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Motorrad: Kupplung per Stellmotor betätigen?
Moin,
für ein Bastel- und Forschungsprojekt sind wir gerade dabei, eine BMW F 800 GS (2016) auf Hybridantrieb umzurüsten, mit E-Motor in der Hinterradnabe. In dem Kontext soll auch die Schaltung automatisiert und vom (selbstentwickelten) Steuergerät erledigt werden. Der Fahrer soll nur noch per Gasdrehgriff (und Bremse) eingreifen müssen, das Steuergerät entscheidet ob der Verbrenner ran soll oder der E-Motor. Dazu muss es selbstständig schalten können.
Die Aktuatoren (Elektromagneten) zum Gangschalten werden wir höchstwahrscheinlich von Roland Herbig beziehen. Für die Kupplung kann er leider keine fertige Lösung anbieten, weil eine "dosierte Betätigung" nötig ist, was mit den Elektromagneten nicht so einfach geht, die haben nur drei Stellungen (unten, mitte, oben).
Vom Kupplungshebel (an der linken Seite des Lenkers) führt ein Seilzug zur Kupplung, wo auch die Rückstellfeder sitzt, deshalb könnte man das etwa mit einer elektrischen Seilwinde lösen, die am Lenker befestigt wird. Eine große Herausforderung ist wahrscheinlich, dass sehr schnell, hinreichend genau, mit hoher Kraft und mit kleinem Hub am Seil gezogen werden muss und der Aktuator dabei möglichst klein und leicht sein sollte.
Nun endlich zu meiner Frage an Euch: Kennt ihr existierende Ansätze/Projekte oder sogar fertige Aktuatoren für diesen Zweck? Meint ihr, das ist mit einem elektromagnetischen Aktuator (etwa Elektromotoren) überhaupt in der Bauform machbar, oder muss man das hydraulisch lösen? Ideen und Alternativvorschläge sind herzlich willkommen.
besten Dank vorab, LG
Bene
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41 Antworten
Hallo Bene,
ich habe keine fertige Lösung. Aber als Konzept könnte ich mir vorstellen einen DC-Motor mit Encoderscheibe und dadurch angetrieben dann eine Art Seilscheibe wie man sie bei konventionellen Gaszügen findet als Betätigung des Bowdenzugs.
Viele Grüße,
Marc
Eine Kupplung automatisch zu bedienen, ist ganz sicher nicht einfach
VW schafft das bis jetzt bei den DSG's nicht immer überzeugend und über ein Seil oder ähnliche Dinge wird das kaum befriedigend funktionieren.
Es muss z.B.die Getriebeeingangs-und die Motordrehzahl ständig sehr genau überwacht werden und dazu das E-Gas beim Kuppeln genauestens geregelt werden.
Dazu ist der Kupplungsweg zu überwachen.
Hallo ihr beiden und danke für die Antworten.
Marc: Ja, so in der Richtung habe ich auch überlegt, meinst du so ein DC-Motor schafft genug Drehmoment (bzw. ist schnell genug, wenn es einer mit Übersetzung ist)?
navec: Eine Herausforderung ist es definitiv. Die Drosselklappe wird bei der 2016er F 800 GS leider auch noch über Seilzug gesteuert, erst die 2017er hat E-Gas bekommen. Wir haben aber schon die Drosselklappeneinheit inkl. Stellmotor der 2017er als "Ersatzteil" gekauft. Das ist ein Gleichstrom-Getriebemotor mit Übersetzung und vorgespannter Rückstellfeder. (Fun fact: Die Zahnräder sind aus Kunststoff...) Die Drosselklappenstellung regeln wir über das Steuergerät, das ist nicht weiter dramatisch - die Sollwertvorgabe wird aber schwierig, da hast du natürlich Recht. Die Motor- und Getriebeeingangsdrehzahl werden bereits gemessen, den Schlupf sollte man also irgendwie in den Griff kriegen können. Meinst du der Seilzug dazwischen macht die Steuerbarkeit der Kupplung zunichte? Und den Kupplungsweg braucht man doch nicht zwingend, wenn man die Betätigungskraft kennt, oder?
LG
Bene
Warum das Rad neu erfinden ?Erstmal verinnerlichen ,dass ne Anfahr und Schaltkuplung verschiedene Parameter haben.
VW hat das recht gut gelöst in den alten Käfern ,nennt sich Sachssomat.
Bei der "Ente gab es so etwas auch.
B 19
Naja, das anfahren wird eher lustig. Hochschalten geht bekanntlich mit stumpf "vorspannen" und dann kurz am Gas zupfen, runterschalten bis in den zweiten mit "drauftreten" und dann kurz aufs Gas gehen.
Das zu automatisieren ist bei E-Gas ziemlich einfach.
Wenn du grundsätzlich mit dem E-Motor anfährst, dann brauchste nur noch die Kupplung bei der richtigen Drehzahl schließen und du hast das Problem "wie fahre ich an" komplett umgangen. Weil die Kupplung nur noch auf/zu kennt.
Anfahren ist dank neuem Elektromotor in der Hinterradnabe kein Problem :-)
Eine Fliehkraft-Kupplung mit Freilauf wäre die einfachste Lösung für das Zuschalten des Verbrenners - lässt sich aber sicher nicht so einfach in das bestehende Krad einpflanzen.
Deswegen der Gedanke das komplette Anfahren elektrisch zu machen (bedeutet: Keine schleifende Kupplung) und diese per Stellmotor oder pneumatik/hydraulik nur noch auf/zu zu fahren.
Das kann doch jeder etwas kräftigere Servo leisten.
Automatisierte Schaltgetriebe gibt's ja auch jede Menge, da dürfte sich schon was finden lassen.
Gruß Metalhead
Ich sehe bei der Anforderung AUF/ZU eher sowas: https://www.amazon.de/.../
Oder gleich aus dem Modellbau ne 20 Kilo Servo mit Metallgetriebe. Viel Weg muss schließlich nicht überwunden werden. Preislich kein substanzieller unterschied, der Linearmotor hat aber deutlich mehr Power und arbeitet mit seiner Bewegung bereits in der "richtigen" Richtung
Oder sowas, die gibt's auch in allen Leistungsklassen.
Gruß Metalhead
Moin,
danke für eure Antworten!
gobang: Ein Freilauf ist bereits vorgesehen im neuen Hinterrad, um die beiden Antriebe weitgehend parallel betreiben zu können. Die Konstruktion des neuen Hinterrads mit integriertem 8 kW Nabenmotor ist auch schon komplett, ist momentan in der Beschaffung und Fertigung der Fachhochschule hier.
Gary: Der Ansatz mit nur noch auf/zu gefällt mir sehr gut, das sollten wir als normalen Betriebspunkt anpeilen. Allerdings wäre es aus regelungstechnischer Sicht grundsätzlich wünschenswert, den Schlupf im Griff zu haben -- um die Möglichkeit zu haben, auch bei nicht ganz übereinstimmenden Drehzahlen einkuppeln zu können, ohne dass es zu ruckelig wird.
Metalhead: Wenn ich einen Servomotor am Lenker anbringe und bspw. eine kleine Scheibe am Rotor befestige, ähnlich wie Marc vorschlug, und außen an der Scheibe den Seilzug fixiere, dann muss der Motor ein recht großes Drehmoment aufbringen können. Schließlich hat man ja mit dem ursprünglichen Handhebel einen großen Hebelarm (20 cm?) zur Verfügung und muss trotzdem nennenswerte Kraft mit der Hand aufbringen, um die Kupplung zu betätigen. In der nötigen Größe (Bauraum am Lenker) habe ich gerade auf die Schnelle nur Modellbauservos finden können, die sicherlich zu schwach sind. Kennst du vielleicht einen besseren Suchbegriff, um "professionelle" Antriebe zu finden?
LG
bene
Nimm den Linearmotor den GaryK vorgeschlagen hat (oder etwas in der Richtung), das passt doch super zu deinem Konzept und dürfte leicht anzubauen sein.
Gruß Metalhead
Sowas gibts im Prinzip fertig und bezahlbar in verschiedenen Bauformen zu kaufen.
Man müsste sich ansehen, was passt bzw. passend gemacht werden kann.
Der vom Smart ist beispielsweise recht kompakt.
Sie bestehen aus ein wenig Druckgussgehäuse, einem Motor mit Schneckenwelle und einem Zahnradsegment das mit dem Aktuatorstößel verbunden ist. Viel ist nicht dahinter.
Allerdings: Diese Aktuatoren können nicht einfach mit 12 V DC angesteuert werden (zumindest nicht öfter als 1 mal).
Sie brauchen eine PWM die entsprechend aus den Endstufen eines Steuergeräts kommen muss. Zudem sind die Lagesensoren einfache Inkrementalgeber.
Ist kein Problem, muss aber eben bei der softwareseitigen Umsetzung bedacht werden.
Einfach schließen mit +/- Bordspannung und Öffnen mit -/+ Bordspannung scheidet aus.
Die Motoren dieser Stellglieder entsprechen denen von elektrischen Sitzverstellungen normaler PKW, um eine grobe Hausnummer zur Leistung zu liefern.
Beispiel: