fertigungsgerechte zeichnungen fuer umfangreichere projekte

[Merlin]

Hallo Gerd,

das ist eine Geile Idee mit einer Vorschaltgruppe.

Eigentlich müßte man das schon wegen der Idee mal verwirklichen!

Da es aber, um eine möglichst kleine Anzahl von Nebenkriegsschauplätzen zu haben, so einfach wie möglich und so kostengünstig wie möglich, bei größtem Nutzen, gehen soll, ist ein großer E-Motor die einfachere Lösung.

Ein E-Motor mit doppelter Leistung, kostet nur ein paar hundert Euro mehr, eine zusätzliche Getriebestufe mit der mechanischen Anbindung und irgendwie muß ja auch eine Betätigung erfolgen, das kostet im Endeffekt viel mehr.

Außerdem sollte man nicht den Bedienungsvorteil übersehen, das Fahrzeug hat zu jedem Zeitpunkt immer die optimale Leistung ohne Zugkraftunterbrechung zur Verfügung! Eben eine Vollautomatik!!!

Wie man sich das vorstellen muß?

Drehmoment mal Drehzahl ergibt Leistung!

Das bedeutet, wenn ich bei einer festen Voltzahl, in diesem Fall knappe 100 Volt, über die Steuerung einen festen maximalen Strom, in dem Fall 80 Ampere, vorgebe, so habe ich immer eine konstante Leistung von 8 KW.

Wenn also die Eingangsleistung in der Formel gleich bleibt, dann erhöht sich das Drehmoment in dem Verhältnis, wie die Drehzahl sinkt. Andersherum, erhöht sich die Drehzahl, sinkt im gleichen Verhältnis das Drehmoment.

Woran erinnert uns das?

Genau, an die zwei Scheiben einer Variomatik!

Die machen nicht anderes: Bei hoher Motordrehzahl haben die Räder entweder eine kleine Drehzahl und sie schieben die APE kräftig den Berg hoch; oder eben hohe Drehzahl der Antriebsräder in der Ebene, aber kein "Biß" mehr!

Mit einem E-Motor und einer entsprechenden Steuerung, die Beide ein wenig größer sind, als man normal benötigt, läßt sich eine "elektrische Variomatik" herstellen. Ich muß nur in den "sauren Apfel" beißen und einen Motor kaufen, der in den unteren Drehzahlen genug Reserve für so etwas hat und eben dadurch entsprechend teurer ist!!!

Wenn man nun noch berücksichtigt, daß die Baugröße von Elektromotoren und damit ihre Kosten durch das Drehmoment bestimmt sind, ist eine Anpassung des Arbeitspunktes über ein Getriebe deutlich wirtschaftlicher als der Betrieb des leistungsmäßig überdimensionierten Elektromotors bei niedrigen Frequenzen und Drehzahlen. Und dieses Getriebe versuche ich jetzt durch das serienmäßige Getriebe darzustellen, indem es innendrin total umgebaut wird und über keine schaltbaren Gänge mehr verfügt, sondern nur noch zwei Stufen dort drin sind, einmal vom Motor auf eine Zwischenwelle und von der Zwischenwelle auf das Differential. Und das Ganze muß von der Baugröße her zwischen die Längsholme der TM passen!

Ihr müßt bitte entschuldigen, was für mich, der ich mich ja schon recht lange damit beschäftige, eigentlich "Klar" ist, ist für den, der das zum Erstenmal liest, natürlich ein wenig unverständlich. Also das Problem liegt nicht auf Eurer Seite, sondern ich erkläre das nur nicht gut genug!

Wenn etwas nicht klar oder schlüssig ist, bitte fragen, ich will dann versuchen es etwas besser zu erklären.

Liebe Grüße
Michael

[Apesine]

Da ich von Piaggio keine Angabe von dem TM-Motor hatte, bin ich von 11 PS (8 KW), bei 4500 U/min ausgegangen, was dann 17 Nm an Drehmoment ergäbe.
Die Stufe an der Kupplung ist 1 : 2,78 untersetzt, was dann 47,26 Nm ergäbe.
Das Schaltgetriebe ist im ersten Gang 1 : 5,9 untersetzt, was das Drehmoment nach dieser Stufe auf 278,83 Nm ansteigen ließe.
Die Untersetzung zum Differential ist 1 : 2,59 untersetzt, so daß eine Drehmomenterhöhung auf 822,56 Nm stattfinden würde, Du sprichst aber nur von 650 Nm. Habe ich einen Fehler bei den 17 Nm vom Motor, oder ist Deine Zahl nur so aus der Erinnerung?
"Meine" Abtriebsdrehzahl am Rad bei 63 km/h ist 682, aber das ist mit dem Zollstock gemessen und eher uninteressant ob nun 650 U/min oder 682 U/min, also 682 U/min am Diff, ca. 2012 U/min in der Zwischenwelle und 4890 U/min an der Motorwelle.
Noch ein paar Wörtchen zur möglichen Fertigung, bitte nicht falsch verstehen, ich kann das bei mir machen, ich muß das nicht bei mir machen!

Hey Mopedcowboy, wo treibst Du dich wieder herum? Merlin hat dich was gefragt! Muss ich mal deine Stundenabrechnungen genauer kontrollieren? Wenn Du großzügig Teile anbietest dann stellst Du dich selber am Sonntag in die Halle, du weißt was im Moment los ist.

Merlin, der Abrollumfang der originalen Reifen ist tatsächlich 1,57m gemessen am Boden mit Kreidestrich und schieben. Die Werte kamen sicher aus dem Gedächtnis, daher der Unterschied. Die Raddrehzahl ist bei 63 Km/h 670 Umdrehungen, das entspricht an der Kurbelwelle 6150 Umdrehungen, diesen Wert nahmen wir zur Drehmomentberechnung, großzügig Gerundet.
Wir sind mangels Angaben von Piaggio von 8 KW bei 6000 Umdrehungen ausgegangen, das ergibt ein Drehmoment von 12,7 Nm an der Kurbelwelle, was den asthmatischen Fahrleistungen entsprechen würde. Im originalen Zylinder und Motorengehäuse waren die Toleranzen unglaublich hoch. Die Spülkanäle hatten einen Formfehler von bis zu 1,5mm, so können Werksangaben sicherlich nicht erreicht werden. Die Wahrheit liegt deswegen wohl zwischen unseren Werten.
Gesamtübersetzungsverhältnisse von der Kurbelwelle auf die Räder
im ersten Gang 1:48,5 Getriebe 59:10
im zweiten Gang 1:26,5 Getriebe 42:13
im dritten Gang 1:15,5 Getriebe 36:19
im vierten Gang1:9,2 Getriebe 29:26
Erstuntersetzung 64:23 = 2,78
Enduntersetzung 62:21 = 2,95
Wir haben die originalen Zahnräder vor der Eingabe des Werkstoffes ins CAD zum Spaß nach HRC geprüft. Die Werte waren sehr Unterschiedlich, sogar innerhalb eines Zahnrades bis 30%. Zur Berechnung kam der niedrigste aller gemessenen Werte. Bei einem Getriebe mit engerer Streuung sind deine 850 Nm eventuell Realistisch. Drücke doch selber mal den 120°Kegel in deine Zahnräder, du wirst dich Wundern. Die größten Schwachstellen sind alle Gleitlagerungen im Aluminiumguß und die mangelhafte seitliche Ausdistanzierung, unvollständiger Eingriff der Zahnflanken erkennbar auch am Tragbild.
Zum Schaltgetriebe kann ich sagen, daß Du elektrisch im Alltag nur den letzten Gang fahren wirst. Höchstens bei sehr starken Steigungen wird Runterschalten nötig werden. Wenn dein Getriebe Lastlos ist, dann laß es Krachen. Wie oft Kracht es sonst im Alltag einer Ape und es hält trotzdem.
Wenn du zwei Drehzahlsensoren einbaust (einen am Motor, einen an der Getriebewelle) so kannst du elektronisch Synchronisieren über die Steuerung, wie die Schaltautomaten an sequentiellen Getrieben von Wettbewerbsfahrzeugen. Bei zu hohen Drehzahlunterschieden kannst Du elektronisch gegeneinander Verriegeln.
Ob die Gesamtuntersetzung durch einen Planetensatz oder ein Stirnradgetriebe erreicht wird ist in diesem Fall unerheblich. Planetensätze sind sehr Teuer und Empfindlich in der Einstellung. Der Stirnradsatz ist schon Vorhanden.
Soweit meine Meinung dazu.
Renate

[Luigi]

Ich kann Euch überhaupt nicht folgen, finde Eure Argumentation einfach nur beeindruckend.



Beste Grüße aus MG
Uwe

[Merlin]

Hallo Uwe,

es tut mir leid, daß noch keine Fotos existieren, die die Sache wesentlich einfacher erklärbar machen würden, aber erst muß ich das OK vom TÜV für meine Version haben, dann kann ich bestellen (Lieferzeit für Motor ca. 2 Monate, Steuerung ca. 3 Monate) und mechanisch alles bearbeiten. Dann entstehen auch Fotos und, so hoffe ich, alles wird verständlicher.

@ Apesine

Hallo Renate,

erst einmal Danke für die ausführliche Auflistung von den Zahnrädern in den einzelnen Getriebestufen, kann ich alles nur voll bestätigen.

Der "geschobene" Abrollumfang muß logischerweise ein anderer sein, als mein mit dem Zollstock am abmontierten Rad gemessener. Also das werde ich jetzt mal als die Drehzahl bei 63 km/h überall einmeißeln.

Deine Aussagen über die Härte und vor allem die Härteverteilung hat mich mächtig wach gemacht, so einen Härteprüfer werden wir wohl verstaubt irgendwo im Lager im Wareneingangsbereich haben, aber bei dem was wir bauen, brauchen wir den eher selten. Allerdings gebe ich ehrlich zu, Wareneingang ist eher nicht mein Fachgebiet.

Mit dem Getriebe war mein erster Gedanke, wo ich einfach dem Schweitzer gefolgt bin, der aussagte, der Motor darf keine größere Leistung haben als der Verbrenner, der vorher drin war. Nach Rücksprache mit dem TÜV, darf ich die Leistung aber auch in der Steuerung begrenzen. Deshalb, und weil ich ein großer Fan des Automatikgetriebes bin, nur wenige Autos von mir haben Schaltung, habe ich mich jetzt für eine feste Getriebeübersetzung mit einer "Elektronischen Variomatik" entschieden.

Da eigentlich jede Stufe in einem Getriebe so ca. 2 - 3% verschluckt, bin ich mal dem Rat von Mopedcowboy gefolgt und habe mir mal das Getriebe noch einmal näher angeschaut, da wo im Normalfall das große, schrägverzahnte Zahnrad der Erstuntersetzung und das "Tannenbäumchen" ist, da soll jetzt der Elektomotor, von der Polradseite, mit seiner Welle und einem 16er Ritzel Modul 2,5 in das Getriebegehäuse ragen. Wo normalerweise das Kugellager mit der Mutter von Außen gesichert wird, soll lediglich ein Simmering verhindern das Öl in den Motor eindringt.

Da wo normalerweise die Welle ist, mit der geschaltet wird, kommt eine starre Welle. Im vorderen Teil kommt ein Zahnrad mit 39 Zähnen, Modul 2,5, welches mit dem Motorritzel korrespondiert. Während der hintere Teil der Welle wieder mit den vier Nuten für das Ritzel vom Endantrieb versehen wird.

Also hat das Getriebe nur noch eine Zwischenwelle und somit ca. einen Wirkungsgrad von 95 - 97%, zusammen mit dem Motor, der bei 1000 U/min 90% und ab 3000 U/min sogar 94% Wirkungsgrad hat, ergibt das ca. einen Gesamtwirkungsgrad von 90%! Das finde ich, ist eine sehr stolze Zahl!

Die "Rückwärtsgang Drehrichtungsumkehr" verschwindet ganz, einmal wie Du schon ansprachest keine Lagerung und warum soll das Teil Energie verschwenden, wobei ich den Motor ja in der Drehrichtung umschalten kann.

Keine Lagerung! Da fällt mir noch etwas ein: Das Differential sitzt nur auf einer Seite in einem Kugellager, auf der anderen Seite läuft das völlig frei im Alugehäuse!

Allerdings auch ohne große Abnutzungsspuren. Fleisch um dort ein Lager zu installieren ist eher nicht vorhanden. Was hältst Du von der Möglichkeit dort ein DU-Lager zu positionieren? Die gibt es ja nicht nur als reine Trockenlager sondern auch als Ölbad-Lager.

Eine ganz andere Sache wäre, das Getriebgehäuse auf den geistigen Müllplatz zu werfen und eine "Dose" aus kräftigen 15 mm Alu-Platten zu machen, fünf Löcher für die Lager da hinein und fertig wäre ein Getriebegehäuse, bei dem ich mir nie wieder Sorgen machen muß, egal was der E-Motor für Drehmomente aus dem Hut zaubert.

Vorteil: Ich kann das Diff beidseitig gescheit lagern, auf der Zwischenwelle entfällt die Vernutung für das Ritzel vom Endantrieb, weil das nicht durch eine Wand muß, die eine Platte wird gleichzeitig stabile Motoraufnahme und das Ritzel auf der Motorwelle muß nicht so weit ins Gehäuse hineinragen, was das Motorlager nicht so belastet. Und es würde wesentlich kleiner bauen!

Die Idee gefällt mir eigentlich sehr gut. Spricht da aus Deiner Sicht was gegen? OK, den Tachoanschluß muß ich mir noch einmal genauer ansehen, aber da bin ich am Überlegen ob ich den nicht elektronisch aus der Motordrehzahl generiere und vielleicht ein paar nette Rundinstrumente einbaue, die dann alle eine Stilrichtung haben. Denn für Akku und Motorüberwachung brauche ich ja auch Instrumente.

Liebe Grüße
Michael

[Apesine]

Ich kann Euch überhaupt nicht folgen, finde Eure Argumentation einfach nur beeindruckend.

Uwe, das muss dich nicht beeindrucken. Wenn du Raumschiff Enterprise ansiehst verstehst du auch nur wenig. Nach Ansicht der Anderen kannst du uns mit Scottie, O´Hura und Kirk gleichstellen.

Da wo normalerweise die Welle ist, mit der geschaltet wird, kommt eine starre Welle. Im vorderen Teil kommt ein Zahnrad mit 39 Zähnen, Modul 2,5, welches mit dem Motorritzel korrespondiert. Während der hintere Teil der Welle wieder mit den vier Nuten für das Ritzel vom Endantrieb versehen wird.
Keine Lagerung! Da fällt mir noch etwas ein: Das Differential sitzt nur auf einer Seite in einem Kugellager, auf der anderen Seite läuft das völlig frei im Alugehäuse!
Allerdings auch ohne große Abnutzungsspuren. Fleisch um dort ein Lager zu installieren ist eher nicht vorhanden. Was hältst Du von der Möglichkeit dort ein DU-Lager zu positionieren? Die gibt es ja nicht nur als reine Trockenlager sondern auch als Ölbad-Lager.
Eine ganz andere Sache wäre, das Getriebgehäuse auf den geistigen Müllplatz zu werfen und eine "Dose" aus kräftigen 15 mm Alu-Platten zu machen, fünf Löcher für die Lager da hinein und fertig wäre ein Getriebegehäuse, bei dem ich mir nie wieder Sorgen machen muß, egal was der E-Motor für Drehmomente aus dem Hut zaubert.
Vorteil: Ich kann das Diff beidseitig gescheit lagern, auf der Zwischenwelle entfällt die Vernutung für das Ritzel vom Endantrieb, weil das nicht durch eine Wand muß, die eine Platte wird gleichzeitig stabile Motoraufnahme und das Ritzel auf der Motorwelle muß nicht so weit ins Gehäuse hineinragen, was das Motorlager nicht so belastet. Und es würde wesentlich kleiner bauen!
Die Idee gefällt mir eigentlich sehr gut. Spricht da aus Deiner Sicht was gegen?

Deine Idee mit der Neufertigung ist Gut. Im Wesentlichen ist es nur eine Platte und eine Welle. Ich persönlich würde jetzt in deinem Fall diese Seite des Differenzials beibehalten

Diffseite.jpg

und nur die Gegenseite komplett durch eine Eigenkonstruktion ersetzen.

Getriebe-innen.jpg

Dazu reicht eine Platte von 80mm Stärke (Überstand des Differenzials über der Dichtfläche messen) und einer Länge von 650mm. Wenn du diese Platte von AlPlan oder Alcoa nimmst sind diese auf den Planflächen feinstbearbeitet (mit Folierung) und Du hast gleich deine Auflageflächen innen für die Papierdichtung und Aussen für die Achsmanschette. Zusätzlich verziehen sich diese Platten auch bei voluminöser Zerspanung nicht und du kannst sie wegen den Planflächen leicht Aufspannen. Die Platte geht Trapezförmig oder Dreieckig durch von Vorne der Blechbrücke bis Hinten stark verjüngt an die Aufnahme unter der Motorklappe wo original der Motorkopf verschraubt ist. An dieser Platte kannst du bequem alle Bohrungen und Aufnahmen unterbringen. Den freien Rest würde ich Kühlrippen einfräsen und auch sonst Aussparren wo immer möglich. Auch wenn du dabei sehr viel Zerspanen musst ist das kein Problem, denn dieses Material verträgt Schnittgeschwindigkeiten bis 800 m/min. Wir kaufen Aluminium bei http://www.batz-burgel.de" onclick="window.open(this.href);return false; die sehr genau Zuschneiden, Kompetent und Lieferfähig zu vernünftigen Preisen sind, trotzdem musst du zur Zeit mit etwa 4,8 bis 6,4 Euro je Kilo bei Kleinmengen plus Zuschnitt rechnen.

Die große Passung des Gleitlagers vom Differenzial hat irgendein krummes Mass, 75,4mm war das glaube ich. Siehst du auf dem oberen Bild die 4 kleinen Knubbel innen um die Passung herum? Das sind die 4 Schrauben die von Aussen deine Achsmanschetten halten. Aus diesem Grund ist kein Kugel- oder zusätzliches Gleitlager an dieser Stelle möglich, aber auch nicht Nötig, da Dein Differenzial nur bis 700 Umdrehungen je Minute drehen wird.
Deine Zwischenwelle kannst du an der originalen Welle Orientieren.

Getriebehauptwelle.jpg

Das kleine lose Zahnrad rechts geht auf das Differenzial. Auf deine eigene Welle würde ich eine Presspassung aufbringen, wo du dieses kleine Zahnrad dann aufschrumpfst, das kleine Zahnrad ist innen geschliffen. Links Daneben hast du noch viel Platz für dein eigenes Zahnrad. Für die Welle musst du einen 42CrMo4 oder einen 16MnCr4 oder ähnlich verwenden wegen den Laufeigenschaften der Wellenspitze in dem Nadellager des Originalgehäuses. Die Welle vergüten würde ich nur wenn du danach Rundschleifen kannst, wegen Verzug. Wird aber nicht Nötig sein. Fixieren musst du die Welle dann in dem Lager im selbstgefertigten Gehäuse z.B. mittels Bund innen und Seegering aussen, denn die Nadelbüchse kann keine Axialkräfte aufnehmen.
Wir kaufen Zahnräder immer bei http://www.wmh-herion.de" onclick="window.open(this.href);return false; oder bei http://www.khkgears.co.jp" onclick="window.open(this.href);return false; (gibts auch in Englisch und Deutsch) schon fertig gehärtet und geschliffen in bester Qualität, würde ich ebenfalls aufschrumpfen.

Polradgehäuse.jpg

Rechts ist die Nase am Gehäuse die auf der Blechbrücke aufliegt, ein Fixmaß für dich. Links die Stehbolzen die den Zylinder tragen zeigen direkt auf das Gummilager unter der Motorklappe, das zweite Fixmaß. Damit sind alle anderen Höhen und Abstände festgelegt und das ganze ist Robust genug für deinen Motor.
Copyright für die Bilder beim Mopedcowboy, ich habe sie nur Verwendet weil sie offen auf dem Firmenserver lagen.
Dann ziehe ich mich jetzt aus dieser Diskussion zurück, überlasse das Feld den echten Fachleuten und wünsche dir viel Erfolg beim Bau deiner Elektroape.
Renate

[Merlin]

Hallo Renate,

Deine Überlegungen waren genauso auch meine Überlegungen! Aber wirklich genau so!

Deshalb baue ich jetzt ein neues Getriebegehäuse. Wie Du schon ganz richtig bemerkst hast, der vordere Auflagepunkt, also die Fläche wo die Befestigungsbrücke mit ihren Befestigungslöchern aufliegt, und der Konstruktions-Mittelpunkt vom Differential müssen im Raum so angeordnet werden, wie sie bei allen APE TM´s angeordnet sind. Das ist das einzig Wichtige! Den hinteren Auflagepunkt gibt es bei mir nicht mehr, da ist etwas Anderes angeordnet, den brauche ich also nicht zu beachten.

Wobei die vier Befestigungslöcher für die Kardanwellenabdichtung, ob alter oder neuer Getriebedeckel, das Maß aller Dinge darstellt, was die Lagergröße angeht!

An der Stelle bin ich fast wirklich geneigt, das so zu machen, wie das auch beim Original ist, weil bei mir im Alu-Gehäuse ist kein Abrieb zu sehen, sondern nur stellenweise die Lagerfläche wie poliert. Das scheint auch längeren Betrieb auszuhalten.

Von dem Mittelpunkt des Diff. kommt dann 103,75 mm weiter nach, in Fahrtrichtung, hinten dann der Mittelpunkt der Zwischenwelle. Da mein Getirebe sehr schmal baut, ist das eine recht kurze Welle die durch großvolumige Kugel- bzw. auf der anderen Seite durch Rollenlager gehalten wird. Die Zahnräder sind einmal 21 Zähne zum Diff., genauso wie im Original, und auf der anderen Seite mit 39 Zähnen zum Motor hin.

Vom Mittelpunkt dieser Zwischenwelle 68,75 mm weiter in gerader Linie, um möglichst viel Abstand zwischen Motoraußenkonturen und der linken Kardanwelle zum Rad zu erreichen, ist dann der Mittelpunkt vom Motor.

Das Motorritzel mit 16 Zähnen ist auf der Motorwelle befestigt und braucht keine extra Lagerung.

Da in der Zwischenzeit die vorläufige Zusage vom TÜV zu der mechanischen und elektrischen Ausführung der Elektro-APE da ist, sind nun Motor und Steller bestellt.

Von dem Motorhersteller warte ich jetzt auf die Step-Dateien und die Zusage, daß die Lager im Motor ausreichend dimensioniert sind, um die Ritzelkräfte aufnehmen zu können.

Ja, und dann so in 2 -3 Monaten, wenn dann die Teile da sind, dann werde ich wohl loslegen können. (Drei Mal "dann" in einem Satz, aber "dann" geht es wirklich erst weiter! )

Liebe Grüße
Michael