip eines Brushless macht schon Sinn, Gleichrichtung mit Dreiphasen-Brücke bringt auch entsprechend Wirkungsgrad. Nur muss die Wicklung so ausgelegt sein, dass sie die gesamte Leistung im Leerlauf erbringt (wenns für Dauerbetrieb gedacht ist), also ausreichend Windungen auf dem Stator und entsprechend gute Magneten.
Das ganze auf Pufferkondensator, Tiefsetzsteller dahinter und gut ists. Wenn die Spannung im Leerlauf nicht ausreicht, einen Hochsetzsteller nachschalten. Kostet aber Wirkungsgrad. Oder die klassische SEPIC-Schaltung für Auf-Abwärtswandler benutzen. Gibts auch fertige ICs für. Ausgangsspannungen gut sieben.

Im Falle des Motorausfalls brauchts einen Sicherheitsakku, den würde ich aber wie bei einer Doppelstromversorgung über Dioden entkoppelt ranhängen und vom Spannungsniveau so anpassen, dass er nur Strom abgibt, wenn vom Bordgenerator gar nix kommt.

Captayne

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11

Samstag, 13. März 2004, 17:39

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Ich hab noch nie einen SEPIC Wandler gebastelt und entsprechend wenig Erfahrung..
(Nur Step-Up/Down mit 2 Leistungstransistoren und einer einzigen Wicklung und dem MC34063)
Gibts da irgendwo eine Sepic-Beispielschaltung?
Wie liegen denn die Wicklungen zueinander und welche Kondensatoren sollte man da nehmen.
Sagen wir mal ich hab 2-40V Eingangsspannung und brauche 6V Ausgangsspannung 1A max.
Wie könnte man das wohl möglichst einfach hinbekomen?
Any Ideas?

Schöne Grüße
Captayne
Wer startet muss auch landen. 8)
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12

Montag, 15. März 2004, 16:04

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Prinzipielle Schaltung (3-24V ein, 5V/1A aus):
http://www.national.com/ds/LM/LM3488.pdf, S20.

Geht natürlich auch mit zwei Transistoren und nur einer Drossel in buck/boost-Konfiguration...

chemienator

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13

Mittwoch, 17. März 2004, 07:10

ich denke die einfachste lösung wäre ne BEC-schaltung von Conrad für ca 10€
bestnr: 22 39 36-68 gibts im neuen modellbau katalog S.210 da würd ich dann nen kleinen 4-Zeller NiMh-akku dranhängen.

Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »chemienator« (17. März 2004, 07:11)


Captayne

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14

Mittwoch, 17. März 2004, 08:29

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

@Stefan Mayr:
Das ist eine sehr interessante Schaltung. Ich werde mal die Bauteile ordern.
Wo bestellt Ihr immer eure Bauteile? Conrad ist da je eine richtige Apotheke.
Den LM3478 kann man sich glaub ich bei National als Muster senden lassen. (5 Stk).
Aber der Rest?
Gruß
Captayne
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Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von »Captayne« (17. März 2004, 08:30)


15

Donnerstag, 18. März 2004, 15:12

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

www.reichelt.de ist auch eine vernünftige Quelle. Oder Bürklin in München (obs die online gibt, weiß ich nicht)
Große Auswahl hat auch www.rs-components.de oder www.farnell.de, sind aber eher gewerblich orientiert und liefern in der Regel sehr schnell gegen entsprechende Versandkosten
Aber weil ich in Stuttgart einen Conrad und Radio Dräger vor Ort habe, bestelle ich in der Regel selten...

Captayne

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16

Dienstag, 12. Oktober 2004, 21:29

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

Hallo.

Ich hab mir das ganze mit den Schaltreglern jetzt geschenkt, obwohl die Experimente interessant waren und Spass gemacht haben.
Der V-Motor dreht jetzt über einen Keilriemen (Gummi) einen kleinen Gleichstrommotor, der im Leerlauf (ca 2500U/Min) 6V erzeugt, und bei Vollgas (125000U/Min) 12V. Die Spannung ist also irgendwie nicht proportional zur Drehzahl, was nicht der Theorie entspricht, die ich gelernt habe. Naja egal. Wahrscheinlich hat der Keilriemen Schlupf, muss ich noch mal untersuchen.
Mit einem 78S06 wird die Ausgangsspannung auf 6V gehalten. In Reihe liegt eine Standarddiode mit 0.7V Spannungsabfall. D.H, die Spannung an den NiMh Zellen ist 5.3V. Das entspricht der Leerlaufspannung der Zellen, wenn sie voll und unbelastet sind. Also fließt kein Strom, wenn kein Verbraucher (Servo) aktiv ist.
Maximal verbrauchen meine Servos ca. 0.7A. Dabei bricht die Spannung der vollgeladenen Akkus ohne Generator auf 4.86V ein. Das bedeutet, dass mit Generator die gesamte Energie vom ihm geliefert wird, weil dessen Ausgangsspannung ja nach wie vor 5.3V oder geringfügig darunter ist. Genaugenommen bei 1A Belastung 4.9V im Leerlauf, - Ist aber immer noch über der Spannung, die die Akkus liefern würden.
Wenn die Drehzahl steigt, steigt natürlich auch die Verlustleistung in Spannungswandler+Diode. Die ist aber vernachlässigbar. Bei (12V-5.3V) x 0.7A =4.69W.
Ich vermute, wenn der Riemen doch Schlupf hat, dann muss die Spannung ohne Schlupf doch eigentlich 6V ~2500U/min ==> bei 12500U/min. = 30V sein.
Also Verlustleistung = (30-5.3)V *0.7A = 17.29W Is auch noch OK. der 78S06 Regler steht ja im Wind, neben dem VMotor.

Ergebnis:
Trivialer Aufbau, dafür lohnt sich kein Sepic-Wandler.
Meine Empfängerakkus werden minimiert zu Microzellen und sind immer voll, ohne Nachladen zu Hause oder vor dem Start. Selbst wenn sie auf dem Platz völlig leer sind. Den Motor bekommt man auch ohne Energieversorgung des Empfängers an (Wenn das Gas-Servo manuelle Verstellung abkann). Nach dem Flug sind die Akkus wieder (fast) voll.

Jetzt denke ich an eine Glühilfe, die auch vom Generator gespeist wird. Damit die Leerlaufdrehzahl noch weiter abgesenkt werden kann, und der Sound noch besser wird. (4-Takter)
Hier allerdings werden ca 1.2 V und viel mehr Amps gebraucht. Mal gucken.Vielleicht fälllt mir auch hier was Gutes ein.

Gruß
Captayne.
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17

Mittwoch, 13. Oktober 2004, 08:27

Das ist es, was mich immer wieder kribbelig macht, wenn ich als E-Flieger auf dem Platz bin und die V-Flieger kommen und starten. Dann fahre ich mein Auto in Deckung und stelle den Flugbetrieb ein. Rumlaufen und gucken und quatschen und warten ist dann angesagt. Meist wirds dann auch spannend und spektakulär. Ist dann immer noch ein schöner Ersatz für den verlorenen Flugnachmittag.

Lothar.

Captayne

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18

Mittwoch, 13. Oktober 2004, 08:39

Hallo Lothar,
Deinen Kommentar versteh ich nicht.

Abgesehen davon finde ich E-Fliegen irgendwie unauthentisch.
Geht für mich in Richtung Simulator, nur mit echten Fliegern.

Ein Flieger muss auf dem Rollfeld zur Strartposition rollen, in Stellung gehen -Startfreigabe- und dann mit Vollgas und Sound Fahrt aufnehmen und abheben. Dabei kommen schon tolle Gefühle auf!
Was unsere E-Flieger Fraktion macht ist: Ankommen, Flieger auspaken, in die Luft werfen, etwas umhersirren, -Teilweise mit so krassen Fluggeräuschen dass es weh tut.
Bauchlandung veranstalten und nach 20 Minuten wieder verschwunden sein.

Da kann ich auch gleich am PC bleiben.

Gruß

Captayne
Wer startet muss auch landen. 8)
Don't drink an fly !

19

Donnerstag, 14. Oktober 2004, 07:48

Hallo @Captayne,

nicht böse sein, ist doch kein Angriff auf Dich gewesen.

Hier meine Erfahrungen mit den Verbrenner-Kollegen:
Ankommen, 3 Autobreiten Platz mit Tischen (nicht zum essen, zum werkeln!) belegen, Motoren und Sender an ("Oh, hab' ich etwa Deinen Kanal? Ich habe schon IMMER diesen"), wenn der Verbrenner dann läuft, ab zum Startplatz und neben mir starten, egal, wieviel gerade in der Luft sind ("Der Motor läuft gerade so gut ..."). Mit vollen Sound ("Power muß man hören!", "Der große Schalldämpfer frißt zuviel Leistung").
Die Anwohner haben's auch gehört, den lieben Verbrenner-Kollegen ist es nämlich in ihrer Begeisterung völlig wurscht, ob das in der Woche oder Sonntag-Vormittag ist. Irgendwann stand dann die Polizei mit einer Verfügung auf den mühsam erkämpten Platz und wir suchen uns wieder einen neuen. Schon zweimal passiert.
Was mich eben so kribbelig macht, ist die helle ungebrochene Begeisterung für den Verbrennermotor mit allen drum und dran und die Ignoranz zu anderen Antriebsarten (wie hast Du's beschrieben?

Zitat

Flieger auspaken, in die Luft werfen, etwas umhersirren
).

Und wenn ich mir die Flieger ansehe: OK, ein Verbrenner macht gehörig Dreck - das ist es nicht. Aber die Elektrik ist "unter aller Sau", um das mal drastisch zu formulieren. Funktioniert eben nicht mit Sprit, deshalb wird der Punkt (meistens, nicht immer) sträflich vernachlässigt.
Aber die Fernsteueranlage funktioniert nun mal ausschließlich mit E-Power und sie ist die EINZIGE Verbindung vom Piloten zum Modell.
Welcher Antrieb im Modell ist, ist doch unerheblich und berechtigt niemanden, herablassend auf die anderen Flieger-Kollegen zu schauen und alles, was entfernt nach etwas anderem ausschaut ("Immer dieser fummelige E-Scheiß" - Orginalton, gemeint war die RC-Anlage), sträflich zu vernachlässigen.


Zitat

Ein Flieger muss auf dem Rollfeld zur Strartposition rollen, in Stellung gehen -Startfreigabe- und dann mit Vollgas und Sound Fahrt aufnehmen und abheben.

Hab' ich jetzt was verpaßt? Was anderes mach ich doch auch nicht. Und auch unsere Verbrennerkollegen werfen einiger ihrer Flieger per Hand in die Luft.

Die tollen Gefühle, die Du beschreibst, die habe ich auch.

Fazit: Deinen Empfänger-Akku würde ich erst mal so lassen wie er ist: Geringer Innewiderstand, genug Kapazität, um mindestens EINEN vollen langen Flug ohne Nachzuladen durchzustehen, kontaktsichere Verbindungen ALLER E-Anschlüsse und gute Pflege VOR und NACH jedem Flug.
Wenn Dein Nachladekonzept sich bewährt hat, kannst Du das Risiko eingehen, und den Akku drastisch verkleinern.


Lothar.

Dieser Beitrag wurde bereits 3 mal editiert, zuletzt von »Blackbird« (14. Oktober 2004, 07:56)


20

Donnerstag, 14. Oktober 2004, 14:55

RE: Verbrenner mit eigenem Stromerzeuger für Bordelektrik (Generator)

schön, dass der Thread nochmals hochkommt.

Zitat

Der V-Motor dreht jetzt über einen Keilriemen (Gummi) einen kleinen Gleichstrommotor


es gibt ja auch andere Bereiche, wo hohe Sicherheit mit einem Gummi :evil: erreicht werden soll. Leider gibts fürs Flugzeug noch keine Pille... ==[] ==[]
Für die Empfängerversorgung wär mir das nicht sicher genug. Schließlich ist das mit dem Verschleiß auch so eine Sache.

Zitat

der im Leerlauf (ca 2500U/Min) 6V erzeugt, und bei Vollgas (125000U/Min) 12V.


Vollgas ist wohl eine Zehnerpotenz daneben, scheinen eher 12.500 U/min zu sein.

Zitat

Die Spannung ist also irgendwie nicht proportional zur Drehzahl, was nicht der Theorie entspricht, die ich gelernt habe. Naja egal. Wahrscheinlich hat der Keilriemen Schlupf, muss ich noch mal untersuchen.


Der Elektromotor selber hat ja auch so seine Probleme mit den Ummagnetisierungsverlusten und dem Innenwiderstand, Reibverluste... Aber das braucht einen V-Motorler nicht so zu interessieren. Hauptsache immer genug Drehzahl... Außerdem sieht so eine Messung unter elektrischer Belastung immer etwas anders aus als die Leerlaufspannung. Und natürlich der Gummi. Der bremst auch noch etwas.