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Elektrisches Skateboard mit drei Rädern

Aufgrund der aktuellen Präsenz von Elektroautos in der öffentlichen Diskussion und den technischen Herausforderungen in Bezug auf ihre Entwicklung wollte ich gern die Machbarkeit einer eigenen Form der alternativen elektrischen Fortbewegung unter Einbeziehung meiner Konstruktionsvorstellungen untersuchen. Außerdem wollte ich gern beweisen, dass Elektrofahrzeuge nicht schwer, kompliziert und teuer sein müssen, sondern unkompliziert, angenehm zu fahren und aus einfachen Werkstoffen hergestellt sein können.

Materialien

  • Hartholzbrett
  • Elektroroller-Hinterradbaugruppe mit Kettenrad
  • Gleichstrommotor mit 300 W und 24 V mit Kettenrad
  • Antriebskette
  • Bleiakkus mit 12 V
  • Gabel-Kabelschuh
  • Drucktaster
  • Isolierband
  • Stahlplatte und -leisten, 4 mm
  • Mountainboard-Lenkachse
  • Mountainboard-Räder
  • M6-Schrauben, Unterlegscheiben und Sicherungsmuttern
  • M8-Schrauben, Unterlegscheiben und Sicherungsmuttern
  • Holzsenkschrauben
  • Mehradriges Doppelleiter-Netzkabel
  • Mehradriges Einleiter-Netzkabel
  • Kabelbinde

Designmentalität

Im Rahmen dieses Projekts wollte ich ein elektrisches Skateboard aus alten Teilen aus meinem Schuppen bauen. Ich begann mit einem 300-W-Gleichstrommotor eines alten Elektrorollers, der ein großes Luftrad über eine Kette und ein Kettenrad antrieb. Dreirad-Fahrzeuge faszinieren mich. Daher entschied ich mich, die gesamte hintere Baugruppe des Rollers in einer Konstruktion mit einem einzigen Hinterrad zu verwenden.

Stabilität ist bei der Konstruktion von Fahrzeugen mit drei Rädern von entscheidender Bedeutung. Jeder, der mit dem Reliant Robin oder Regal vertraut ist, weiß, dass diese Fahrzeuge trotz des Namens aufgrund des auf einem gelenkten Rad liegenden Schwerpunkts instabil waren. Daher ist es wichtig, den Schwerpunkt eines Dreirad-Fahrzeugs über der Hauptachse zu positionieren, ähnlich wie bei den Motordreirädern, von denen Reliant ironischerweise seine Designs abgeleitet hat.

Quelle BBC TV: Links der legendäre Regal. Rechts der Robin, gefahren von Jeremy Clarkson.

Bei meinem Design befindet sich die Hauptlenkachse mit zwei Rädern vorne am Board und ein einzelnes von einer Kette angetriebenes Rad der Einfachheit halber hinten. Wenn ich mein Körpergewicht über der Vorderachse positioniere, verschiebt sich der Schwerpunkt zur Vorderseite des Boards, sodass die Akkus und der Motor hinten befestigt werden können und gleichzeitig eine stabile Gewichtsverteilung gewährleistet ist.

Das Hauptchassis

Ich habe das Hauptchassis um ein einzelnes Stück Hartholz herum entworfen, ähnlich wie bei einem normalen Skateboard oder Longboard. Durch den sperrigen elektrischen Antriebsstrang wurde jedoch die Gesamtlänge des Boards größer, weshalb das Chassis verstärkt werden musste. Dazu schnitt ich einige Stahlleisten zu und befestigte sie mit selbstschneidenden Senkschrauben an den Kanten des Boards. Diese Leisten benutzte ich auch, um das Hinterrad über eine Bohrung und eine entsprechende Befestigungsschraube am Chassisende zu montieren.

Vorderachse und Lenkung

Nachdem das Chassis fertig war, bestand der nächste Schritt darin, die Lenkachse hinzuzufügen. Ich entschied mich für eine Mountainboard-Lenkachse und entsprechende Räder, um eine gleichmäßige Fahrhöhe in Kombination mit dem großen Durchmesser des Hinterrads zu gewährleisten. Die Lenkachse wählte ich aufgrund ihres großen Radabstands, durch den das Board mein Körpergewicht über einen breiteren Bereich verteilen konnte. Damit und durch den langen Radstand zwischen Vorder- und Hinterrädern war das Board extrem stabil.

Motorhalterung

Um das Hinterrad anzutreiben, musste ich den Motor am Board befestigen. Dabei musste ich darauf achten, dass die Kettenräder von Motor und Hinterrad ausgerichtet sind und der richtige Abstand eingehalten wird, um die Kette des alten Rollers zu befestigen. Mithilfe von DesignSpark Mechanical I modellierte ich die Abmessungen der Halterung anhand der Befestigungsfüße des Motors, die praktischerweise schon Bohrungen für M6-Schrauben aufwiesen. Anschließend exportierte ich eine DXF-Datei, um die Halterung mit einer CNC-Maschine aus einer 4-mm-Baustahlplatte auszuschneiden. Die Halterung wurde dann mit einer hydraulischen Biegemaschine abgewinkelt. Anschließend befestigte ich den Motor mit M6-Schrauben an der Halterung und diese mit M8-Schrauben und Unterlegscheiben am Board. Dann konnte ich die Kette anbringen, um die Hinterradbaugruppe fertigzustellen.

Stromversorgung

Nach der Motormontage konnte ich mich auf die Stromversorgung konzentrieren. Aus Gründen der Einfachheit habe ich zwei 12-V-Bleiakkus in Reihe verwendet, um die für den Motor erforderliche 24-V-Gleichstromversorgung herzustellen. Die Akkus wurden zum einfachen Entfernen und Aufladen mit Kabelbindern neben der Motorhalterung befestigt. Der Motor wurde dann mit einem Einleiter-Kabel mit Gabel-Kabelschuh-Anschlüssen an den Akku angeschlossen, um eine gute Vibrationsfestigkeit zu gewährleisten.

Drehzahlsteuerung

Ein Doppelleiter-Netzkabel wurde verwendet, um einen alten Drucktaster mit Gabel-Kabelschuhen und Isolierband mit dem Akkupack zu verbinden. Dieses bewegliche Kabel ermöglicht die Steuerung des Motors durch den Benutzer, während er auf dem Board steht. Das Steuerungssystem ist aktuell sehr einfach gehalten. Wenn der Taster betätigt wird, wird zwischen voller Leistung des Motors und gar keiner Leistung umgeschaltet, wodurch die Beschleunigung sehr aggressiv ist. In späteren Versionen des Boards werde ich ein PWM-Steuerungssystem nutzen, um die Beschleunigung besser kontrollieren zu können.

Kettenspanner

Der Gleichstrommotor erwies sich als brillanter Antrieb mit einem extrem hohen Anlaufdrehmoment. Die Kraft, die er auf die Kette aus dem Stillstand ausübt, reichte aus, um sie während der Tests vom Motorkettenrad herunterzureißen. Um diesem Effekt entgegenzuwirken, stellte ich einen einfachen Kettenspanner aus zwei Stahlleisten, einer M10-Gewindestange, einem 10-mm-Abstandshalter und simplen M10-Muttern her, die gegen das Stahlgehäuse geklemmt wurden. Das Problem konnte so gelöst werden und ich konnte mein Board endlich richtig testen.

Schlussfolgerungen

Dies ist ein klassisches Beispiel für ein Projekt, das Sie im Sommer fertigstellen möchten und dann doch erst im Winter abschließen. Trotz der offensichtlichen Einfachheit des Designs gab es einige unerwartete Stolpersteine beim Chassis und beim Antriebsstrang, die mehr Zeit als geplant in Anspruch nahmen. Das Projekt war jedoch am Ende ein Erfolg und ein gutes Beispiel dafür, wie jeder alternative Elektro-Fortbewegungsmittel nutzen kann. Ich hoffe, dieser Artikel regt zum Nachdenken an und inspiriert Menschen, ihre eigenen Ideen zu entwickeln, um eine umweltfreundlichere Zukunft zu ermöglichen.

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A keen electronic engineer with a passion for automotive systems and autonomous robotics. A progressive love of cars, engines and classic mechanics. Advocate for clean energy, transport and alternative fuels. Compulsive tea drinker. BrightSpark 2017. BEng MIET

17 May 2019, 13:16

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