Projekt: Low Weight, Low Budget 4WD Radnabenmotor E-Maxx

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

In diesem Thread soll mein Projekt zu einem völlig anderen Antriebskonzept im E-Maxx beschrieben werden: Antrieb durch Radnabenmotoren!

Die Brushless Technik wird immer besser und günstiger, Motoren immer Leistungsfähiger und der Antriebsstrang immer mehr zum Problem.
Habe selbst einen E-maxx mit getuntem Getriebe, Wellen aus gehärtetem Stahl und Titan, UE-Diffs, Tuning Slipper, Tuning Hauptzahnrad usw. Das ganze Zeug wiegt eine gefühlte Tonne und geht mächtig ins Geld.
Habe mir daher die Frage gestellt: Wozu das ganze? Warum sollten heutige Cars noch auf dem Steinzeit 1-Motor-Konzept basieren?

Das Ziel dieses Projektes ist es einen E-Maxx mit Radnabenmotoren an allen 4 Rädern auszustatten. Aber das ist noch nicht alles, gleichzeitig soll der E-Maxx wesentlich leichter werden bei ordentlicher Leistung und das alles zu einem sehr niedrigen Preis.

Ziele im Überblick:
1. Allradantrieb durch 4 Radnabenmotoren
2. deutlich leichter als ein Stock Maxx
3. niedrige Kosten
4. Fahrleistungen mindestens konkurrenzfähig zu einem mittleren Single-Brushless-Konzept

Die aktuelle Planung ergibt folgende konkreten Werte: (Stand 21.02.2008)
1. (Konzept siehe später)
2. <3800g Abfahrgewicht (Abfahrgewicht Stock E-Maxx: 4600-5000g)
3. <450 Euro (komplett inkl. Stock E-Maxx, Motoren, Regler, etc.)
4. vergleichbar mit einem 800W Dauer, >1,5kW Peak Single-Brushless-Konzept

Klingt verrückt, ist aber imho machbar!

Erstmal soll der E-Maxx einfach fahren wie ein normaler mit Single-Brushless. Hab mir aber schon einiges überlegt was man mit 4 angetriebenen Rädern alles zusätzlich anstellen könnte, ihr dürft gespannt sein! Razz

Aber wie gesagt: erst später!

xpy · Verfasst am: 21.02.2009, 10:39 • Titel:

Hi,

hört sich ja sehr interessant an. Ich habe ja auch nen Maxx, aber mit einem "veralteten" Single-BL.

Welche Motoren wirst du denn benutzen?
An welcher Spannung wirst du diese fahren?

Und vorallem, wiewiele und welche Regler wirst du nutzen?

Manuel

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

Wie soll das Antriebskonzept in der Praxis aussehen?

Mein Konzept:
-4 Brushless Außenläufer betrieben an 4 Brushless Reglern
-Die Außenläufer werden an dem einen Ende direkt mit den Felgen verschraubt, am anderen Ende an den Achsschenkeln befestigt

Und das ist es im Prinzip schon, das ganze Konzept Laughing

Die Motoren und Regler müssen natürlich China-Teile sein wegen dem Preis.
Beim Motor besteht die Herausforderung darin einen zu finden der niedrig genug dreht: <500 RPM/V, besser wären 200 RPM/V

Überlegungen zu Motorleistung:
Ein Stock E-maxx hat massive Verluste im Antriebsstrang, außerdem macht das niedrigere Gewicht einiges aus.

Die Verluste im Antriebsstrang sind schwierig zu bestimmen, wenn man bedenkt das aber 1:1 4WD Cars (also echte Autos) bis über 30% Verluste im Antriebsstrang haben und anhand der Wärmeentwicklung des Antriebsstrangs halte ich 20% Verluste für realistisch.
20% niedrigeres Gewicht heißt auch 20% weniger benötigte Leistung, trotzdem hätte man dann noch bessere Fahrleistungen z.B. in Kurven, kürzere Bremswege etc.

Um das Äquivalent von 800W Single-Brushless zu erreichen reichen also locker 500W bei Radnabenmotor Antrieb.
Bei 4 Motoren muss jeder Motor also nur 125W leisten! (Gehe hier jeweils von der Eingangsleistung aus ohne Berücksichtigung der Wirkungsgrade)

Nochmal zu den Verlusten im Antriebsstrang: (mit Antriebsknochen)
Ablauf: Motor erzeugt Kraft
1. Übertragung vom Motorritzel auf Hauptzahnrad
2. Übertragung von Eingangswelle auf Zahnrad im Getriebe
3. Übertragung auf weiteres Zahnrad
4. Übertragung auf Ausgangswelle des Getriebes
5. Übertragung auf Knochen (2x)
6. Übertragung auf Diff-Eingangswelle (2x)
7. Übertragung innerhalb des Diffs (2x)
8. Übertragung auf Ausgangswellen der Diffs (4x)
9. Übertragung auf Antriebsknochen (4x)
10. Übertragung auf Radachsen (4x)

Das sind 10 Stufen die beim Radnabenmotor komplett entfallen!

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

@xpy:
Das hauptproblem ist es einen Motor zu finden der langsam genug dreht ohne zu groß und schwer zu sein. Die großen Räder des E-maxx stellen da hohe Anforderungen, bei kleineren Cars wäre es leichter was zu finden.

Es wird wohl zunächst auf einen Antrieb an 2s1p oder 2s2p A123 hinauslaufen. Lieber wären mir 3s1p oder noch besser 4s1p A123, aber wie gesagt: Das Problem ist die Motordrehzahl pro Volt in Kombination mit dem Reifendurchmesser...

Auf die Auswahl der Motoren und der Regler gehe ich später ein, hab da schon was rausgesucht.
Aber zuerst gibts eine Bestandsaufnahme, also was wiegt der Stock-Maxx, welche Teile fallen weg und was macht das insgesamt an Gewichtsersparnis.

hayaku · Verfasst am: 21.02.2009, 11:04 • Titel:

Spannende Sache.
Wie wirst du die unterschiedlichen Umdrehungen der Raeder bei Kurvenfahrt ausgleichen?
_________________
www.rc-japan.de

trackcrasher · Pisten-Papst Anmeldedatum: 15.07.2008 Beiträge: 260

Das hört sich spannend an.

Das von hayaku angesprochene Problem mit den unterschiedlichen Drehzahlen fällt denk ich nicht auf. Ich hab mal einen Savage mit gesperrten Diffs gesehen und das ist nicht wirklich aufgefallen sobald man mit ein bisschen Power um die Kurve düst.
_________________
Axial AX 10
HPI Savage 25 SS BL & Flux; Cup Racer; RS4 Rally
LRP Shark
Stick Crawler
Tamiya TT-01, XC Trial Truck & TA05

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

Darüber habe ich natürlich auch schon nachgedacht.
In gewissem Rahmen können die Motoren ja trotz gleicher Gasstellung unterschiedlich schnell drehen, ich denk mal so 10% Drehzahldifferenz sind möglich ohne weitere Eingriffe.

Sollte das nicht reichen werde ich einfach die Lenkung auf das Gas mischen, d.h. anch links lenken -> linke motoren laufen etwas langsamer, rechte schneller
Die Mischung kann entweder über eine Computeranlage programmiert werden oder durch einen speziellen V-Mischer den man ins Car einbaut.
Wenn mans programmiert sollte dadurch sogar die Kurvenfahrt insgesamt verbessert werden weil die Räder aktiv gesteuert werden statt "passiv" durch das Differential.

Man kennt ja die Probleme der Diffs, wenn der Grip im Kurveninneren Rad zu gering wird dreht es durch, dadurch geht erstens massiv Leistung verloren, zweitens lässt sich die spur nicht mehr halten und drittens bäht sich der kurveninnere Reifen aus und erhöht so die Kippneigung. All das passiert bei einzeln gesteuerten Rädern nicht.
Auch der Klassiker das ein Rad in der Luft hängt und durchdreht während das andere 0 Leistung bekommt und man daher nicht weiterkommt ist hier kein Problem mehr, solange nur ein einziges Rad Grip hat kommt das Car vorran, das geht sonst nur mit zuschaltbaren Diffentialsperren. Dann ist aber die Kurvenfahrt problemmatischer, hier bekommt man beides auf einmal!
Man kann da beliebig weiterdenken, jedes Rad könnte einzeln gesteuert werden! (Heli-piloten steuern ja auch 4 Funktionen, allerdings sinds mit lenkung im Car sogar 5) Das könnte beim einbremsen in Kurven oder beim Herausbeschleunigen auch nochmal einiges bringen wenn man das im Wettbewerb benutzen könnte.
Wenn der Wendekreis zu groß ist für eine scharfe Kurve macht man halt "Panzersteuerung".

Hier ist also sehr viel potential drin!
Denke auch darüber nach parallel einen kompletten Eigenbau zu machen der nur als Fun-Car und zum Test dieser "Gimmik-Funktionen" dient.
Hab da schon ein paar interessante Ideen die mit dem E-Maxx nicht so schnell und günstig realisierbar wären wie mit einem Eigenbau.
Das schwierigste am Eigenbau ist der Anstriebsstrang und den spar ich mir ja komplett!

Das Projekt wird sich aber noch über einige Monate hinziehen, auch da das Zeug aus China sicher ne weile braucht bis hier hin...

nic978 · Verfasst am: 21.02.2009, 12:38 • Titel:

Ein sehr interessantes Projekt. Schwer, aber machbar.
Ich würde das auch erstmal über nen Eigenbau realisieren.
Und wenns dann funktioniert auf den E- Maxx übertragen.
Wünsche dir viel Erfolg dabei und natürlich Spaß beim Bauen.
_________________
Gruß, Nico

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

Ausganssituation ist ein gebrauchter Stock (Old-) E-Maxx den ich mir ersteigert habe.
Dex Traxxas EVX Regler ist wohl defekt und 2 der vorderen Stoßdämpfer wurden durch aluminium Dämpfer ersetzt, ansonsten ist alles original.
Der alte ist auch desshalb besser geeignet weil die Spur durch den radnabenmotor deutlich breiter wird, da ist es besser noch nicht die breitere Version zu haben.

Zuerst wird der komplette Antriebsstrang entfernt, da dieser nun nicht mehr benötigt wird.
Habe noch einen getunten zweiten Single-Brushless E-Maxx zum Vergleich der späteren Fahrleistungen.
Es fallen diverse Teile weg, manche Sachen sind sogar doppelt vorhanden weil im getunten Maxx durch RPM oder Alu ersetzt. Wenn jemand Stock-Teile sucht => PN

Ausgangsgewicht:
4006g ohne Akkus
knapp 4800g mit 12s NiMh
knapp 5000g mit 14s NiMh

Im Folgenden mal eine erste Auflistung der wegfallenden Teile und deren Gewicht. Der Maxx ist noch nicht zerlegt aber ich habe vorab schon einige Gewichte von dem anderen E-Maxx bzw. den ersetzten Teilen erfasst (die Planungen für das Projekt laufen schon seit über einem Jahr).

Stufe 1:
-2x Titan Motor: 550g
-1x EVX Regler: 120g
-1x Getriebe: 185g
-1x Schaltservo: 60g(?)
-1x Hauptzahnrad+Slipper+2 Motorritzel+ Motorhalteplatte: ~100g(?)
-2x Centerwellen: ~40g(?)
-4x Antriebswellen: 115g
-2x Differential: ~200g
-4x Stoßdämpfer: ~90g (ist ja jetzt viel leichter, da reichen 4 statt Cool

-4x original reifen: 1330g (ja die sind wirklich so sauschwer)
+4x neue reifen: 760g (um das Mehrgewicht der Radnabenmotoren auszugleichen, 140*73mm statt 143*85mm)
-12s NiMh: 800g

Summe: 2830g gespart

Da das Chassis nur noch als Ablage für die Regler und den Empfänger dient und die A123 sowieso nicht in den Akkuschacht passen denke ich auch über ein einfaches Eigenbau-Chassis nach. Vorder- und Hinterachse müssen nur irgendwie zusammengehalten werden, sonst gibts keine großen Anforderungen mehr dadurch das der Antriebsstrang entfällt, zwei GFK Platten sollten da reichen.
Die Lenkung möchte ich dann auch ersetzen und eine 4WS Lenkung einbauen (Steuerbar über die fernbedienung, nicht dauerhaft). Das lässt sich mit einem Eigenbau-Chassis leichter realisieren. Das folgt aber erst als zweite Stufe, daher hier getrennt aufgelistet.
(Das mit der Skid-Plate hat auch noch den Vorteil das ich die dann in den anderen Maxx einbauen kann, da ist nämlich eine kaputt Wink

)

Stufe 2:
-Chassis+Akkuhalter+Lower braces+Umlenkheben f. Lenkung: ~255g
-2x Skid-Plates: 155g

Das Eigenbau-Chassis wird in der minimalistischen Version voraussichtlich 140g wiegen.
Summe: 270g gespart

Gesamt (Stufe1+2): insgesamt 3100g gespart

3100g, nicht schlecht oder?
Der Maxx wiegt nach dem ausschlachten vorraussichtlich nur noch 1700g Twisted Evil

Allerdings fehlen da noch die Motoren und Regler und der Akku
Die Kalkulation für das dadurch entstehende Gewicht folgt
Obige Zielgewicht-Angabe (3800g) beruht nur auf Stufe 1

Nova1984 · Kiesgruben-King Anmeldedatum: 05.08.2008 Beiträge: 67

Sender und Empfänger reichen zunächst aus, ich brauche nur einen Adapter um alle 4 Regler am selben Empfängeranschluss anschließen zu können.

Regler:
Einen Regler zu finden der gut und günstig ist hat einige Zeit gedauert. dabei sollte es auch ein Car-Regler mit Rückwärtsgang sein.
Am besten geeignet erscheinen mir Momentan die EZRun Regler, die gibts als 18A, 25A, 35A und 60A Version (mittlerweile wohl auch höhere).
Es sind vollwertige Car-Regler und genauso programmierbar wieder teure Car-Regler.
Die 35A Version scheint mir mehr als ausreichend zu sein für meine Zwecke mit 35A Dauer/190A Peak. Hab mich da aber noch nicht endgültig entschieden.
Man kann sogar leicht die Kabel austauschen, was für das Projekt wichtig ist da die Standardkabel wohl zu kurz sind um von allen 4 Rädern zum Akku zu kommen.
Mit 30 Euro auch nicht zu teuer (Die Programmierbox kostet nochmal 7-8 euro)

Motor:
Der Motor muss
a) ein Außenläufer sein
b) von den Abmessungen her passen
c) 125W Dauer bringen
d) Die Drehzahl muss im Bereich 150-600 RPM/V liegen

Letzteres ist das einzige echte Problem, zumindest wenn der Motor nicht 500g aufwärts wiegen soll.
Mein aktueller Favorit ist der Turningy E-Drive 4420/8:
Lastdrehzahl 420 RPM/V
253g
~30 Euro
Der ist zwar sauschwer und bei 6V sind auch nicht mehr als 125W Dauer drin (eigentlich ein 800W Motor), was den motor aber interessant macht sind die rückwärtigen Befestigungslöcher und die 6mm Welle.
Die Radachsen am E-maxx haben auch 6mm, sodass man den Motor einfach reinstecken kann, der nötige Stellring ist auch schon dabei!
Also eifach Motorwelle in die Radlager stecken, Stellring festmachen, 4 Löcher in die Felge bohren und dadurch am Motor festschrauben.
Jetzt muss nur noch das Drehmoment übertragen werden, dazu einfach in die eigentlichen Motorbefestigungsschrauben 4 Schrauben reindrehen, die sollten ziemlich genau den Achsschenken "umklammern", fertig!
In der Praxis wirds sicher nicht ganz so kinderleicht, aber große probleme sehe ich da erstmal nicht.

Das große Fragezeichen ist ob der Motor das mechanisch verkraftet, da kommt ja schon einiges an schlägen auf die Glocke...

An 6V läuft der E-Maxx rechnerisch 66 km/h, daher mehr als 6V kaum sinnvoll machbar.
Vom Gewicht her eigentlich viel zu schwer für 125W, da würde es auch locker ein 150g Motor tun, selbst 100g sollten reichen. Das Problem ist wie gesagt die Drehzahl...

Werde mal noch ein bisschen schauen ob ich einen passenderen Motor finde, ggf. muss ich halt einen Adapter von 4mm oder 5mm Welle auf 6mm Welle suchen oder die Kugellager am Maxx austauschen.
Wenn jemand was entsprechendes findet wäre ich über einen hinweis dankbar.

Werde wohl erstmal nur 2 Regler und Motoren bestellen und als 2WD testen, wenn das klappt kommt anschließend 4WD.

Akku:
Als Akku kommt erstmal nur 2s1p A123 in Frage, habe sowieso einen entsprechenden Akku hier liegen. Später dann 2s2p oder bei entsprechendem Motor 3s1p oder gar 3s2p

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