Samstag, 1. November 2014

Nabendynamo antreiben

Um besser an Schaltungen für Fahrradlampen zu bauen sollte eine Möglichkeit entwickelt werden, einen Nabendynamo anzutreiben. Dieser hat eine etwas eigene Stromquellen Charakteristik und er liefert auch keine schöne Sinusförmige Wechselspannung. Der erste Versuch die Drehzahl nur über den abgebildeten Riemen herab zu setzen funktionierte sehr schlecht, weil der Umschlingungswinkel auf der kleineren Riemenscheibe zu klein ist um das erforderliche Drehmoment zu übertragen. Deswegen sollte ein Stirnradgetriebe gebaut werden, welches den Riementrieb entlastet, also die hohe Drehzahl des Motors stark herabsetzt, so dass die Durchmesser der Riemenscheiben annähernd gleich groß ausfallen können.

Der Motor ist ein viel gebauter Gleichstrom-Bürstenmotor mit einer Nennspannung von 12V. Um diesen in der Drehzahl verändern zu können wurde eine Platine gebaut, welche mittels PWM den mittleren Strom senken kann. Link zur Platine Der Motor nimmt im Anlaufmoment und bei hohen Drehzahlen über 3A auf. So viel Strom konnte mein Labornetzteil nicht liefern, deswegen wurde ein Computer Netzteil nach ATX-Standard umgebaut. Dieses kann bis zu 9A bei 12V liefern. Link zum Umbau des Netzteils

Für das Getriebe wurden zwei Stahlzahnräder mit einem Modul von 1 gekauft. Kleinere hätten es auch getan. Die Zahnräder werden Kraftschlüssig mit einer M3 Madenschraube (Gewindestift mit Innensechskant und Spitze ISO 4027) auf der Welle befestigt. Eine sehr wenig elegante Möglichkeit der Drehmomentenübertragung. Wenn man die Welle anbohrt, so dass die Madenschraube in den gebohrten Kegel greifen kann, geht es deutlich besser. "Quasiformschluss" Die Wellen wurden in Radialrillenkugellagern mit 13mm Außendurchmesser gelagert. Sowohl die Zahnräder als auch die Lager wurden bei Conrad Electronic gekauft.

Ich habe die Lager mit Sicherungsringen auf den Wellen und Unterlegscheiben am Gehäuse gesichert. Besser wäre natürlich diese mit einer Übermaßpassung im Gehäuse festzusetzen. Dazu fehlt mir aber das benötigte Werkzeug. Kleben wäre noch eine Möglichkeit. Dabei besteht aber das Problem, dass man die Lager nicht mehr demontieren kann und das ist bei solchen Bastelarbeiten doch öfter nötig.


Wenn ich das Getriebe nochmal bauen müsste, würde ich die Lager in einem "Lagerbock" einpressen oder einkleben und nur den Bock verschrauben. Am besten noch so, dass man den Lagerbock etwas verschieben kann um das Kopfspiel der Zahnräder nachträglich zu verändern. Ich habe hier eine Zeichnung als Schnittansicht wie ich mir das vorstelle.

Blau ist das Gehäuse dargestellt, gelb das Lager und rot der Lagerbock. Das Lager wird in den Lagerbock eingeklebt oder eingepresst. Der Lagerbock wird mit M3 Innensechskantschrauben angeschraubt. Die Bohrungen im Lagerbock sind groß genug bemessen um diesen in zwei Richtungen zu verschieben.



Mit dem Getriebe ist es nun möglich Geschwindigkeiten zwischen 5 und >43km/h (bezogen auf ein 28" Rad) einzustellen.
Der Riemen wird gespannt, indem das ganze Getriebe mit Kabelbindern vom Nabendynamo weg gezogen wird, so kann sogar nachgestellt werden. Sicherlich nicht sehr schön, funktioniert aber sehr gut.
Insgesamt war es eine gute Übung. Es zeigt sich welche Verbindungen Bastel tauglich sind und welche besser vermieden werden sollten.

Kommentare:

  1. Schickes Projekt Paul, anschaulich und ordentlich Dokumentiert. Kannst du nicht ne Spindel mit Führungschiene fürs spannen anfertigen?

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  2. Gute Idee mit dem Lagerbock!

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