Allrad-Quad

Immer wieder diese sinnfreien Pauschalierungen
einfach nur unterirdisch, soetwas auch noch zu Papier zu bringen :(

Ich freue mich schon auf die da kommenden Erkenntnisse/Errungenschaften und hege keine bewußten Vorurteile
 
Hallo,
Wenn das ein Ingenieur durchrechnet kannste das Ergebnis in die Tonne kloppen. Dafür zahlt man dann noch.
Ich habe dem Antrag auf ein gemeinsames Projekt, wo jeder das einbringt, was er einbringen kann, stattgegeben. Kein Kleingedrucktes, keine versteckten Kosten (lediglich Materialkosten) , sondern v.a. Freude am gemeinsamen Projekt sind zu erwarten. Und am Ende hoffentlich ein gutes Produkt. Ob es so gut wird, dass es auf dem Markt plaziert werden kann ist fraglich. Aber grundsätzlich hat der Markt meiner Ansicht nach ein schönes Geländequad verdient. Ob das dann ein Allrad sein muss ist offen. Zunächst will ich mal schauen, ob es überhaupt ein nennenswertes Interesse an einem Geländequad gibt. Dafür stelle ich das Quad einfach mal auf die Messe und schaue was passiert.

Gruß

Peter
 
Hey, ich bin auch Ing. (ok, die Abschlussarbeit muss ich endlich mal abgeben..) und so bescheiden sind meine Räder doch nicht, oder? :p
 
Ich will mich mal mit in die Diskussion einbringen, das Quad von Peter soll in jedem Fall komplett im 3D aufgebaut werden, da werden wir dann definitiv die Einfederkennlinien anpassen. Ich werde Ihn dabei unterstützen.

Wir wollen das Pferd aber nicht von hinten aufzäumen.
Zuerst müssen die verbauten Komponenten sorgfälltig ausgewählt werden.

Das Fahrzeug soll in jedem Gelände funktionieren und standfest sein. Das bedeutet, dass man je nach Untersetzung und Motorisierung 500-700Nm Drehmoment an der Achse hat, wenn sich ein Rad verklemmt hat man das an einem Rad! Den Antreibsstrang auf dieses Moment auszulegen ist nicht ganz ohne.

Aus dem Grund bin ich gerade mit Peter daran sinnvolle Lösungen für die Freilaufnaben zu erarbeiten. Wenn wir da eine brauchbare Lösung haben geht es mit den Antriebswellen weiter. Erst dann macht es Sinn über den Rahmen und die Achsgeometrien nachzudenken.

Im Moment ist noch alles offen. Starr vorne und die Blattfeder Starrachse von Peter hinten ist die einfachste Option, Doppelquerlenker vorne und hinten eine Andere oder so wie es Peter jetzt aufgebaut hat.
 
Servus,

das Rad auf 700Nm auszulegen ist wenig sinnvoll. Außer man mag es so schwer haben, das es das Drehmoment braucht um 10% Steigung hochzukommen :X
700Nm auf einem 20" Rad sind 2800N Schub. Reicht also locker aus um das Rad inkl. zwei Menschen mit erhöhtem BMI eine 90° Steilwand hinaufzuschieben. Schon mal mit aller Gewalt ein Radbolzen am PKW gelöst? So das man drauf rumspringen muss? Das sind in etwa 200Nm.
Fahrradketten reissen bei ca. 9000-11000N. Wenn man sie halb so stark belastet verschleißen sie schon sehr schnell.
Wäre das einzelne Rad mit einem großen 30er Ritzel angetrieben würde die Kette bei 700Nm unter Garantie reissen (11300N). Was Kettenumlenkung und Rahmen dazu sagt ist auch fraglich.
Die Speichen auf einem Nabenflansch mit einem Durchmesser von 50mm (was schon recht groß ist) und 36Speichen müssten bei perfekt tangentialer Einspeichung zusätzliche 1555N PRO SPEICHE aufnehmen.

Zum "Motor": Man nehme den weltbesten Bahnsprinter mit ca. 2500W Spitzenleistung (ich trete ca. 1200, Daniel Fenn etwa 1500, die allermeisten nennenswert unter 1000W) und lasse ihn auf das Rad los.
Untersetzung ist sehr kurz gewählt, sagen wir mal 0,9m/Umdrehung (was satten 4km/h bei gemütlichen 75U/min an der Kurbel entspricht). Jetzt tritt dieser Bär mal rein. Spitzendrehmoment dürfte bei etwa 200Nm liegen, also über 1100N auf dem Pedal im Mittel. Hätten wir ca. 320Nm im Antrieb, wäre also das maximale der Gefühle wenn alle Räder durchdrehen und eins verkantet. Der Normalo würde auf ca. 100Nm kommen. Ich selber trete ca. 650N maximal aufs Pedal beim fahren.
Mehr geht, wenn man statisch "gegendrückt" -> Beinpresse. Da schaff ich z.B. knapp 200kg -> um die 1000N pro Bein. Aber immernoch weniger als bei der Rechnung oben gezeigt.

Sorry, das ist vollkommen am Ziel vorbei.

Gruß,
Patrick

PS. das soll eine konstruktive, neutrale Kritik sein, es soll das Projekt weder schlecht machen, noch jemanden blos stellen. Ist ja nicht so das ich an dem Projekt nicht auch beteiligt bin/war :p
 
Naah, 700 Nm ist, wie Patrick aufzeigt, komplett am Ziel vorbei. Selbst mit 2 kW Mittelmotor und der eingeleiteten Kraft vom Fahrer selbst viel zu überdimensioniert.

Motorradkette brauchts dann, Motorradritzel und diese bestenfalls zweifach (Doppelkette). Alternativ Rennkarttechnik. Gewicht steigt vs. Fahrradtechnik um den Faktor 2-2.5 an - nur in Bezug auf die Ketten-/Antriebstechnik, nicht in Bezug auf die Auslegung von Rahmen und Aufhängungen, Nabenmitnehmern usw, dort eher noch intensiver.

Viele Grüße
Wolf
 
Hi Patrick,

super, dass Du in die Diskussion mit einsteigst, das ist perfekt, Du hast Dir in der Richtung schon viel mehr Gedanken gemacht und kannst z.b. die Sache mit den Speichen schnell mit in die Diskussion Einbringen. Das bringt uns richtig weiter.

Ich komme vom RC Rockcrawlen, wo man mit Allradfahrzeugen im extremen Felsengelände herumfährt. Hier ist es überhaupt kein Problem, dass man als unsensibler Mensch mit dem z.b. dem linken Vorderrad unter einen Felsvorsprung fährt. Jetzt bekommt das Rad druck vom Fels von oben und Druck vom Boden. Fährt man weiter vorwärts keilt sich das Rad so richtig ein. Wenn man ein leichtes RC Fahrzeug hat und sehr viel Antriebsleistung geht das soweit, dass es über das verkeilte Vorderrad das gesamte Fahrzeug aushebt und es Plötzlich auf dem Dach liegt.
Es ist also im extremen Felsengelände relativ einfach möglich das Gesamte statische Antriebsmoment auf ein Rad los zu lassen. Aus Erfahrung kann ich Dir auch bestätigen, dass beim Rockcrawling immer die Vorderen Antriebswellen oder die getriebe Kaput gehen...
Auch bei normalen PKW Allradfahrzeugen sind die Differenziale in den Achsen die Schwachstellen, die bei solch statischen Extrembelastungen sehr gerne kaputt gehen. Die Amis die sowas als Hobby machen rüsten zu allererst die Achsen auf.

Deswegen bin ich der Meinung, dass das auch für uns der kritische Lastfall sein wird.

Da wir als Konkurenzprodukt z.B.: das ICE FAT Trike haben. Sollten wir auch auf 26Zoll Fatbikereifen gehen, das sieht sonst nach nichts aus.( auch wegen dem Mangel an Reifen in 20Zoll).

Wenn ich ein 26x4.8er Quad so auslege, dass es mit der Pinion im größten Gang bei 80rpm an der Kurbel 30km/h lauft, dann bedeutet das im kleinsten Gang eine Entfaltung von 0,96m oder aber eine Untersetzung von 2,5 von Kurbel auf die Achse. Wenn man es jetzt also wirklich schafft 190Nm statisch zu treten bedeutet das 475Nm an der Achse.

Wenn ich jetzt noch einen Bafang BBSHD Tretlagermotor oben drauf packe, der 160Nm schafft sind wir bei 875Nm an der Achse.

Das ist das was Theoretisch maximal mögliche. Wenn ich das Rad ohne Motor auf 20km/h bei 80rpm im größten Gang auslege, was für den Anwendungsfall durchaus Sinnvoll ist, dann sind wir bei 190Nm an der Kurbel bei 700Nm an der Achse. Soweit bisher die Überlegungen, aus dem grund würde ich gerne ein 30mm Crmo-Rohr als Achse verwenden. es darf gerne dünnwandig und leicht sein.

Was praktisch wirklich passiert, das muss wohl erfahren werden. Ich bin mir aber ganz sicher, dass wir mit Leistungsbetrachtungen hier nicht weit kommen.
Wenn wir die Achsen auf 200Nm auslegen dann wird es keine Ausfahrt ohne Defekte und viel Enttäuschung geben. Die 500Nm sollten es schon sein, gerne mehr für Reserven, es gibt nämlich nichts ärgerlicheres, wie wenn man mit Achsbruch im Wald steht wo man doch gerade so ein schönes Hinderniss gefunden hat... :)

Ich weiß, dass der Anwendungsfall speziell ist, aber ich bin mir sicher, dass es eine ganze Gruppe von Allrad-Fans gibt, die sich genau so ein Spielzeug wünschen. Ein Rad, für das es kaum eine Grenze gibt.
 
Hallo Freeride,

Wenn man es jetzt also wirklich schafft 190Nm statisch zu treten bedeutet das 475Nm an der Achse.
Wenn ich jetzt noch einen Bafang BBSHD Tretlagermotor oben drauf packe, der 160Nm schafft sind wir bei 875Nm an der Achse.

rechnerisch ja, praktisch nein. Das maximale Drehmoment, welches Du auf die Achse oder das sich verkeilende Antriebsrad bekommst, ist in diesem Fall nur jenes, welches Du aufwenden musst, um Dich vertikal einseitig (also das Fahrzeug samt Fahrer) hochzuheben. Mehr "geht" nicht.

Das ist das was Theoretisch maximal mögliche.

Es ist das theoretisch mögliche, wenn Du das Fahrzeug an den Untergrund festkettest, jop. ;)

Ein Wheelie mit Deinem Quad und Dir drauf ist mit Zusatzmotor nicht allzu schwer hinzubekommen und entspricht (aufgrund des höheren, kurzzeitigen Spitzendrehmoments gegenüber dem langsamen Crawlen sowie der längeren Hebelachse durch den Antrieb am Hinterrad) deutlich mehr als 50% des maximalen Drehmoments, welches einseitig vorne notwendig wäre, um Dein Fahrzeug langsam eine Wand hochzuziehen.

Du wirst demnach mit einem derart leichtgewichtigen Fahrzeug und Dir als einzigem Fahrer, welcher noch dazu recht mittig zu sitzen scheint, keine 700 Nm übertragen können, es sei denn, Du kettest das Fahrzeug tatsächlich fest, was dann dem "Beinpresse"-Modus von Patrick mit angezogenen Bremsen z.B. entspricht. Da kannst Du natürlich die Mechanik zerstören, doch tut dies sinnvollerweise keiner.

Viele Grüße
Wolf
 
um Dich vertikal einseitig (also das Fahrzeug samt Fahrer) hochzuheben. Mehr "geht" nicht.

Vielleicht mal für Anfänger:
Angenommen der Fahrer wiegt 100 kg und sein Gewicht verteilt sich idealisiert gleichmäßig auf alle 4 Räder,
sind das 25 kg ohne das Gewicht des Fahrzeuges auf ein Rad. Sind also 250 N Gewichtskraft pro Rad. Bei idealisiertem Reibungsbeiwert von 1 (de facto immer niedrieger) und einem Hebel bei einem 20" Rad von ca. 0,25 m sind das maximal 250N * 0.25 m = 62,5 Nm , die das Rad übertragen kann bzw. muß. Durch das Gewicht des Fahrzeugs wirds etwas mehr, durch den tatsächlichen Reibungsbeiwert (speziell im Gelände kleiner 1 ) weniger.
So einfach tickt die Uhr.
Von reinen Konstrukteuren für Räder rate ich Abstand zu nehmen, speziell im Rudel zu nichts nutze.
 
Ich bin Jahrelang erfolgreich RC Rockcrawling Wettbewerbe gefahren. Ich kann euch aus eigener Erfahrung sagen, dass es völlig Problemlos möglich ist die gesamte Antriebsleistung auf den Antrieb zu entladen. Mit theoretischen Hebeübungen und Reibwerten hat das rein garnichts zu tun. Es gibt Situationen da kann man das Fahrzeug so verklemmen, dass es so wie oben beschrieben am Boden festgekettet ist und bei einem verklemmten Rad hat man auch ganz schnell Aufstandskräfte die dem vielfachen der Gewichtskraft entsprechen.

Fallbeispiel:

upload_2017-4-10_15-24-42.png

Fahrzeug wiegt 120kg mit Fahrer und hat 1m Radsand bei 50/50 Gewichtsverteilung. Jetzt fahre ich mit dem Vr unter einen Felsen, drunter und Klemme das eine VR voll ein. Die drei anderen Räder schieben nach und drücken das verklemmte Vr immer stärker unter den Felsen, die Normalkraft wird groß genug um jedes Moment zu übertragen. Wenn ich jetzt mit meinem Motor Vollgas gebe um mich zu befreien und noch maximal zutrete, dann brauche ich 1200N Gewichtskraft*0,5m Hebelarm(1/2 Radstand) um das Fahrzeug über das Vorderrad anzuheben. Das sind 600Nm.
Ein sensibler Mensch wird in der Situation absteigen und das Fahrzeug rausziehen. Ein Unsensibler bekommt das locker Zustande und dann macht es eben Knack und die Antriebswelle oder das Getriebe sind hin...
 
Zuletzt bearbeitet:
Bei solchen Fällen legt man nicht das Rad auf die knapp 10fache Dauerleistung aus, sondern sorgt für eine Durchrutschkupplung oder ähnliches. Macht auch z.B: Rohloff so. Eine Variante wäre ein Klemmkörperfreilauf der ab einem bestimmten Drehmoment halt einfach durchrutscht ohne wirklich Schaden zu nehmen (wenns nicht dauerhaft und über längere Zeit passiert).

Ich habe selber gelernt das meine sehr vorsichtigen "5G" zur Auslegung des Rahmens für 99% der Fälle VIEL zu viel sind. Selbst ein 3mal schwächer ausgelegter Rahmen wird in meinem Alltag wohl mehrere Jahre und so zehntausende von km halten.

Auslegung auf die 700Nm durch die komplette Gesamtkonstruktion hindurch würde das Gewicht wohl weit über 40kg bringen.

Gruß,
Patrick
 
Hallo @--freeride-- ,

Ich bin Jahrelang erfolgreich RC Rockcrawling Wettbewerbe gefahren. Ich kann euch aus eigener Erfahrung sagen, dass es völlig Problemlos möglich ist die gesamte Antriebsleistung auf den Antrieb zu entladen.

im RC-Bereich sicherlich. Jedoch nicht, wenn Du auf dem Fahrzeug draufsitzt. Deine Zeichnung ist als theoretische Situationsdarstellung nachvollziehbar, in der Praxis mit einem Fahrrad jedoch nicht realitätsnah. Gerade mit Fat Tires wäre ein solches Verklemmen unsinnig und selbst, wenn Du das Rad dank losem Untergrund dazu bekommst, Dich an der Reibefläche nach oben zu schieben, wirst Du dies mit einem offenen Fahrzeug ohne Anschnallgurte nicht tun wollen.

KFZ-Crawler für Personentransport, ergo eine Art modifizierter Wüstenbuggys weisen einen robusten Überrollkäfig resp. eine die Fahrer umhausende Stahlkonstruktion auf. Auch ist der Fahrer hier fixiert. Mit einem Schalensitz sind derartige Höhenunterschiede wie im Bild von Dir ersichtlich einseitig nicht mit dem von Dir geschilderten Krafteinleiten zu bewältigen, da Du schon vorher keine Kraft mehr auf die Pedale bringen kannst (Du rutschst/fällst aus dem Sitz).

Auch wäre spätestens nach Erreichen der Hochschiebung vom Vorderrad auf ein Niveau, welches sich mittig des Rades auf Höhe der Felskante befindet, die Situation zum scheitern verurteilt, da Du das Hinterrad nicht mehr hochbekommen kannst, ohne herunterzufallen resp. nach hinten umzukippen. RC-Fahrzeuge sind da doch ein wenig anders vom Gewichts-Schwerpunktratio vs. dem Reifendurchmesser..

Hallo @Stefan M ,

So einfach tickt die Uhr.
Von reinen Konstrukteuren für Räder rate ich Abstand zu nehmen, speziell im Rudel zu nichts nutze.

danke für die Ausführung, jedoch sind Sticheleien und Unterstellungen auch "zu nichts nutze".

Viele Grüße
Wolf
 
Die Diskussion über die zu erwartenden Drehmomente finde ich sehr interessant!

Ich sehe allerdings eher Optmierungsbedarf bzgl der Aufhängungen und Anlenkungen, damit diese möglichst verwindungs- und biegesteif arbeiten, sodass sich die Geometrie des Fahrwerks beim Treten, bzw. sogar unter zusätzlicher Motorunterststützung mögl. nicht verändert.
Aber eben z.B. auch, wenn das Gefährt beim Crawling mit dem Fahrer an Bord auf einem , womöglich gerade noch eingelenkten Vorderrad zu stehen kommt, nichts nachgibt ...

Besonders die Führung der Hinterachse über die Blattfeder habe ich bzgl der jetzt auch diskutierten Kräfte bereits als neuralgischen Punkt angemerkt, aber diese hat @VeloziPedro ja ohnehin als experimentelle Übergangslösung beschrieben.

Ich bin sehr gespannt auf die Ergebnisse bei den hochgesteckten Zielen!
 
Ich bin absolut bei euch, dass es hier nicht so extrem zugeht, wie beim RC Rockcrawling, wo das Verhältnis von Radstand und Spurbreite ein ganz anderes ist. Ich bitte euch aber zu bedenken, dass es nicht ganz so einfach ist, wie es auf den ersten Blick aussieht. Es gibt 100te von komischen Situationen in denen man den Antriebsstrang verklemmen kann und die durchaus sehr hohe Momente zur Folge haben auch ohne dass das Fahrzeug kurz vor dem Kippen ist.

Und ja Wolf, ich habe durchaus schon über einen Überrollkäfig nachgedacht, bei einem Fahrzeug mit unter 50kg wird man aber zum Glück nicht gleich erschlagen, sollte man sich mal überschlagen. Motorrad Quads sind da doch sehr viel gefährlicher :)

@Jack-Lee: Das Gewicht sehe bei dieser Kategorie Fahrzeug eher als zweitrangig an. Mit vier Fatbikereifen und dem Allrad Antriebsstrang wird das kein Effizienzmonster und man wird sich aus eigener Kraft nur langsam sagen wir mal bis 20km/h fortbewegen können. Relevanter für mich ist, dass die Konstruktion hält, dann kann man so richtig Spaß mit dem Fahrzeug haben und mit dem Gelände spielen.

Nicht desto trotz würde ich das Rad auch gerne so leicht wie möglich haben wollen. Bei vier Fahrradfreiläufen in den Naben sind wir eh schon zusammen, wenn man jetzt dünnwandige 30mm Crmo Rohre als Achswellen verwendet kann das trotzdem sehr leicht werden und man schafft von der Grundauslegung schon mal sehr viel Moment. Die kritischsten Bauteile werden die Antriebswellengelenke sein. Hier kann man ja im Hinterkopf bei der Konstruktion so viel Luft lassen, dass ein größerer Durchmesser möglich ist, falls es dann doch nicht hält :)

P.s. @kajos: Beim RC Rockcrawlen ist nicht schlecht, wenn das Chassis etwas weicher ist, so gibt das etwas nach und es kommt nicht gleich zum Defekt. Verwindung im Elastischen Bereich bei Maximalem Moment ist also nicht so problematisch. Ich bin aber absolut bei Dir und Peter wird nach der ersten Probefahrt bestimmt gleich die unteren Links an der Hinterachse einbauen.
 
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P.s. @kajos: Beim RC Rockcrawlen ist nicht schlecht, wenn das Chassis etwas weicher ist, so gibt das etwas nach und es kommt nicht gleich zum Defekt. Verwindung im Elastischen Bereich bei Maximalem Moment ist also nicht so problematisch
Ich bin/war im RC-Geländebereich Hobby-mäßig auch zu Hause, damals allerdings noch mit Keller-Motore (2 proFahrzeug) und selbstgebauten Fahrtenreglern und 28V Fahspannung mit Dauerströmen im 100A Bereich, (aber mit den damals üblichen NiCd Akkus Fahrzeiten von unter 5Min) weil es fertig nicht annähernd ausreichend haltbares gab.
Auch dort waren schon die elastischen Chassis gängig, aber
1. bezog sich diese "erlaubte" Elastizität keinesfalls auf Bereiche des Antriebsstranges, vergleichbar mit der aktuellen Hinterradführung
2. Ist das mit der Chassis-Elastizität sicherlich nicht uneingeschränkt übertragbar auf deutlich schwerere Gefährte, wo auch noch jemand drauf sitzt
3. bevorzugte ich uneingeschränkt doppelte Querlenker vorn und hinten, jede Form von Starrachsen stellten sich für mich schnell als ein "NoGo" heraus
 
Im RC-Bereich hat sich einiges getan, Starrachsen mit Fourlink Aufhängung sind der absolute Standard im Crawler Bereich. Doppelquerlenker gibt es heute garnicht mehr. Ich sehe für die Pedalanwendung die Doppelquerlenker vorne aber als die bessere Lösung, da man eine gefederte Starrachse vorne mit einem sehr viel höheren Schwerpunkt bezahlen würde und der Schwerpunkt mit der wichtigste Punkt ist um ein kippstabiles Fahrzeug zu haben.
 
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na, ob sich diesbzgl. tatsächlich "viel" getan hat:confused:
Ich sehe gerade- Crawler sind die Trial Fahrzeuge
Ich komme aus der Offroad Buggy Szene , dort sind Doppelquerlenker wohl weiterhin das Maß der Dinge,
wie ich gerade mal recherchiert habe
Habe da zugegebenermaßen nicht ausreichend differenziert

Eine Fourlink ist ja mal schlicht und einfach das:
https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/33/5d/3d/335d3d3648b91ca2f98ab27550d0a2b8.jpg
also eigentlich "Steinzeit", für den ganz besonderen Anwendungsfall halt aufgepeppt und 'nen "Namen" verpaßt...;)
https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/originals/62/66/c0/6266c0a1565b1ceeea06a469f5628c49.jpg
Klar, für den ganz besonderen Anwendungsfall def. von Vorteil, das kann man sich schon vorstellen
Aber für crossover Nutzungen sehe ich die Einzelradaufhängung im Vorteil, vorn auf jeden Fall, wie Du auch beschreibst.
(Sonst sähe z.B. der aktuelle Humvee sicherlich anders aus - in den Anfängen hatten solche Fahrzeuge auch mal Fourlink Aufhängungen und ähnliches;)
 
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