Schneller Self-Balancer? Denksportaufgabe

Andere Elektrofahrzeuge, bzw. Fahrzeuge ohne Straßenzulassung // Beiträge die nichts mit dem Thema Segway zu tun haben.
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chrigelseg
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Schneller Self-Balancer? Denksportaufgabe

Beitrag von chrigelseg »

Liebes Forum

Ich verstecke mich gerne in diesem verseuchten Thread (Vielen Dank, Jendrick, dass Du Dein Möglichstes versuchst!)
Mein verbotenes Projekt ist, einem selbstbalancierenen Roller amerikanischen Ursprungs längere Beine zu machen.
Auf die Software und Elektronik dieses Fabrikats habe ich aus verständlichen, sicherheitsrelevanten und lobenswerten Gründen natürlich keinen Zugriff.
Trotzdem kitzelt mich ein Versuch in "Hardware-Tuning", (weils eben so sehr verboten ist ...).

Ich dachte an ein Zwischengetriebe, das auf der Hardwareseite Zugriffe ermöglicht.
Eingriffe auf wesentliche bestehende Komponenten kommen (für mich) natürlich nicht in Frage!

Eine Überhöhung des Raddurchmessers stösst an ihre Grenzen. Ich fand einzig im Hochradbau und bei Sulky-Bau passende, leichte Räder über 100cm Durchmesser.
Da kamen Überlegungen auf, ein (eigentlich dummes) Zwischengetriebe bauen oder zu suchen. (Dumm daher, weil das Original die Motordrehzahl mühsam auf Raddrehzahl heruntersetzt und ich sie jetzt wieder erhöhen will??? Dumm!!
Ein Einsträngiges Getriebe geht nicht, weil die Drehrichtung geändert würde. Eine Kettenlösung geht schlecht, weil die Drehachse versetzt würde. (Könnte aber auch Vorteile ermöglichen, wenn gleichzeitig die Bodenfreiheit neu gestaltet würde.)
Bleibt ein Planetengetriebe, das kostengünstig im Fahrradbau Verwendung findet. Die Achsen wären alle auf gleicher Höhe.
Berühmteste Hersteller sind Sturmey Archer, Sachs (sram) und Shimano.

Wer die Nabenschaltungen kennt oder begoogelt, erkennt vielleicht mein Problem: Die Drehmomentstütze!

Daher eröffne ich hier eine DENKSPORTAUFGABE an begnadete Konstrukteure:

"Wie konstruiere ich eine Nabenschaltung bei Zugriff von NUR EINER SEITE mit Fahrrad-Serienteilen?"

Grundsätzlich besteht das Planetengertriebe ungefähr so:
http://de.wikipedia.org/wiki/Umlaufr%C3%A4dergetriebe
Es gibt drei wichtige Wellen:
- Eine Eingangswelle (beim gemeinten Roller die Getriebeausgangswelle, wo original die Räder draufgeschraubt werden)
- Die Welle mit den Achsen der Planetenräder
- Die Welle, wo ein Rad aufgeschraubt werden kann

Wenn alle Wellen frei drehen, findet natürlich keine Kraftübertragung statt. Irgend eine Welle muss stillgehalten werden!
Beim Fahrrad geschieht dies auf der Seite, die dem Antriebsritzel (meist/immer rechts) abgewendet ist; also meist/immer links.
Auf der "Aussenseite" kann dann die Drehmomentstütze ihre Arbeit verrichten: Sie bremst und hält eine der Wellen zweckmässig am Rahmen fest; auf der Aussenseite!
Genau darin liegt mein Problem: Ich habe eigentlich nur eine Innenseite!
An dieser Inneseite müssen Antriebskräfte übertragen werden, da haben stillstehende Bauteile INNEN keinen Platz; (aussen schon).
Es sind drei Bewegungen/Kräfte: Antrieb ab Getriebe; Abtrieb auf z.B.eine Radnabe; Festhalten einer übrigbleibenden Welle.
Das Wichtigste: Diese Kräfte KÖNNEN sich leider nicht überschneiden. Und auf einer einzigen Radseite können sie meine Wünsche nicht erfüllen.

Bliebe die Brücke über den Reifen auf die gegenüberliegende Seite der Radnabe, um dort die nur Drehmomentstütze zu stabilisieren : Wäre Irgendwie doof..........

Bestimmt habe ich IRGENDWO IRGEND eine Überlegung falsch nachvollzogen oder schlicht nicht kapiert.
Ich freue mich auf sachdienliche Hinweise,Anregungen oder Alternativen :smile:

Liebe Grüsse vom begeisterten Fan vom Echten und sicheren Original
X19fred
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Beitrag von X19fred »

Hallo Chrigel,
willst du das originale Getriebe ersetzen oder eine zusätzliche Übersetzung zwischen Getriebe und Rad einsetzen?

:-?? Ich würde ein offenes Getriebe aus zwei Aluplatten bauen bei dem die Ein- und Ausgangswellen dem originalen entsprechen. Auf die 2 Wellen könnte zuerst ein Kettengetriebe aus Fahrrad oder Motorrad Ritzelgesetzt werden, um mit verschiedenen Übersetzungen und Rädern zu experimentieren. Später kann dann auf genormte Zahnräder mit Schrägverzahnung und einer 3. Welle umgebaut werden.

Ich vermute du willst Fahrrad Getriebe verwenden, um verschiedene Übersetzungen einfach einstellen zu können. Da wirst du um die Brücke für die "Drehmomentstütze nicht herumkommen. Da kannst du dann gleich den Kotflügel dran befestigen... :lol:

:?: Funktionieren diese Getriebe eigentlich auch bei Motorbremsung bzw. im Rückwärtsgang. Ist da nicht ein Leerlauf und dann bei manchen Getrieben die Rücktrittbremse :?:
angenehmes schweben wünscht
Alfred
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Roberto
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Beitrag von Roberto »

Ich würde auf Zahnriemen setzen :-)
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chrigelseg
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Beitrag von chrigelseg »

Hallo zusammen

Danke für die Tipps!
Eigentlich ist es ja nur eine Schnappsidee, die mir beim Shopstöbern eines Einrad-Zubehör-Händlers in den Sinn kam: Der bietet die Nabenschaltung für ein Einrad an! :cocool:
Mir geht es aber nicht ums Schalten, sondern nur um die Übersetzung. Eine Nabenschaltung liesse sich eben sehr gut und kompakt in bestehende Räder einspeichen und würde kaum Platz benötigen. Andererseits müsste die Spurweite sowieso erhöht werden, so dass auch andere Lösungen in Frage kommen.
An den Fahrradnaben sind integrierte Bremse unnötig und der ebenfalls integrierte Freilauf sogar unbrauchbar für meine Anwendung ( und die bei einem Einrad auch :lol: ) Es ist aber interessant, wie viel Technik in so eine kleine Radnabe passt! Es gibt sogar stufenlose Getriebe! http://www.simpel.ch/fahrrad/nabenschal ... _n360.html
Die notwendige Konstruktion für die aussenliegende Drehmomentstütze auch für Fender zu verwenden, wäre wenigstens ein Zusatzgrund. (Immerhin noch besser, als die Stütze mittels zusätzlichem Stützrad am Boden mitschleppen zu lassen :fool: )

Wie gesagt: andere Lösungen sind auch denkbar.
Ein eigenes Getriebe (oder Zusatzgetriebe?) zu bauen, allenfalls mit leisem Zahnriemen, gehört notfalls auch dazu.

Grüsse vom Chrigel

PS:
Eine Anwendung ist die Steadicam von Philipp Bleuer an Leichtathletik-Meetings wie Lausanne oder das "Weltklasse Zürich" vom 30.08.2012. Er verwendet derzeit Räder aus meinen früheren Experimenten und kann nun 1500- und 3000-Meterläufe aufnehmen. http://www.pb-steadi.ch/wordpress/
Für Aufnahmen von Usain Bolt ist er aber zu langsam: der rennt 100 Meter mit weit über 36km/h :shock1: http://www.nzz.ch/aktuell/sport/uebersi ... 1.17535227
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chrigelseg
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Beitrag von chrigelseg »

@ Roberto

Die Zahnriemenlösung wäre beinahe schon vorhanden:
Im Auto dreht die Nockenwelle halb so schnell wie die Kurbelwelle. Auch die Drehrichtung bleibt :P
Einziger Nachteil: Ich müsste einen Versatz der Welle in Kauf nehmen :-??
Original-Untersetzung ist 24:1; mir würde 12:1 reichen....

Grüsse vom Chrigel
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chrigelseg
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Beitrag von chrigelseg »

Liebe Mitdenker

Ich habe mir vorgestellt, ein offenes, zweistufiges Zusatzgetriebe zu bauen.
Die erste Stufen-Paarung soll mit Faktor 1,5 erhöhen, die andere auch. Das ergäbe 20km/h x 1,5 x 1,5 = 45 km/h.
Um einen Versatz der Wellen zu kompensieren, stelle ich mir das so vor:
Die Original-Radnabe treibt auf Welle 1 ein Zahnrad mit Zähnezahl 1xn. Auf einer versetzten Welle dann ein solches mit 1,5 x n.
Auf der zweiten Welle ist dieses mit der zweiten Stufe gekoppelt mit Zahnrad 1xn. Dieses treibt wiederum ein Zahnrad 1,5 x n auf der ersten Welle an. Dort ist auch das Rad angebracht.
Es spielt keine Rolle, ob ich dafür eine direkte Verbindung durch Zahnräder (=Drehrichtungsänderung) oder indirekt durch Kette oder Zahnriemen (keine Drehrichtungsänderung) verwende.
Nur Mischen darf ich natürlich nicht. Ausserdem muss das Getriebe möglichst spielfrei sein!
Als Bauteile wären Zahnriemenantriebe aus Automotoren angenehm, weil sie aus Altteilen bestehen könnten: Kurbelwelle<=>Nockenwelle ist 2:1.
Aber dann würde das Fahrzeug unheimlich schnell: 20km/h x 2 x 2 = 80 km/h!

Anderes Problem ist natürlich das Gehäuse bzw. die Trägerplatten und deren Befestigung.
Grundsätzlich habe ich nichts gegen eine Verbreiterung des Fahrzeuges durch die beiden Zusatzgetriebe links und rechts. Die Spurverbreiterung ist sogar erwünscht, um das Verhalten der Lenkung der veränderten Geschwindigkeit etwas anzugleichen! Leider entstehen zusätzliche Belastungen auf die Original-Getriebebefestigung an der Base.
Als Basisbefestigung könnte ich die normalen Getriebebefestigungsschrauben (verlängert) verwenden. Nach oben könnte ich sie zusätzlich an den Befestigungsbohrungen der Fender (M4) etwas abstützen, was an der erhöhten Belastung an der Base aber leider nichts ändert.
Die erste Welle dürfte nach aussen durchlaufen bis zur Radnabe. Lediglich die Antriebskräfte müssten auf die zweite Welle übertragen werden und 1:2,25 übersetzt zurück kommen.

Zu den Übersetzungs-Verhältnissen: Das Amerikanische Vorbild hat SEHR viel Aufwand bertieben, dass die Getriebegeräusche aus dem Übersetzungsverhältnis nicht zu Misstönen führen!!
segway3.GIF
segway3.GIF (15.22 KiB) 9961 mal betrachtet
Diesen Aufwand betreibe ich nicht..... Ohren zu und durch!

Wenn das für Steadycam-Aufnahmen von Usain Bolt nicht reicht, müssen eben wieder grössere Räder her ;)

Grüsse vom Chrigel
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Beitrag von hotelastoria.com »

wenn du einen "Rahmen" baust; daran die beiden Getriebe hängst und den Segway komplett in den Rahmen "legst"?

Also Gewichtsverteilung auf die Akkus?

Technischer Laie :oops:
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chrigelseg
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Beitrag von chrigelseg »

@ Hotelastoria
Ein eigener Rahmen / eigenes Fahrgestell für das Projekt wäre mechanisch wohl sinnvoll.
Die Übertragungskräfte vom Antrieb zum Rad müssten erneut entkoppelt werden, um Belastungen an der Antriebs-Base zu vermeiden.
Ein Ketten-oder Zahnriemenantrieb könnte das.

Ich verzichte ganz bewusst auf die Nennung meines geliebten Vorbildes!
Eine Bastelarbeit wie meine kann niemals den (Sicherheits-)Ansprüchen von Entwicklern des sichersten "Self-Balancing-Scooters" genügen.
Diese werden sich sowieso die Haare raufen, warum ein Bastler solche Umwege anstellt! Mittels Software wäre (und ist) das "Problem" längst gelöst!
Aber Mangels Software-Zugriff muss ich auf "Hardware-Tuning" ausweichen.
Ein neues Fahrgestell wäre dann ganz besonders ein "Off-Topic"-Thema............

Liebe Grüsse vom Chrigel
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