Studie zum Bau eines Vierrades (Quad)

ine geteilte Welle würde diese Problemchen alle beseitigen. Das ist aber eben mehr Aufwand.
Bin ich mir nicht sicher, die Gelenkwelle vom Hase Lepus oder Kettwiesel mit drei (!!) Lagern läuft weitgehend biegemomentfrei. Sowas dürfte nicht allzu aufwändig sein. :)

Mit Nabenschaltung:

ban110614a3ad0905b272.jpg


Mit Kettenschaltung:
schrauben.jpg
 
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Heute möchte ich meine neue Konstruktion vorstellen. Anstelle der Siebdrucktraverse als Befestigungselement der Welle mit den Stehlagern und der Hinterradschwingen habe ich jetzt ein Rechteckrohr quer am Ende des Zentralrohrs mit einer Kreuzklemme befestigt. Am Querrohr wurden die Stehlager mit der Welle sowie die Befestigung der Hinterradschwingen verschraubt.

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Die Kreuzklemmen gibt es in vielen Variationen bei Rose und Krieger: https://www.rk-rose-krieger.com/deutsch/produkte/rohrverbindungs-technik/aluminium-rohrverbinder/

Die Ritzel auf der Welle wurden inzwischen durch kleinere Ritzel mit 20 Zähnen ersetzt. Noch kleinere Ritzel sind nicht möglich, da die Platzverhältnisse sonst zusätzliche Umlenkrollen erfordern würden.

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Wahrscheinlich komme ich mit der Idee zu spät um die Ecke:
Kannst Du die Wellenführung in der Mitte von der Quertraverse entkoppeln? Problem war doch glaube ich, dass die Welle auf Biegung belastet wird. Um das zu vermeiden, müsste man sie in der Mitte irgendwie so lagern, dass der Kettenzug nach vorn abgestützt wird, die Welle aber (ggf. mitsamt der Rohloff) vertikal die Bewegungen der Schwingenlager mitmachen kann. Das "irgendwie" dadrin ist sicher kein diskutabler Lösungsvorschlag, aber die Idee hab ich erst seit zehn Minuten.


Viele Grüße,
Stefan
 
Die Welle ist durch Torsion und Biegung beansprucht. ...

Torsion: Wie schon zuvor erwähnt, ist die zu übertragende Antriebsleistung Drehzahl * Drehmoment. Das die Welle belastende Drehmoment ist über den gesamten Abstand von Antriebs und Abtriebszahnrädern auf der Welle jeweils konstant. An der Stelle des Antriebsritzels, allerdings, wechselt sie das Vorzeichen.

Biegung: Die Bodenplatte verwindet sich zwar recht stark (wie in dem weiter oben erwähnten Bild zu sehen) aber die Durchbiegung in Querrichtung kann man dort leider nicht erkennen. Dadurch, dass sich aber unmittelbar vor der Welle der Sitzkasten mit seiner Rückwand befindet, vermute ich, dass dort die Konstruktion örtlich recht biegesteif (aber nicht verwindungssteif) in Querrichtung ist.
Allerdings: die Welle ist insgesamt mit vier Lagern gelenklos gelagert. Durch diese "Zwangsführung" entstehen Biegespannungen, die in der Mitte der Welle, dort, wo das Antriebsritzel sitzt, am größten sind.

Torsions- und Biegespannungen überlagern sich, so dass der gefährdete Wellenabschnitt (mit maximalen Gesamtspannungen) genau der ist, auf dem das Antriebsritzel sitzt. Ausgerechnet dort ist auch der kleinste Querschnitt (wegen der Verschraubung).
-> Sehr ungünstig!

Es gibt mehrere Lösungsansätze:
  1. Biegespannungen senken durch weiteres Aussteifen der Bodenplatte in Querrichtung. -> höheres Gewicht, Nutzen gering, da Biegung nicht weit genug reduziert werden kann (Querträger aus Holz - arbeitet immer!).
  2. Biegespannungen komplett eliminieren durch Einbau von Kardangelenken direkt rechts und links an den inneren Lagerböcken. -> Sehr effektive Lösung, aber evtl. höheres Gewicht/Aufwand.
  3. Torsionsspannungen senken durch eine höhere Wellendrehzahl (wie weiter vorne beschrieben). -> Kostet kaum Gewicht. Relativ wenig Aufwand.
  4. Wellenquerschnittsfläche am gefährdeten Querschnitt durch eine kraftschlüssige Klemmverbindung statt formschlüssiger Bolzenverbindung. -> evtl. nicht so einfach zu realisieren, Gefahr des Durchrutschens bei Spitzenbelastung durch Antrieb.
Sorgenfrei wird die Konstruktion sicher durch die Kombination von #2 und #3.


Von den obigen Lösungsvorschlägen habe ich zunächst die Punkte 3 und 4 in meine Neukonstruktion eingehen lassen:

Die Zähnezahl der Ritzel http://www.maedler.de/Article/10222000 auf der Welle wurde von 24 auf 20 reduziert, eine geringere Zähnezahl war nicht möglich, da sonst die Kette gescheuert hätte. Die Ritzel wurden an die Stirnfläche von Spannsätzen geschraubt http://www.maedler.de/Article/61557020 , so daß keine Bohrungen in die Welle benötigt wurden.

Inwieweit der Tausch der Siebdruck Bodenplatte durch den Querträger mit 40 x 30 mm Querschnitt und 2 mm Wandstärke Biegespannungen oder Torsionsspannungen senken kann, vermag ich nicht zu beurteilen. Dazu fehlen mir die Kenntnisse, dies zu berechnen.
 
Bei den Freilaufritzeln hinten.. um welche Naben handelt es sich denn da?
Denn normalerweise würde das rechte Rad den Freilauf wieder "abschrauben"
Oder sind das "Flipflop"-Naben?
 
Bei den Freilaufritzeln hinten.. um welche Naben handelt es sich denn da?
Denn normalerweise würde das rechte Rad den Freilauf wieder "abschrauben"
Oder sind das "Flipflop"-Naben?

Ich habe die Nabe und die Freilaufritzel bei http://www.staton-inc.com erworben. Die Nabe hat auf der einen Seite BSA Rechtsgewinde, auf der anderen Seite BSA Linksgewinde (Left Hand Drive). Herr Eberhardt von Pedalkraft sagte mir, daß in Tandemfahrrädern Naben mit Rechts- und Linksgewinde verbaut würden, um auf einer Seite das Ritzel, auf der anderen Seite eine zusätzliche Trommelbremse anzubauen. Ich habe heute allerdings auf der Seite von http://www.staton-inc.com keine Nabe mit Rechts- und Linksgewinde gefunden.

Die Freilaufritzel sind ebenfalls von Staton:

http://www.staton-inc.com/store/index.php?p=product&id=967
http://www.staton-inc.com/store/index.php?p=product&id=2070
http://www.staton-inc.com/store/index.php?p=product&id=1111
 
Coole Konstruktion. Hat hier schon jemand den Ausdruck "Querstabilisator" aufgeworfen? Das brachte uns in einem anderen Projekt wesentliche Verbesserungen hinsichtlich Kurvenfahrt. Hinten ist dafür eigentlich genug Platz, oder?
 
Bin ich mir nicht sicher, die Gelenkwelle vom Hase Lepus oder Kettwiesel mit drei (!!) Lagern läuft weitgehend biegemomentfrei. Sowas dürfte nicht allzu aufwändig sein. :)

schrauben.jpg

Ich könnte ein Wellengelenk http://www.maedler.de/Article/63114000 zwischen dem Mittelritzel und dem inneren rechten Stehlager montieren.

IMG_0925.JPG

Ich pedaliere (an Steigungen mit Unterstützung des 250 Watt Panasonic Tretkurbelmotors) 74jährig mit maximal 70 Kurbelumdrehungen pro Minute.Das ergibt bei der jetzigen Zähnezahl von 20 Zähnen der Wellenritzel im

1. Gang 70 U/min
7. Gang 140 U/min
14. Gang 350 U/min

Für das Wellengelenk beträgt das maximale Drehmoment

140 Nm bei 250 U/min
120 Nm bei 500 U/min

Wie hoch das Drehmoment auf der Welle bei 70 bis 350 Umdrehungen pro Minute ist, kann ich leider nicht berechnen. Ist das vorgesehene Wellengelenk den auftretenden Drehmomenten gewachsen?

Wie befestige ich das Wellengelenk zwischen den Enden der Welle? Reicht hier ein verkleben mit Loctite 638, damit die Fügeverbindung den auftretenden Drehmomenten standhält?
 
Zuletzt bearbeitet:
Coole Konstruktion. Hat hier schon jemand den Ausdruck "Querstabilisator" aufgeworfen? Das brachte uns in einem anderen Projekt wesentliche Verbesserungen hinsichtlich Kurvenfahrt. Hinten ist dafür eigentlich genug Platz, oder?

Ich sehe im Moment keinen Bedarf für einen Querstabilisator, da ich mit meinem Hund auf der Transportplatte in Kurven langsam fahren muß. Bei schneller Kurvenfahrt besteht die Gefahr, daß die Fliehkräfte den Hund herabwerfen. Das ist mir schon mal mit meinem Anthrotech Trike passiert.

index.php
 
Ich sehe im Moment keinen Bedarf für einen Querstabilisator, da ich mit meinem Hund auf der Transportplatte in Kurven langsam fahren muß. Bei schneller Kurvenfahrt besteht die Gefahr, daß die Fliehkräfte den Hund herabwerfen. Das ist mir schon mal mit meinem Anthrotech Trike passiert.

index.php
Da hast Du einerseits Recht, andererseits neigt sich Dein Fahrzeug auch bei langsamarer Fahrt nicht so sehr gen Kurvenaussen, somit fliegt Dein kleiner Freund auch weniger aus der Kurve. Das bringt wirklich nur Gutes. Aber das hast Du sicherlich schon abgewogen.
 
Da hast Du einerseits Recht, andererseits neigt sich Dein Fahrzeug auch bei langsamarer Fahrt nicht so sehr gen Kurvenaussen, somit fliegt Dein kleiner Freund auch weniger aus der Kurve. Das bringt wirklich nur Gutes. Aber das hast Du sicherlich schon abgewogen.

Wo ist denn dann ein Querstabilisator besser platziert, vorne oder hinten oder sowohl vorn als auch hinten? Beim Pirol Trike http://www.pirol-trikes.de/index.php/produktneuheiten/querstabilisator-fuer-dreiraeder ist er z. b. vorne.

Eigentlich habe ich doch vorne schon einen Querstabilisator:

index.php


oder irre ich mich da?
 
Moin Gerhard
Damit der auch Wirkung zeigt muss er auch am Rahmen (drehbahr) befestigt sein.
In Wikipedia ist es ganz gut erklärt.
Hier ging es wohl um deine hintere Federung, (relativ lange Schwinge)
um ein gleichmäßiges einfordern zu erreichen sollte dort ein querstabilisator eingebaut werden.
Der muss auch noch stabil sein wie das Wort schon sagt
also großes U aus dickem Rohr zwei gleitlager am Querträger dann funzt es

Und ist viel zu schwer !
Ich würde es lassen.

Schönen Dienstag noch
Ange
 
Ich will nicht klugscheisserig klingen, definiere mal einen Stabilisator nach meinem Kenntnisstand: ein Stabi stellt eine federnde Verbindung zwischen zwei Fahrwerksseiten (in diesem Fall links und rechts) dar. Methode 1: 'Bauraumtechnisch geht das bei Dir hinten ziemlich gut mit Hilfe eines Vollstabes, welcher zu einem nach hinten offenen U gebogen ist. Er ist verdrehbar gelagert an zwei Stellen (ungefähr bei den äußeren beiden Wellenlagern). Er ist verschiebbar gelagert etwa bei den Laufradachsen.
Methode 2: ein Drehstab bildet eine federdrehende Verbindung zwischen linkem und rechtem Schenkel. Die ist leichter, aber geometrisch schwieriger unterzubringen. Ich schau später mal im Fahrzeugtechnikbuch nach Beispielen.
 
Damit der auch Wirkung zeigt muss er auch am Rahmen (drehbahr) befestigt sein.
Wenn Du diesen Stab da drehbar am Rahmen befestigst, wird er zum Destabilisator - lässt ein Rad ausfedern, wenn das andere einfedert.

Um die Hundeplattform am Kippen nach draußen zu hindern, sollte der Stabi wohl nach hinten.


Viele Grüße,
Stefan
 
....Eigentlich habe ich doch vorne schon einen Querstabilisator:
oder irre ich mich da?
Ja.
[DOUBLEPOST=1458632119][/DOUBLEPOST]Die Querstange ist wohl die Spurstange Deines Fahrzeugs. Da es sich um eine gefederte Vorderachse handelt, sollte die Spurstange zweigeteilt ausgeführt werden, damit Ein-/Ausfederungen eines Rades nicht zu unerwünschten Lenk-Ausschlägen des anderen Rades führt. Der Abstand der Spurstangenaufhängung am Rahmen sollte möglichst exakt dem Abstand der Dreiecksquerlenker vom Rahmen entsprechen. Siehe Erklärung bei Velomobiel.NL:
http://www.velomobiel.nl/quest/wielophanging.php
 
Ein Staabi macht nur Sinn, wenn man schnell kurven fahren möchte und das rad sich nicht neigen soll. Wenn z.B. in schnellen Kurven immer das kurveninnere hintere Rad den Bodenkontalkt verliert und so beim rausbeschleunigen kein Vortrieb mehr da ist. Da kann man mit einen Staabi gegenwirken.
Ich würde den hier nicht verbauen.

Beim Trike stellt sich die Frage ob vorne oder hinten eher nicht ;-)
 
Wie hoch das Drehmoment auf der Welle bei 70 bis 350 Umdrehungen pro Minute ist, kann ich leider nicht berechnen. Ist das vorgesehene Wellengelenk den auftretenden Drehmomenten gewachsen?

Wie befestige ich das Wellengelenk zwischen den Enden der Welle? Reicht hier ein verkleben mit Loctite 638, damit die Fügeverbindung den auftretenden Drehmomenten standhält?


Wenn Du dich bei einem normalen rad mit 80kg Köpergewicht auf die Kurbel stellst sind das ca 160Nm an der Kurbel. Am Liegerad sicher etwas weniger. sagen wir mal 120Nm+ 60Nm Drehmoment vom Mittelmotor = 180Nm an der Kurbel.

Von da aus kannst Du dich mit den Übersetzungen der Ritzel und der Maximalen Untersetzung der Rohloff nach hinten durchrechnen.

Hier mal beispielhaft, da musst Du natürlich deine exakten Ritzelwerte einsetzen:

Kurbel 44Z Ritzel Rohloff 16Z

180Nm/44Z*16Z= 65,5Nm am Eingang der Rohloff
Maximale Untersetzung der Rohloff: 0,27
65,5Nm/0,27= 242Nm am Ausgang der Rohloff

Das ganze von Rohloff auf Hinterachse nochmal runter übersetzt? 28Z auf 34Z
242Nm/28Z*34Z= 294Nm auf der Hinterachse!


Die Werte bei Mädler sind natürlich Dauerwerte, kurzzeitig kann das Wellengelenk sicher viel mehr. Vom Gefühl her würde ich sagen, dass ein 150Nm dauerhaltbares Gelenk 300Nm Spitzen schaffen wird.
 
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