Auto 1

Wie sollte das Auto nun überhaupt aussehen?

Da ich ja schon eine Vorstellung meiner Kurvenscheibe hatte, blieb eigentlich nur eine Konstruktion übrig:

Das Auto braucht zwei Radachsen. Um Gewicht zu sparen habe ich aber ein Dreirad gebaut. Vier Räder erhöhen das Gewicht unnötig. Nur eine Achse und zwei Räder funktionieren bei meinem Konzept nicht, weil die Kurvenscheibe relativ groß wird.

Räder:

Welche Räder sollte ich hierfür verwenden?

Leicht und groß sollten sie sein. Große Räder drehen langsam und reduzieren so den Rollwiderstand.

Sie sollten auch möglichst hart sein. Weiche Räder verformen sich und haben so eine zu große Reibung.

* CDs? würden wahrscheinlich gut funktionieren. Die könnte man noch aussägen und so viel Gewicht sparen.

* Schallplatten? zu schwer, könnten zwar ausgesägt werden, sind dann aber wahrscheinlich immer noch sehr schwer.

* Selbst erstellen? zu ungenau. Die bekomme ich nicht rund.

* Dosenboden? wie bekomme ich da die Achse genau in den Mittelpunkt? Wahrscheinlich zu schwer.

Ich habe dann für mein Vorhaben die idealen Räder gefunden:

leere Spulen von SMD-Gurten. Hier habe ich welche erstanden, die 180mm Durchmesser haben. Für die Räder habe ich dann nur eine Seite der Rolle verwendet. Ein Rad wiegt so gerade mal 10g inkl. eines kleinen Adapters für die Radachse.

Damit konnte ich dann mal einen ersten Versuch machen

Ich habe zwei Räder auf eine Achse gesteckt und eine Schnur aufgewickelt. Da habe ich dann ein Gewicht von ca. 100g hingehängt und siehe da, das Gebilde rollt sehr schön über den Boden.

So habe ich auch mal versucht die Schubkraft zu messen. Ich habe dazu eine Briefwaage hochkant gestellt und "genullt". 

Das Ergebnis der Messung widersprach allerdings deutlich der Berechnung. Da traue ich eher der Berechnung als der hochkant gestellten Waage.

Mit diesen Rädern wollte ich dann ein erstes Versuchsauto bauen. 

Schubkraft sollte gut 1g betragen und es sollte nicht schwerer als 200g sein. Vielleicht sind 100g machbar?

Zurück zur Kurvenscheibe. Nachdem nun ermittelt werden konnte, welche Schubkraft so ein Auto bewegt, konnte die Kurvenscheibe auf die Falle und die benötigte Kraft ausgelegt werden.

Das habe ich wieder mal mit Excel gemacht.

Darin habe ich zuerst die benötigten Hebellängen in den beiden Endstellungen der Feder berechnet.

Da die Federkennlinie einigermaßen linear sein sollte, konnte ich die Kurvenscheibe linear über den Bewegungsbereich auslegen.

D.h. in voll gespanntem Zustand hat sie einen Hebel von z.B. 180mm in der Endlage nur noch z.B. 19mm. Dazwischen verändert sich der Radius linear mit dem Bewegungswinkel der Falle. Ganz einfach war die Konstruktion der Kurvenscheibe dann aber doch nicht. Der Hebelarm ist ja immer der rechtwinklige Abstand der Schnur von der Drehachse. Es mussten also Tangenten an immer größer werdende Kreise gelegt werden und die Winkel zum Achsenmittelpunkt immer verändert werden.

Ich habe mich dazu entschieden nur 10 Stufen einzubauen. Mehr Stufen würden zwar die Schnur-Kraft gleichmäßiger über den Bewegungsablauf machen, bringt aber meiner Meinung nach nicht mehr so viele Vorteile.

Mit meiner Excel-Tabelle wollte ich dann ausrechnen, wie weit das Auto dann wohl fahren würde.

Das ist mit dem sich ändernden Radius nicht ganz einfach. Also habe ich den mittleren Radius ermittelt und damit über den Winkelbereich der Feder den zurückgelegten Weg berechnen. Damit sollte das erste Auto schon mal auf ca. 40m kommen.

Für ein erstes Konzept schon gar nicht so schlecht. 

Die Räder sind ja bereits ausgewählt. Aber es stellte sich nun die Frage, wie man einen sinnvollen Rahmen für das Auto baut.

Wie sollte das Auto möglichst leicht und trotzdem so stabil sein, dass mein Sohn es zum Wettbewerb bringen kann?

Da fiel mir mein erster Hallen-Flieger ein. Den hatte ich aus Depron gebaut.

Depron ist ein aufgeschäumter Kunststoff, der sehr genau gearbeitet ist, sehr leicht, aber trotzdem stabil ist.

Eine ganze Platte 580 x 795 x 2 (mm) wiegt gerade mal 56g

Das Material lässt sich leicht mit einem scharfen Messer zuschneiden und mit Sekundenkleber kleben.

Daraus habe ich dann das erste Test-Auto gebaut.

Alle Räder laufen in Kugellagern mit 1,5mm Innendurchmesser. Diese Lager sind erstaunlich gut hergestellt. Sie kosten nicht viel und reduzieren die Reibung der Achsen enorm.

Gesamt-Gewicht am Ende: 106g, davon hat die Mausefalle alleine schon 37g. 

Da ich keine Möglichkeit habe, das Auto 40m weit fahren zu lassen, habe ich nur die beiden Endstellungen getestet.

Fährt das Auto voll aufgezogen und fährt es, wenn die Feder nahezu entspannt ist? in beiden Fällen fährt das Auto problemlos. Es wird sogar recht schnell, so dass ich mich entschieden habe die Schnur nicht fest mit der Radachse zu verbinden, sondern nur mit einer Schlaufe einzuhängen. So kann sich die Schnur am Ende aushängen und das Auto seine Restenergie nutzen und ausrollen. Vielleicht sind so ja über 50m drin?

Damit das Auto geradeaus fährt, habe ich aus Balsaholz eine Achsaufnahme für die Vorderachse gebaut, mit der die Fahrtrichtung feineingestellt werden kann. 

Auf dieser Basis werden wir, besser mein Sohn, ein zweites Auto für den Wettbewerb bauen.

Das Antriebskonzept bleibt gleich, aber der Rahmen wird wohl anders aussehen.