Wakeboard Winch

Hier geht es um den Bau einer DIY Selbstbau Wakeboard Winch mit Verbrennungsmotor. Das System ist relativ simple und verlangt nicht viele Komponenten, dafür etwas getüftel. In der Regel hat sich wohl folgendes durchgesetzt.

Motor + Drehmomentwandler + Kettenuntersetzung + Trommel.

MotorSystem:
13PS/9,5KW  4-Takt, 1 Zylinder mit 1″ Welle (25,4mm) der Wellendurchmesser ist wichtig da sonst die TAV2 Kupplung nicht passt. Das Gewinde in der Welle ist ein 3/8″ 24UNF-28mm Gewinde.

Getriebe:
TAV2-30 torque converter (Drehmomentwandler) 1″. Anders als oft im Internet zu lesen passte das kleine #40/41P 10 Zähne Ritzel bei uns leider nicht zu einer 428er Kette. Der Rollenabstand (P) ist bei allen identisch mit 12,7mm (1/2″). Der Durchmesser der Rollen aber unterschiedlich:IMG-20160716-WA0009

#40, d = 7,9375mm, b1 = 7,9375mm [5/16″]
#41, d = 7,7724mm, b1 = 6,35mm [1/4″]
420er, d = 7,75mm, b1 = 6,35mm [1/4″]
428er, d = 8,51mm, b1 = 7,9375mm [5/16″]
d = Rollendurchmesser, b1 = Kettenbreite innen.

Die 428er Kette läuft auf dem #40/41P Ritzel bei uns überhaupt nicht rund, dazu ist der Bund etwas schmal und die Glieder stoßen an Verbindungselemente an der Riemenscheibe vom TAV. Wir haben ein Ritzel selbst hergestellt, es gibt aber auch fertige Ritzel für 1/2 x 5/16 Ketten die umgearbeitet werden können. Ritzel Bohrung D = 16mm, 5x5mm Passfeder nut. Die 420er Ketten könnten auf dem #40/41P 10 Zähne Ritzel aber auch laufen.

Der TAV2 Wandler besitzt ein CVT Getriebe mit einer Übersetzung von 2,7:1 bis 0.9:1, untersetzt also beim Start und übersetzt mit 10%. Das Getriebe als Replica bekommt man in den USA für ~130€ über Ebay International Shipping bei einigen Händlern, damit ist Zoll schon erledigt!

TAV 2 Zeichnungen, TAV 2 Handbuch, Aufnahmebohrung D = 7,9375mm, Lochkreise D = 92,075mm (6,5 PS) und D = 127mm (13 PS), man muss schauen das diese zum Motor passen.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d7/GearBoxRotRotVar.gif

Wikipedia

Um die Kräfte und Geschwindigkeiten zu errechnen gibt es hier ein kleines tool.

Winch berechnungs tool bitte nur dir roten Felder verändern!

Weitere Komponenten:
428 Kettenblatt 40 – 54 Zähne (Zähnezahl nach Berechnung)
428 Kette
Fahrrad Scheibenbremse 180mm
2 Stk. Flanschlager je nach Aufbau
Seilmaul / Seilführung ATV
Gaszug
Griff für die Montage der Bedienelemente
300m 3mm Dynema Seil + Griff
Flansch für Trommel und Kettenblatt

Drehteile:
Welle aus einem Höherwertigen Maschinenbaustahl
Flansch für Bremsscheibe
Streben für die Trommel
Ritzel

Laserteile:
Seitenteile der Trommel
Motor Platte mit Langlöchern
Platte für die Seilführung

Frästeile:
Bremssattel Aufnahme
Gaszug Aufnahme

Die Wellenbelastung ist je nach Aufbau nicht zu unterschätzen, in der Kalkulation wird das Biegemoment nur über das Torsionsmoment und den Hebel der Trommel errechnet. Es wirkt aber Zusätzlich noch der Hebel des Ritzels, je nach aufbau können dort Werte erreicht werden bei der zum Beispiel eine 30mm Welle aus Baustahl nicht ausreicht. Zu empfehlen ist eine Variante (links) in der die Kräfte entgegen sinnig verlaufen. Das ergibt sich eigentlich automatisch wenn der Motor hinter der Trommel sitzt.Mechanik

Im Maschinenbau ist es üblich die Teile nicht überbestimmt zu betreiben. Bedeutet man hat eine Los / Festlager Konstruktion. Gleiches gilt für die Trommel, die Welle verzieht sich beim einleiten des Torsionsmomentes über die Breite der Trommel. Bedeutet das die Streben „locker“ an den Seitenteilen Montiert werden sollten damit darüber kein Drehmoment übertragen wird.

Trommel:
Um die Geschwindigkeit „einzustellen“ kann man unterschiedliche und Teilbare Kettenblätter verwenden. Der andere Weg ist die Veränderung des Trommeldurchmessers. Das Kettenblatt wechseln ist der schnellere und elegantere weg, es spricht aber nichts dagegen die Trommel so zu Designen das man die Möglichkeit hat auch den Trommel Durchmesser zu verändern. Mit dieser Trommel und 41-54er Blättern sind Geschwindigkeiten von max. 21km/h – 55km/h theoretisch möglich. Das Trommel Seitenteil wird auf eine Go Kart Kettenblatt aufmahne geschraubt, die 116mm können bei Laserteilen etwas knapp sein, die Nabe lies sich aber einfach einpressen. Die Bohrungen in der Go Kart Nabe zur Passfeder sind leider nicht wie in den Zeichnungen ganz Umschlagsgleich, das führt zu einer leichten Verwindung der Streben, bei uns passte es trotzdem ganz gut.

Scheibenbremse:
Hier
gibt es den Standard für die Fahrrad Scheibenbremsaufnahme (180mm), leider kommt man damit nicht sonderlich weit da einige angaben nicht vollständig sind. Wir hab die angaben mal übernommen und im CAD die X/Y Angaben ergänzt für den IS2000 Standard.

Der Lochkreisdurchmesser der Scheiben Bohrungen beträgt meist 44mm (M5), wobei max. eine 34mm Welle durch die Scheibe passt. Wir hab eine Glocke für die Bremsscheibe gedreht in die ein Spannsatz 30/55 kommt. Die Wellen sind meist h9, die Glocke hat noch ein 30mm J6 Bohrung damit sie gut auf der Welle sitzt und der Spannsatz nicht auf Biegung belastet wird.

TAV2 Montage:
Bei der Montage ist darauf zu achten das der Riemen die korrekte Laufrichtung hat. Der Riemen besitzt eine „flache“ (flat side) und eine angewinkelte Seite, die flache muss Richtung Motor zeigen. Bei den „kleinen“ mit 3/4″ Nabe muss auf das Antriebsrad noch ein Bronze Ring, dieser gleicht wohl den Durchmesser von 3/4″ zur 1″ Nabe aus. In der Zeichnung Teil (8) bushing bronze (not used on TAV2-100) ; TAV2-100 = 1″ bore.

Wir mussten Teil 3, 10 und 11 des Konverters Nachbearbeiten oder neu machen damit der Antrieb richtig auf die Welle passt. Bei der Riemenscheibe (10), lief etwas gravierend falsch, da wurde nicht genug von der Passfeder abgedreht, der Freiraum wurde aber benötigt. (3) und (11) mussten für die Welle angepasst werden, die Pilot Scheibe (3) Taucht nun 4mm anstatt 8mm in die Nabe, Bohrung für die Schraube 9,5mm, der Distanzring (11) ist 7mm Breit. Das alles muss aber insgesamt zum, eventuell neuen, Ritzel passen.

Mechanik Test:

First run:

Motor Tuning:
Die Motoren sind meistens Honda replicas mit einer Drehzahlregelung (governor system) über ein Gestänge. Im Antriebsblock sitzt dafür ein Zahnrad mit einem Fliehkraft-System als Geber. Das ganze kann man umgehen und direkt auf die Drosselklappe gehen wenn einem das Drehzahl verhalten missfällt. Bei uns funktioniert es aber ohne den Umbau auch sehr gut, einzig die Max Drehzahl Begrenzung mussten wir etwas anheben.

Eine sehr gute Beschreibung bei YouTube vom User Shen Performance:

Part 1, ausbau des Fliehkraft Gebers:

Part 2, umbau auf die Drosselklappe:

Es sollte aber auch kein Problem sein den Geber / Zahnrad drin zu lassen, den „inneren“ hebel würde wir aber weiterhin mit einer Feder belasten. Dabei ist daran zu denken das es jetzt keine Drehzahlbegrenzung gibt und die Garantie / Gewährleistung natürlich erlischt.


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