Das Zwischengetriebe

Am (langen) Wochenende war endlich die Gelegenheit die Halterungen für das Zwischengetriebe einzukleben und zu laminieren. Die Halterung besteht aus zwei Aluminiumplatten, die wie die Ausfallenden mit 9mm Bohrungen (Langlöcher) versehen worden sind. Die Einbauhöhe des Zwischengetriebes lässt sich dadurch in gewissen Grenzen variieren.

Das Foto zeigt die Einbauposition des Zwischengetriebes im Rahmen. Die beiden Aluminiumteile wurden etwa 100 mm tief in den Schaumkern eingesetzt und mit Epoxydharz und einer Lage Glasfaser verklebt. Zusätzlich leiten 12 mm Kohleröhrchen die auftretenden Kräfte gleichmäßig in den Schaumkern und das umgebende Laminat ein.

Die Verklebung wird später mit Kohlefaser weiter stabilisiert und verfestigt. Um die Aluplatten ausrichten zu können, habe ich das Zwischengetriebe provisorisch montiert. Dadurch wird das Ausrichten einfacher, ist aber immer noch eine diffiziele angelegenheit.

Hier ist die Befestigung von der Seite her zu sehen. Die Ausleger für die Schwingenlager wurden mit Panzertape provisorisch in der richtigen Position fixiert. Sobald das Epoxydharz ausgehärtet ist, können die Ausleger verschliffen und ebenfalls mit Kohlefaser laminiert werden.

Auf diesem Bild ist die Anordnung der Bohrungen in den Aluplatten von der Seite zu sehen, die exakt mit den Schwingenlagern fluchten müssen, um den Einfluss des Antriebs auf die Dämpfung zu minimieren. Die Höhenverstellung sorgt hier für eine Möglichkeit, das Ganze später noch zu optimieren. Leider stimmt der Kamerawinkel nicht ganz, in der Realität ist die Bohrung genau in der Mitte des Schwingenlagerrohrs.

Und zum guten Schluss noch eine Detailaufnahme der Lagerung auf der linken Seite. Gut zu sehen ist hier auch der abgeschnittene Hebel für die Drehmomentstütze des (ausgebauten) Rücktritts der Schaltnabe. Der Umbau der Nabe von Rücktritt auf Freilauf war einfach und in einer knappen halben Stunde erledigt.

ca. 8h

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Die Elektronik

Auch ein Fahrrad kommt nicht ohne ein Mindestmaß an Elektrik und Elektronik aus. Insbesondere dann, wenn der Besitzer zu Spielzeug neigt. :)

Die erste Stufe der Elektrifizierung des neuen Trikes hat einen normalen Seitenläufer-Dynamo zur Grundlage, der eine Akku-Ladeschaltung versorgt (s. http://www.forumslader.de). Diese Schaltung lädt einen 12V Akku und ist in der Lage gleichzeitig auch die Beleuchtung mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Beleuchtung ist ebenfalls etwas aufwendiger als an einem normalen Fahrrad:

• Frontscheinwerfer (LED mit Standlicht)
• Rückleuchten (2x, LED mit Standlicht)
• Positionsleuchten seitlich, vorne weiß, hinten rot, mit Standlicht
• ggf. Blinker

Die Leiterplatte für die Stromversorgung sieht aus wie auf dem Foto:

Auf der linken Seite befinden sich die Anschlüsse für den Dynamo (DYN) und die Batterie. Die Batterie ist ein vierzelliger (12,4V) LiFePo4 Akku mit 2,3 Ah. Die Größenordnung sollte für die Stromversorgung am Rad ausreichen. Auf der rechten Seite der Platine sind die verschiedenen Spannungen herausgeführt. 12V (Ladespannung des Akkus), 5V und eine einstellbare Spannung, die die angeschlossenen Konstantstromquellen der Beleuchtung versorgt. Die 5V und die Beleuchtungsspannung werden verlustarm mittels Schaltwandler aus der Akkuspannung erzeugt.

Für die Beleuchtung selbst wird es separate Leiterplatten geben, jeweils mit KSQ, Dimmer und Ein-/Aus-Schalter.

Sobald die Leiterplatten fertig und getestet sind, steht das Layout hier auch zum Download zur Verfügung.

 

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Die ersten “Kleinteile”

Heute waren die ersten Kleinteile und Detailarbeiten dran. Dazu gehören die Aufnahmen für die Schwingenlagerrohre an der Schwinge, die Sitzhalterungen (Traversen) und die entsprechenden Aufnahmen im Hauptrahmenrohr.

Für die Lagerung der Schwinge habe ich zuerst auf der “Helling”, auf der die Ausfallenden anlaminiert wurden, ein paar Zusatzteile installiert. Das Schwingenlagerrohr wurde in zwei Holzklötzen mit passenden Bohrungen gelagert und mit Frischhaltefolie abgedeckt (das Klebezeugs soll ja nicht jetzt schon eine dauerhafte Verbindung mit dem Rohr eingehen!).Die Position wird durch den Abstand zu den Ausfallenden und die Schwingenlänge vorgegeben. Das Lagerrohr muss rechtwinklig zur Längsachse der Schwinge und parallel zur Hinterachse verlaufen.

Das Foto zeigt die Gesamtkonstruktion. Später wird auf der “Helling” auch der Hauptrahmen mit den Lagerungen für die Schwinge versehen.

Im Schaumkern der Schwinge wurden entsprechende Aussparungen vorgesehen, die später das Lagerrohr aufnehmen. Die Aussparung wurde mit Glasgewebeband und Epoxy stabilisiert (3 Lagen, 165 g/qm). Nach dem Laminieren wurde die Schwinge in die “Helling” gelegt und gegen das abgedeckte Rohr geschoben. Dann habe ich die ganze Angelegenheit mit der Verschraubung der Ausfallenden fixiert. Das Glasgewebe verläuft noch nicht um das Rohr herum, nur auf der Innenseite der Rundungen im Schaumkern und ca. 5 – 6 cm über den Kern. Damit hoffe ich, die auftretenden Kräfte hauptsächlich ins Laminat und nicht in den Kern einzuleiten.

Dieses Bild zeigt die Aussparung und die Laminierarbeit von vorne. Das Lagerrohr wird später noch mit Riffeln versehen und dann mit angedicktem Epoxy eingeklebt. Außen über das Rohr wird dann später mit Kohlefaser laminiert.

Am Hauptrahmen war ebenfalls, wie schon erwähnt, Detailarbeit angesagt. Das auf dem Foto zu sehende Röhrchen verläuft über die gesamte Breite des Rahmenrohrs und nimmt später den Bolzen auf, der die Sitzbefestigung am Rahmen fixiert. Die Auftretenden Druckkräfte kann der Rahmen in dieser Form nicht aufnehmen, deshalb werden sie über das einlaminierte Kohlefaserrohr (12 x 1 mm) aufgenommen. Die eigentliche Herausforderung bei diesem Bauabschnitt war, das Loch für das Kohleröhrchen winklig und gerade in das Rahmenrohr zu bohren (ok, es war ein “wenig” Nacharbeit mit der Feile nötig).

Für die Befestigung der Sitzlehne am Rahmen wurde auch in den Ausleger ein Röhrchen einlaminiert.

Das letzte Bild für heute zeigt die (noch verpackten) Sitzbefestigungen. Diese sind aus insgesamt 6 Lagen Glas- und Kohlefaser U-förmig laminiert und greifen später um das Rahmenrohr herum. In die Befestigungen werden später seitlich Langlöcher eingebracht, die den Befestigungsbolzen aufnehmen. Der Sitz wird mit Schrauben und Unterlegscheiben an der Oberseite der Halterungen befestigt.

Entschuldigt bitte die miese Qualität der Fotos, mein Handy gibt leider nicht mehr her. Beim nächsten Mal nehme ich wieder die “große” Knipse mit…

Ca. 5 Stunden

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… und es hält!

Heute war ich kurz im “Keller”, nachdem das Laminat genug Zeit hatte durchzutrocknen. Und was soll ich sagen? Es hält. Ich habe schon (ohne Stütze von hinten) den Sitz auf den Rahmen gelegt, das Ganze mit einem Klotz in der Mitte unter dem Kohlelaminat abgestützt (damit die nur aus Schaum bestehende Lagerung nicht abbricht) und mich drauf gesetzt. Und es hält! :)

Auch der Biegetest nach vorne und hinten mit der mir zur Verfügung stehenden Kraft in den Armen war ein voller Erfolg! Die Verbindung zwischen Hauptrahmenrohr und Ausleger (Sitzlehne/Stoßdämpfer) hat sich keinen Millimeter bewegt. Also reicht die Materialstärke hier auf jeden Fall aus.

Weiter geht´s dann am Donnerstag mit dem Schleifen des Kerns und der Anpassung der Lagerrohre für die Hinterradschwinge…

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Die ersten Anbauteile an der Hinterradschwinge

Nachdem Rahmenrohr und Heck-Ausleger zusammengefügt waren, konnte ich die Anpassung und Befestigung der Ausfallenden für das Hinterrad an der Schwinge in Angriff nehmen.

Die Ausfallenden bestehen aus Aluminiumplatten mit den Maßen 150 x 45 x 5 mm (Hartaluminium 7075). In die Aluplatten wurden Ausschnitte für die Radachsen gebohrt und gesägt (leider steht mir keine Fräsmaschine zur Verfügung). Außerdem wurden zwei Löcher mit 12,5 mm Durchmesser in die Alubleche gebohrt, durch die später kurze Kohlefaserröhrchen (isoliert eingesetzt) die auftretenden Kräfte etwas günstiger in den Kern und das umgebende Laminat einleiten sollen. Die Ausfallenden und die Schwinge wurden in einer Art Lehre (Baubrett mit entsprechenden Befestigungen) eingepasst und dann mit Epoxydharz und Glas-Hohlfasergewebe verklebt. Die Kohleröhrchen wurden vorher in die Löcher im Aluminiumblech eingesetzt. Das Ganze sieht nun aus, wie auf den Fotos:

Auf dem letzten Foto erkennt man (der dunkle Fleck links unter dem Glasgewebe) eines der Kohleröhrchen. Auch die spätere Achsaufnahme ist gut zu sehen. Alle wichtigen Maße und Positionen für die Anbauteile (auch für die Schwingenlagerrohre) habe ich direkt auf dem Baubrett eingezeichnet und beschriftet (auch wenn man die Beschriftung jetzt nur noch zur Hälfte lesen kann, Schicksal ;) ).

Die Schwinge selbst wird dann später wiederum mit einer Lage Kohlefasergelege stabilisiert, nachdem der Kern auf die endgültige Form geschnitten und geschliffen wurde. Der nächste Schritt ist jetzt das Einpassen und Einlaminieren der Röhrchen für das Schwingenlager. Aber dazu müssen diese erst abgelängt und passend zu den Lagerhülsen ausgedreht werden. Vielleicht nächste Woche…

 

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Hält es oder hält es nicht?

Gestern musste sich zeigen, ob die Verbindung zwischen Hauptrahmenrohr und dem Ausleger für die Sitzlehne (und Stoßdämpfer) stabil genug zu bekommen ist, damit alle auf die Verbindungsstelle wirkenden Kräfte aufgenommen werden können. Ich habe versucht, die Verbindung möglichst stabil und haltbar auszuführen, aber es ist eben kein durchgehendes Teil, sondern zwei zusammengefügte Einzelteile. Die Verbindung ist also eine mögliche Schwachstelle.

Das Foto zeigt die Verbindung, noch mit parallel angebrachten Brettchen und Schraubzwingen. Das Ausrichten des Auslegers wird durch die Konstruktion der Verbindungsstelle erleichtert, die Brettchen tun ihr Übriges, den Ausleger gerade in Bezug auf das Hauptrahmenrohr zu halten.

Und so sieht die Verbindungsstelle jetzt ohne die Befestigungshilfen  aus:

Der endgültige Stabilitätstest steht noch aus, weil das Harz noch nicht ausgehärtet war, aber ich denke, dass die Grundstabilität schon ausreichend ist.

“Nebenbei” habe ich auch die Halterungen für die Sitzbefestigung am Ausleger (also an der Rückenlehne) gebaut. Diese bestehen aus einem U-Profil, das um die beiden Wangen des Auslegers herumgreift und an dessen Oberseite ein Alublech einlaminiert ist, in dem später der Befestigungsbolzen angebracht wird.

Das Foto zeigt die beiden Halterungen im “eingepackten” Zustand. Derzeit bestehend aus den Aluplatten und je zwei Lagen Glas-Hohlfasergewebe mit 210g/qm. Die Teile werden dann noch mit einer Lage Kohlefaser-Gelege stabilisiert und später auf die Wangen am Ausleger geklebt.

Der Umbau der unteren Sitzhalterung am Rahmen steht noch aus, da muss mir noch eine passende Konstruktion einfallen. Das Gewicht des Hauptrahmens beträgt zur Zeit ca. 850g.

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Stoßdämpfer

Gestern traf dann auch der Stoßdämpfer hier ein. :)

Ein RockShox Bar R Luft-/Öl-Dämpfer mit 190mm Länge. Als nächste Aufgabe steht also an, die Befestigungen für den Dämpfer zu bauen und passende Lagerbuchsen zu drehen. Der Dämpfer sitzt auf Grund seiner Länge (Ursprünglich waren 165 mm vorgesehen) etwas weiter hinten, was seiner Wirkung aber keinen Abbruch tun sollte. Außerdem wird damit die Strebe für die Sitzlehne etwas weniger ungünstig belastet. Damit hoffe ich, mich auf dem Trike wie in einer Sänfte fortzubewegen (ok, anstrengender, aber dafür genau so weich). ;)

Ein Teil des Alumaterials ist auch eingetroffen, die wichtigsten Komponenten sind also da und am Wochenende kann der Bau weiter gehen…

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Die lieben (bösen) Kilos

Heute habe ich vor dem aufbringen der ersten Kohleschicht die Schaumteile gewogen, um einen Eindruck davon zu bekommen, wie schwer das Ganze werden wird. Gesamtgewicht aller Teile derzeit 540 g. Die Hinterradschwinge kommt dabei auf 150 g, das Hauptrahmenrohr mit Auslegern für Vorderachse und Schwingenaufnahme (inkl. Zwischenbauteile, die noch nicht verklebt sind) wiegt 340 g und das Rahmenhinterteil, das die Schnittstelle zwischen Sitzlehne und Stoßdämpfer bildet, wiegt 50 g (jeweils gerundet). Leider habe ich vergessen, die Teile nach dem Aufbringen der ersten Kohleschicht noch einmal zu wiegen. Das wird dann am Montag nachgeholt. Das Gewicht dürfte moderat aber merklich zugenommen haben, das Kohlefaser-Gelege hat ein Flächengewicht von 450 g/qm!  Zumindest das Hauptrahmenrohr mit den Auslegern wird aber noch deutlich an (Schaum-) Gewicht verlieren, weil das Rohr wegen der unsicheren Position des Tretlagers noch zu lang ist und die Ausleger noch viel zu massiv und dick sind.

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Die Sitzbefestigung am Rahmen

Der Sitz wird am Rahmen mit einer mitgelieferten Metall-Halterung befestigt. Dafür mussten entsprechende Aufnahmen am Hauptrahmenrohr und am Rahmenhinterteil gebaut werden.

Auf dem Foto sind die beiden Führungen für die Sitzbefestigung zu sehen. Diese sind wiederum mit der ersten Kohlefaserschicht stabilisiert. Im Bereich der Befestigung für das Rahmenhinterteil habe ich wieder mit Abreißgewebe für eine halbwegs glatte Fläche gesorgt (hoffentlich…). Die beiden Führungen und das Hauptrahmenrohr sind im Winkel von 130° angeschnitten, so dass das Rahmenhinterteil hier ohne weitere Anpassungen im richtigen Winkel eingebaut werden kann. In den Führungen für die Sitzbefestigung sind schon die Ausschnitte für die Halterung am Sitz vorgesehen. Der Sitz wird hier durch zwei einlaminierte Aluminiumbleche gehalten, durch die ein Bolzen gesteckt und verschraubt wird. Die Sitzposition ist um ca. 6 cm in Längsrichtung verschiebbar.

Die Befestigung für das Rahmenhinterteil.

Die Seitenansicht.

Und die Führungen für die Sitzbefestigung von vorne.

Am Montag geht es dann mit den nächsten Kohlefaserschichten weiter. Drückt die Daumen, dass auch die Aluteile bis dahin hier eintreffen, dann können auch die Schwingenlager und die Rohre für die Lenkkopflager gedreht und einlaminiert werden!

To be continued…

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Die erste Kohle…

Heute hatte ich endlich Zeit, die Kerne soweit wie möglich zu vervollständigen und dann auch die ersten Laminat-Schichten aufzubringen. Zuerst wurde die Halterung für die Dämpferaufnahme am Rahmen und die Dämpferaufnahme selbst aus Schaum geschnitten. Auf der Oberseite der Dämpferaufnahme wird später auch der Sitz befestigt.

Das Bild zeigt die Dämpferaufnahme, die später schräg am Rahmen befestigt wird. Die erste Kohlefaserschicht wurde zwischen den Trägern für die Sitzbefestigung aufgebracht. Diese soll das Bauteil so weit es geht stabilisieren, da hier später hauptsächlich Biegemomente wirken. Das Kohlefasergelege ist unidirektional und wurde in Längsrichtung aufgebracht. Dadurch hoffe ich, eine maximale Stabilität des Rahmenhinterteils zu erreichen.

Die zweite Kohlefaserschicht wird dann auf der Außenseite laminiert, sie greift auch um die Sitzbefestigungs-Träger herum. Die ausgeschnittenen Enden (ohne Trägerteile) sind mit Abreißgewebe belegt, um eine relativ glatte Oberfläche zu erzielen. Auf der rechten Seite ist auch schon der Ausschnitt für die spätere Befestigung am Rahmen zu sehen. Der Winkel zwischen dem Rahmenrohr und dem Rahmenhinterteil beträgt 130°. Der Sitzwinkel wird später um 120° liegen und ist durch die Sitzverstellung leicht variabel.

Auf dem folgenden Bild ist das Rahmenhinterteil noch in der Längsrichtung zu sehen.

 

 

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