United mobility wielophanging

United mobility wielophanging

In opdracht van: RDM Centre of Expertise, Community of Practice Future Mobility Naar een idee van Auke Hoekstra Groep: wielophanging Auteurs Marc Aben Dennis Barneveld René van den Berkmortel Hein Jansen

Titelpagina Marc Aben Dennis Barneveld René van den Berkmortel Hein Jansen

studentnr: 2209707 2196975 2186592 2199951

Klas:

A7A1

Email: [email protected] [email protected] [email protected] [email protected]

Opleidingsinstituut: Fontys Hogeschool Automotive Horsten 10, gebouw H4 5612 AX EINDHOVEN 08850 71688 Begeleider: F. van de Weijdeven 08850 81019 [email protected] Opdracht gevende organisatie: RDM Centre of Expertise, Community of Practice Future Mobility Heijplaatstraat 23 3089 JB Rotterdam Nederland Roeland Hogt 010 794 4897 [email protected] Opdrachtgever: Auke hoekstra 0651614294 [email protected]

Inleverdatum: Plaats:

21-01-2016 Eindhoven

Voorwoord Dit project is een vervolg op een eerder gestart onderzoek uitgevoerd door studenten van de hogeschool Rotterdam. Het vraagstuk vanuit de opdrachtgever luidt als volgt: Ontwerp een ultra zuinig en spannend tweepersoons voertuig voor (inter)stedelijk vervoer dat op termijn als autonoom voertuig onderdeel deel kan uitmaken van een coöperatief mobiliteitssysteem (vervoer naar wens). Bij dit voertuig moet er gekeken worden naar alternatieve brandstoffen of aandrijvingen. Dit door de toenemende schaarste van fossiele brandstoffen. Daarnaast zou dit voertuig minder belastend voor het milieu moeten zijn. Het voertuig zal vooral toegepast worden in stedelijk gebied. Uit het eerder gestarte vooronderzoek is naar voren gekomen dat een elektrische aandrijving het beste binnen dit concept zou passen. Dit heeft enkele voordelen zoals een redelijk constant koppel van de elektromotor. Ook is er geen directe emissie bij het rijden met het voertuig. Nadelen van een elektrische aandrijving zijn het gewicht van het accu pakket en de beperkte actieradius. In week 5 van onze organieke opdracht (de tweewieler voorzien van elektrische aandrijving) is besloten dat de ontwikkeling van de tweewieler niet door gaat en alleen door te gaan met de driewieler. Wij als groep hebben aangegeven de ontwikkeling van de voor- en achterwielophanging op ons te nemen.

Inhoud Voorwoord .............................................................................................................................................. 3 Samenvatting........................................................................................................................................... 6 2. Opdrachtomschrijving ......................................................................................................................... 7 2.1 Doelstellingen ................................................................................................................................ 7 2.2 Probleemstelling............................................................................................................................ 7 2.3 Hoofdvraag .................................................................................................................................... 7 2.4 Deelvraag....................................................................................................................................... 7 3. Pakket van Eisen .................................................................................................................................. 8 3.1 Wetgeving...................................................................................................................................... 8 4. Onderzoek ........................................................................................................................................... 9 5. Concepten ......................................................................................................................................... 10 5.1 Concept 1..................................................................................................................................... 10 5.2 Concept 2..................................................................................................................................... 10 5.3 Concept 3..................................................................................................................................... 11 6. Conceptkeuze .................................................................................................................................... 12 6.1 Achterwielophanging .................................................................................................................. 14 7. Detaillering ........................................................................................................................................ 15 7.1 Band............................................................................................................................................. 15 7.2 Velg .............................................................................................................................................. 15 7.3 Geometrie.................................................................................................................................... 16 7.4 Vrijheidsgraden wielgeleiding en fusee ...................................................................................... 17 7.5 Fusee ........................................................................................................................................... 19 7.6 Remsysteem ................................................................................................................................ 21 7.7 Bepaling draagarm constructie ................................................................................................... 22 7.7 Veersysteem ................................................................................................................................ 25 7.8 Stuurhuis...................................................................................................................................... 26 8. Concepttoetsing ................................................................................................................................ 29 8.1 Pakket van eisen .......................................................................................................................... 29 8.2 Wensen........................................................................................................................................ 30 10. Aanbevelingen ................................................................................................................................. 31 Bibliografie ............................................................................................................................................ 32 Bijlage 1 RDW-wetgeving ...................................................................................................................... 33 Bijlage 2 Functieboom ........................................................................................................................... 35

Bijlage 3 concepten ............................................................................................................................... 38 Concepten Marc ................................................................................................................................ 38 Concept 1....................................................................................................................................... 38 Concept 2....................................................................................................................................... 39 Concepten Hein ................................................................................................................................. 40 Concept 3....................................................................................................................................... 40 Concept 4....................................................................................................................................... 41 Concepten René ................................................................................................................................ 42 Concept 5....................................................................................................................................... 42 Concept 6....................................................................................................................................... 43 Bijlage 4 berekening maximale versnellingskrachten ........................................................................... 44 Bijlage 5 Keuze matrix voorwielophanging ........................................................................................... 47 Bijlage 6 Keuze matrix achterwielophanging ........................................................................................ 48 Bijlage 7 Banden matrix......................................................................................................................... 49 Bijlage 8 Gegevens en berekeningen remmen...................................................................................... 51 Bijlage 9 Krachtberekening scharnierpunten ........................................................................................ 52 Bijlage 10 Sterkte analyse...................................................................................................................... 54 Bijlage 11 hoekverdraaiing .................................................................................................................... 56 Bijlage 13 Morfologischekaart ............................................................................................................... 59 Bijlage 14 Veersystemen ....................................................................................................................... 60 Bijlage 15 Berekende vrijheidsgraden ................................................................................................... 62 Bijlage 16 achterwielophanging onderzoek .......................................................................................... 63 Bijlage 17 Voorwielophanging onderzoek ............................................................................................. 67 Bijlage 18 Balljoint specificaties ............................................................................................................ 68 Bijlage 19 Fusee specificaties ................................................................................................................ 69 Bijlage 20 2D Tekeningen ...................................................................................................................... 72 Bijlage 21 Stuklijst.................................................................................................................................. 81

Samenvatting Alternatieve brandstof. Twee woorden met een hoog ethisch gehalte dat al sinds de jaren 60 een rol speelt in de huidige samenleving. Met de komst van volledig elektrische personenauto`s wordt de vraag naar een voertuig voor (inter)stedelijkverkeer alsmaar groter. Deze vraag wordt beantwoord door een initiatief vanuit Auke Hoekstra in samenwerking met diverse hogescholen alsmede de Hogeschool Rotterdam en Fontys. De doelstelling van dit project is het realiseren van een tweepersoons-, ultra zuinig voertuig dat gebruikt kan worden in een toekomstig autonoom mobiliteitssysteem. Door de schaal van het project is het ontwerp in teams opgedeeld waarin dit verslag het onderdeel wielophanging behandeld. Door een pragmatische aanpak hebben de vier teamleden een grote bijdragen geleverd aan het ontwerp. Met behulp van een diepgaand onderzoek in zowel literatuur als gedachtewisselingen met professionals zoals Wiet Huidekoper is een juiste fundering gelegd voor de start van een conceptstudie. Door een strakke communicatie tussen opdrachtgever en ontwerpteam is met gebruikmaking van diverse keuzematrixen tot een concept gekozen dat voldoet aan de vooraf gestelde eisen. Met een prototype als doel, is de keuze gevallen op een dubbelwishbone ophanging met pushrod systeem. De ontwerp keuze is voornamelijk gebaseerd op gewicht en de grote wens voor een aerodynamisch ontwerp. Door een compromis te maken in ‘plug and play’ systemen zoals het gebruik van kitcar onderdelen als wel in composietmaterialen zoals carbon, heeft het gekozen systeem een hoge toepasbaarheid met een indrukwekkend design. Uit de oplevering van het project zijn 3D modellen, 2D tekeningen, een stuklijst en leveranciers die overgenomen kunnen worden voor de bouw van het project, tot stand gekomen. De gekozen onderdelen zoals stuurhuis, fusee en remsysteem hebben als voordeel dat een verkortende werking op ontwerp en bouwtijd gecreëerd wordt. Een nadeel is echter de onzekere en niet bekende maten van enkele onderdelen waardoor er kleine onzekerheden in het ontwerp kunnen zitten. Deze kunnen opgelost worden bij ontvangst van de onderdelen. Naast de ‘plug and play’ onderdelen zijn de zelf ontworpen onderdelen door een sterkte analyse onderzoek gehaald om de veiligheid te garanderen. Dit document geeft een houvast voor de bouwfase met uitzondering op de achterzijde van het ontwerp.

2. Opdrachtomschrijving In dit hoofdstuk wordt de opdracht en de doelstelling van het project toegelicht.

2.1 Doelstellingen Binnen een periode van 15 weken een uitgewerkt concept van een voor- en om driewielige voertuig te dragen. Het opgeleverde resultaat moet voldoen aan de vooraf gestelde eisen en wensen. Gewenste status einde semester: Een uitgewerkt ontwerp ‘principle solutions’ geïntegreerd in het complete voertuig (3D CAD) zodat componenten besteld kunnen worden en onderdelen gefabriceerd kunnen worden in het voorjaar 2016.

2.2 Probleemstelling Om de doelstelling te bereiken is een hoofdvraag geformuleerd. Om deze hoofdvraag beter te kunnen beantwoorden, zijn er enkele deel vragen geformuleerd. Hoofddoel (PRO06 2015) Het opleveren van een tweepersoons-, ultra zuinig voertuig ontwerp dat gebruikt kan worden in een toekomstig autonoom mobiliteitssysteem.

2.3 Hoofdvraag Wat is de beste constructieve oplossing voor de wielophanging van de UM-driewieler?

2.4 Deelvraag Welke functies zijn er nodig voor de ophanging? In hoeverre is het vooronderzoek bruikbaar? Hoe ziet de ophanging van soortgelijke voertuigen er uit? Welke componenten zijn benodigd? Stuklijst Waar bevinden de hardpoints zich t.b.v. de ophanging (frame)? Welke ruimte is benodigd t.b.v. de ophanging (body) Wat is de meest optimale configuratie voor de gekozen componenten? Welke overige gegevens moeten er gecommuniceerd worden met de andere teams? Hoe past de wielophanging binnen de huidige wetgeving? Wat is het gewenste rijgedrag en kunnen we dit realiseren?

3. Pakket van Eisen Het pakket van eisen is een belangrijke tool om een juiste afstemming te krijgen tussen opdrachtgever en het engineering team. Het Pakket van eisen is in de loop van het project geëvalueerd tot de staat waarin het nu verkeerd door een wekelijkse conference call te houden met de opdrachtgever en de verschillende engineering teams. De volgende eisen en wensen zijn een gevolg van de genoemde besprekingen. Wensen opdrachtgever   

Sportief ‘fun to drive’ is de insteek van het project Het voertuig moet toelaatbaar zijn voor de snelweg en binnenstedelijk verkeer. Het voertuig moet dus goedgekeurd worden door de RDW Een lage luchtweerstand

Eisen opdrachtgever   

Volgens de aangeleverde hardpoints dient een pushrod-systeem gebruik te worden De voorste twee wielen moeten zich ten minste 20 cm buiten de body begeven wegens aerodynamische voorkeuren Maximale afmeting van het voertuig: 4x2x2,5 meter (lxbxh)

Technische eisen opgesteld door engineering team       

Wielgeleiding + wiellager + stuurheugel moet over drie vrijheidsgraden beschikken. Gekozen banden moeten over een E-keurmerk beschikken De wielophanging moet de vastgestelde loadcase van 3,65 G (verticaal)kunnen verdragen. Het fusee zal in rustpositie een verticale veerweg moeten hebben van min. 5 centimeter Het remsysteem moet de opgewekte warmte door remenergie van 150 km/h tot stilstand kunnen absorberen Het remsysteem moet de wettelijk vastgelegde remvertraging van 5 m/s2 kunnen behalen De remklauw + schijf moet binnen de beschikbare ruimte passen (velg)

Technische wensen opgesteld door engineering team 

Een gestandaardiseerd remsysteem (zodat het snel te implementeren is)

3.1 Wetgeving Voor de goedkeuring van het United Mobility voertuig zal aan de wetgeving voldaan moeten worden. Door de grote van het project zijn niet alle wettelijke eisen direct overgenomen in het PVE, simpelweg omdat het niet mogelijk is om in de beschikbare tijd de opgeleverde producten te toetsen aan de eisen. Volgens het RDW zal voldaan moeten worden aan de individuele goedkeuring voor een voertuig uit de L5e klasse. Deze eisen zijn vastgesteld in de regeling tot uitvoering de hoofdstukken III en VI van de Wegenverkeerswet 1994. Aan de wielophanging zijn niet veel eisen gesteld maar er is wel een test beschreven die bepaalt of de wielophanging voldoet. Bijlage 1 , geeft de wettelijke eisen van het remsysteem en wielophanging weer.

4. Onderzoek Om tot een gedecideerd onderzoek te komen is vooraf bepaald wat en hoe er onderzocht moet worden, hieronder is beschreven hoe te werk is gegaan. Gedurende dit project is eerst onderzoek gedaan naar verschillende vergelijkbare voertuigen als het te ontwikkelen voertuig. Vervolgens is onderzocht wat voor voor- en achterwielophanging bij deze voertuigen toegepast worden. Ook is er gekeken naar systemen die bij andere soorten voertuigen toegepast worden. Het volledige onderzoek van de voorwielophanging staat in Bijlage 17 Voorwielophanging onderzoek. Het onderzoek naar de achterwielophanging staat in Bijlage 16 achterwielophanging onderzoek Vervolgens is er aan de hand van een functieboom onderzocht wat eventuele oplossingen zouden zijn voor de verschillende functies. De genoemde functieboom is weergegeven in Bijlage 2 Functieboom. Aan de hand van de functieboom is een morfologische kaart opgesteld, zoals weergegeven in Bijlage 13 Morfologischekaart. Aan de hand van deze morfologische kaart zijn enkele concepten opgesteld. De concepten zijn weergegeven in Bijlage 3 concepten. Bij deze concepten is er onderzoek gedaan naar de haalbaarheid om verschillende componenten samen te voegen in een systeem.

5. Concepten Na een gevarieerd onderzoek zijn er drie hoofd concepten gekozen voor de voor en achterwiel ophanging. Met elk de voor en nadelen zijn in de volgende paragraaf de verschillende drie concepten in schetsvorm getekend. De schetsen van deze en overige concepten zijn weergegeven in Bijlage 3 .

5.1 Concept 1

Voorwielophanging: Door de getoonde constructie heeft het frame de meeste sterkte midden onder het frame nodig. Dit heeft een positief effect op de wegligging doordat de zwaartekracht lager in het voertuig ligt. Het nadeel is echter de grote van het moment wat rechtstreeks op het frame en schokbrekers wordt doorgevoerd. Dit vereist een zwaardere constructie doordat de arm relatief lang is ten opzichte van het frame. Tevens de schokbrekers zullen zwaarder worden uitgevoerd wat een negatief gevolg geeft. Achterwielophanging: Als achteras is er een swingarm gekozen welke met een pushrod en rocker systeem waardoor het plaatsen van een veerdemper ergens anders mogelijk maakt. Mede hierdoor is het onaf geveerd gewicht lager omdat de schokbreker niet aan de op en neer gaande beweging bijdraagt. Door de complexiteit heeft dit concept toch een groot nadeel. De ruimte is beschikbaar om een conventioneel systeem te plaatsen waardoor overbodige complexiteit niet de eerste keuze zal zijn

5.2 Concept 2

Voorwielophanging: Bij dit concept is er gekozen voor een double wishbone principe als voorwielophanging. De onderste draagarm wordt ondersteund door een bladveer waardoor de onderste draagarm lichter kan worden uitgevoerd. Een voordeel hiervan is het ontbreken van een veer/demper systeem waardoor een lichtere schokbreker gekozen kan worden. Dit systeem is echter onbekend waardoor handberekeningen niet tot nauwelijks kunnen worden uitgevoerd. Achterwielophanging: Dit systeem wordt vooral bij zijspanracers gebruikt door zijn goede wegligging. Door een korte draaicirkel zoals te zien is in bovenstaande afbeelding is een zeer laag onaf geveerd gewicht mogelijk. Echter door dit voordeel is het nadeel een kleine veerweg wat het comfort tegen zal werken. Omdat het concept bedacht is voor woon/werkverkeer zal deze constructie niet de voorkeur hebben.

5.3 Concept 3

Voorwielophanging: Door de keuze van een double wishbone met pushrod behoud je een optimale balans tussen aerodynamica en wegligging. Door het sportieve gedrag is de wens behaald alsmede een lage luchtweerstand. Dit systeem is algeheel bekend in sportieve wagens zoals het automerk Donkervoort alsook de motorsport waardoor onderdelen relatief gemakkelijk te bestellen zijn bij diverse leveranciers. Achterwielophanging: Door het huidig frame is een conventioneel systeem toepasbaar. Doordat de body om het geheel zit hoeft geen rekening gehouden te worden met het aerodynamisch aspect. Hierdoor kan gekeken worden naar gewicht, constructie en wegligging/comfort. Om de kosten te drukken en het systeem niet te complex te maken is voor dit concept een conventionele motorophanging gekozen. De simpliciteit van dit systeem is een sterk punt mede door de leverbaarheid van de gekozen componenten. De vering is af te stemmen op het gewenste comfort en rijgedrag waardoor ook dit aspect is meegerekend.

6. Conceptkeuze De concept keuze is in groepsverband tot stand gekomen na een uitgebreid gesprek te hebben gehad met de opdrachtgever. Alle wensen zijn genoteerd met de bijbehorende waardes die de opdrachtgever aan alle specifieke wensen heeft gehangen. Wanneer deze wensen met de concepten zijn geïntegreerd komt een duidelijk beeld naar voren in welk concept de meeste potentie zit. De genoemde wensen met de waardes die er aan zijn geplaatst in overleg met het hele team zijn:       

Beste aerodynamica 10 Toepasbaarheid 6 Comfort 5 Kosten 2 Veerweg 3 Wegligging 8 Onafgeveerd gewicht 8

Met deze wensen is een matrix gemaakt die in

Bijlage 5 Keuze matrix voorwielophanging afgebeeld is. Het resultaat van deze matrix is als volgt: Totaal 141 151 123 130 100 136

DW push rod DW pull rod DW without rocker Mcpherson Starre as Dwars geplaatste bladveer

De dubbel wishbone met pullrod heeft het meest aantal punten gescoord in de matrix voornamelijk door de beste aerodynamica en wegligging. Wegligging is voor de werkgever van groot belang doordat het voertuig de ‘fun to drive’ factor moet hebben. Naast deze eigenschap is het creëren van een zo zuinig mogelijk voertuig, de aerodynamica essentieel. Met behulp van een gestroomlijnd pullrod systeem kan dit worden gecreëerd. De doorslag van een push of pullrod heeft de toepasbaarheid een rol gespeeld. De push rod heeft een groot voordeel wegens de ruimte boven in het frame wat in tegenstelling tot een pullrod de ruimte niet beschikbaar is vanwege de voeten van de bestuurder.

13 | P a g i n a

6.1 Achterwielophanging Om tot het beste concept te komen is er een keuzematrix opgesteld met de verschillende achterwielophanging types die uit het onderzoek van Bijlage 16 achterwielophanging onderzoek naar voren zijn gekomen. Vervolgens zijn deze getoetst aan de volgende punten en weegfactoren: Comfort Stabiliteit Toepasbaarheid Kosten Veerweg Wegligging Onafgeveerd gewicht Maakbaarheid

5 9 6 3 5 10 8 2 Tabel 1 Uitkomst keuzematrix achterwielophanging

152 Twin shock (regular swingarm) 173 Mono shock (regular swingarm) 151 Mono shock single sided swingarm 118 Mono shock Cardan Uit de keuze matrix komt de mono shock als beste naar voren. Echter is er uiteindelijk in overleg met het team dat de aandrijving ontwerpen gekozen voor een Twin shock. Dit omdat de elektromotor op de achterbrug geplaatst zal worden. Met een mono shock is hier niet voldoende ruimte voor. Er is aangegeven dat het plaatsen van de motor op de achterbrug, nadelig is voor het onafgeveerd gewicht. Deze keuze zal invloed hebben op het comfort. Echter bood dit het team van de aandrijving veel voordelen dus hebben wij hier uiteindelijk mee ingestemd. Om het team van de aandrijving aan te geven hoeveel ruimte er beschikbaar is voor het plaatsen van de motor is er een frame getekend voor de achterwielophanging. Zie onderstaand figuur Hier moeten nog een naaf en dempers bij gekozen/ontworpen worden.

Het ontwerpen van een naaf en dempers is een klus die veel onderzoek en tijd vergt. Daarom is besloten dat door tijdgebrek de achterwielophanging niet verder uitgewerkt zal worden. Zoals in bijlage 4 aangegeven is er in het onderzoek uitgevoerd door Hogeschool Rotterdam Automotive gebleken dat het toepassen van een Can-Am Roadster Spyder een goede optie is. Een tweede optie die open staat is het gebruiken en uitwerken van het bovenstaand frame. Het frame is ontworpen op de juiste wielbasis en bandbreedte. Een wielnaaf, dempers en sterkte berekeningen voor het frame moeten dan nog verder uitgewerkt worden.

14 | P a g i n a

7. Detaillering Met een gekozen concept is de start van de detaillering fase ingeluid. In de beginfase van het project is er overlegd met onder andere, ontwerper van raceauto’s, Wiet Huidekoper waaruit het advies is gekomen dat bij het ontwikkelen van een wielophanging, te beginnen bij de banden en vanuit daarop te bouwen richting het chassis. Deze rode draad is terug te vinden in de volgende sub paragrafen.

7.1 Band Om een zuinig voertuig te maken is er onderzoek gedaan naar banden met een lage rolweerstand. Tijdens het onderzoek is het duidelijk geworden dat bandenfabrikanten nauwelijks tot geen informatie vrijgeven met betrekking tot rolweerstanden. Bandenfabrikanten geven doorgaans aan dat hun banden een x aantal procenten zuiniger zijn dan een conventionele band. Aangezien dit geen harde getallen zijn kunnen we dit niet meenemen in de matrix. Wel zijn er testverslagen van verschillende instanties te vinden die verschillende banden op één voertuig testen. Door middel van deze tests; informatie van de opdrachtgever; informatie van STE en praktijkvoorbeelden is de conclusie onderbouwd. Naast de rolweerstanden is er gekeken naar de afmeting, de wielload en de maximale snelheid. De banden moeten uiteraard een EG/ECE –typegoedkeuring hebben. (rtuvell, 2015) (Tuvell, 2009) Uit Bijlage 7 Banden matrix blijkt dat de banden van een Twizy (Conti.eContact) en de banden van het Solar Team Eindhoven (schwalbe) niet toegepast kunnen worden door de te lage maximale snelheid. Door een afweging te maken tussen de bandbreedte, de load en snelheid kom je uit op de Michelin Energy Saver A/S 115/80 R15 68T. Deze band kan de load en snelheid aan van het voertuig en het contactvlak is kleiner dan de overige banden waardoor theoretisch gezien de rolweerstand daalt. Aangezien deze band op de VW XL1 (het zuinigste productievoertuig ter wereld) wordt toegepast blijkt dat dit een succesvol beproefde band is.

7.2 Velg Naast de band is tevens naar de velg gekeken en is de keuze gevallen op een velg met de volgende waardes: diameter breedte gaten steek

15 4,5j 4 86

inch mm

naafdiameter ET

66,7 61

mm mm

Tabel 2 Velg gegevens

Door de keuze om een bestaand systeem zoals de Triumph fusee te implementeren in het voertuig zijn er een aantal vooraf bepaalde geometrie lijnen verschoven. Een voorbeeld is de schuurstraal wat de hoogteverandering bij het insturen en de rechtuit stabiliteit bepaald. Om dit te compenseren is er een ET-waarde van 61 benodigd om een positieve schuurstraal van 1 mm te verkrijgen. Er zijn tal van bedrijven waarin velgen worden gemaakt zowel staal als aluminium waardoor er in de volgende fase door het bestuur een keuze gemaakt moet worden naar welke partner de voorkeur gaat met het oog op design.

15 | P a g i n a

7.3 Geometrie De geometrie van een auto is met al zijn factoren een systeem die altijd met compromissen werkt. Om deze factoren beter te kunnen begrijpen is het toewijzen van functies essentieel. In een geometrie zitten de volgende componenten met de toegewezen functies: -Draagarmen De verbinding tussen het vaste chassis en het fusee wordt gedaan door de koppelingen in deze kinematische keten -Push-rod De verbinding van wieldrager naar het mechanisme wat de schokdemping realiseert -Fusee Het wiel dragen en doorvoeren van krachten alsook het plaatsen van het remsysteem -Stuur mechanisme Het latensturen van de wiel assemblage Om al deze functies samen te stellen en een optima te kunnen bereiken zal er met verschillende factoren rekening gehouden moeten worden. Deze lijst is als volgt: Bepaling van het zwaartepunt, hoogte van het rolcentrum, jacking effect, camber verandering, caster verandering, tire scrub, bepaling van het duikcentrum, gewichtstransfer, Anti-dive en anti-lift. Hierbij zijn de basis effecten zoals het Ackerman principe buiten beschouwing gelaten. Niet alle factoren kunnen in dit verslag worden uitgelegd. De grootste factoren waar het team rekening mee heeft gehouden is de schuurstraal, rolcentrum, zwaartepunt en camber/camber verandering. In Figuur 1 is een schematische weergave gemaakt wat aanpasbaar is en waarin de hardpoints zijn geïmplementeerd.

Figuur 1 Schematische weergave

Met de gegeven hardpoints is een compromis gemaakt uit de genoemde factoren zoals rolcentrum. De rolcentrum bepaal je met de stand van de draagarmen. Door de afstand tussen rolcentrum en zwaartepunt zo klein mogelijk te houden creëer je een laag rolmoment waardoor een sportief rijgedrag ontstaat. Doordat veel hardpoints vast stonden waren de mogelijkheden beperkt waardoor veel geometrische beslissingen niet verder zijn uitgewerkt waarnaast ook veel gebruikte onderdelen zijn gebruikt.

16 | P a g i n a

7.4 Vrijheidsgraden wielgeleiding en fusee De verbinding tussen het vaste chassis en het fusee wordt gedaan door de koppelingen in deze kinematische keten. Elk onderdeel heeft 6 vrijheidsgraden / Degree Of Freedom (DOF), de som van de DOF van de wieldrager en de verbindingen wordt gedefinieerd als 𝑭 = 𝟔 (𝒌 + 𝒍). Hier trekt men de som van de ʄ𝒊𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒓𝒂𝒊𝒏𝒔 = (𝟔 − ʄ𝒊 ) van af. Minus het aantal eigenrotaties r. 𝑭 = 𝟔 (𝒌 + 𝒍) − 𝜮( 𝟔 − 𝒇𝒊 ) − 𝒓 k = wieldrager, l = aantal links, ʄ𝒊 = DOF van het gewricht i, r = aantal rotatie om de eigen as (Figuur 3) In Figuur 2 zijn de in de wielophanging gebruikte koppelingen te vinden met bijbehorende DOF.

Figuur 2 Degrees of freedom

Met behulp van het onderstaande topologische overzicht is vergelijking op te lossen.

Figuur 3 Topologisch overzicht

Substitutie van bovenstaande geeft: 𝑭 = 𝟔(𝟏 + 𝟑) − [(𝟐(𝟔 − 𝟏)) + (𝟒(𝟔 − 𝟑))] − 𝟏 = 𝟐𝟒 − 𝟐𝟐 − 𝟏 = 𝟏 𝑫𝑶𝑭

17 | P a g i n a

In de voorgaande berekening is uitgegaan van een gefixeerd stuurhuis zodat de DOF van de wielgeleiding in rechtuit stand berekend kan worden. Met de vergelijking is berekend dat door de wielgeleidingsconstructie één vrijheidsgraad over blijft, namelijk die voor de verticale beweging van het fusee. Dit houdt in dat deze constructie geschikt is om in de rechtuit stand één vrijheidsgraad te bieden. In de Excel-rekenscheet kunnen gemakkelijk koppelingen en vrijheidsgraden worden toegevoegd aan de wielophanging zodat direct de nieuwe vrijheidsgraden bekend zijn. Bijvoorbeeld: het toevoegen van het wiellager staat een roterende beweging toe, dit betekend dat er ook één vrijheidsgraad toegevoegd wordt. Waardoor het totaal op 2 vrijheidsgraden komt, namelijk verticaal bij in en uitveren en roterend om de asstomp bij het voortbewegen van het voertuig. Enkele met de Excel-rekensheets berekende constructies zijn te vinden in Bijlage 15 Berekende vrijheidsgraden

18 | P a g i n a

7.5 Fusee Vanuit een eerder project AIOT6 wisten we dat er veel tijd kan gaan zitten in alleen al het lichter maken van een fusee, laat staan een compleet nieuwe ontwerpen. Al snel bleek dat het gebruik van een bestaande fusee een tijdbesparende oplossing zou zijn voor de hoofdfunctie van het fusee, namelijk het wiel dragen zie Bijlage 2 Functieboom. Het gebruik van een bestaande fusee heeft meer voordelen, beschikt over een verwijderbare stuurarm en ook een deelfunctie op, namelijk de remklauw dragen. Maar ook tijdsbesparing in testen en validatie gezien de bestaande fusees beproefde concepten zijn, voor substantieel zwaardere voertuigen. De keuze tussen bestaand of eigen ontwerp leek eigenlijk al gemaakt maar om toch een gegronde keuze te maken welke aanpak het werd hebben we een keuzematrix opgesteld: Fusee Wegingsfactor Mustang 2 Mazda mx5 (Miata) Triump spitfire 3 Ford Cortina Ford sierra Eigen ontwerp

Gewicht Sterkte 10 8 -- 10 ++ 32 20 + 24 + 30 ++ 32 + 30 + 24 20 + 24 ++ 40 ++ 32

toepasbaarheid 7 ++ 28 ++ 28 ++ 28 + 21 + 21 ++ 28

kosten 2 + 6 + 6 ++ 8 -- 2 ++ 8 -- 2

Levertijd 3 + 9 + 9 + 9 ++ 12 + 9 -3

Totaal 85 87 107 89 82 105

In de keuzematrix scoorde het fusee van de Triumph Spitfire het hoogste. Bij verder onderzoek naar de spitfire fusee is kwam naar voren dat er gebruik werd gemaakt van een zogenaamd “trunnion” zoals in Figuur 4 .

Figuur 4 trunnion Triumph spitfire

19 | P a g i n a

Deze trunnions bleken al snel enkele grove nadelen te hebben:   

De geometrie in niet constant, bij een stuurverdraaing zal er door de schroefdraad een hoogte verandering plaatsvinden Kleine onderhoudsinterval Ze hebben de neiging om af te breken bij de basis van de draad.

Daarom hebben wij besloten voor het verbeterde trunnionless fusee (Figuur 5)te gaan te gaan. De schroefdraadlengte is korter waar door de basis van de draad niet meer op een kritisch punt licht. Op de plek waar voor heen schroefdraad zat kan nu een(onderhoudsvrij) kogelgewricht geplaatst worden. Door het gebruik van dit kogelgewricht zal ook de geometrie ongewijzigd blijven.

Figuur 5 trunnionless fusee Triumph spitfire

20 | P a g i n a

7.6 Remsysteem Omdat gedurende het project bleek dat de uitwerking van een compleet nieuw remsysteem niet binnen het beschikbare tijdsbestek paste is er voor gekozen om voor een plug & play oplossing te gaan. Deze draagt ook bij aan het zo laag mogelijk houden van de kosten voor het prototype. De keuze is gevallen op het remsysteem van een kitcar van het merk Caterham. Voor dit merk zijn veel systemen en onderdelen verkrijgbaar. Van dit systeem zijn de dimensies organiek afkomstig van de Triumph Spitfire mk3 (toegestane maximum massa 1036 kg), mocht het remsysteem volgens de berekeningen niet toereikend blijken, dan zijn er meerde remupgrades mogelijk. Gedurende het project is gebleken dat we niet genoeg tijd hadden voor de detaillering van de achterbrug, de uitwerking van achterrem (icm. Parkeerrem) is hierdoor niet tot stand gekomen. De berekeningen in Bijlage 8 Gegevens en berekeningen remmen zijn gebaseerd op enkel de voorwielen, dit zal als gevolg hebben dat de remmen zwaar "overengineered" zijn. Dit was echter toch al het geval gezien we voor een remsysteem hebben gekozen wat voor een auto ontwikkeld is en nu op een beduidend lichter voertuig wordt toegepast. De voor de berekeningen benodigde gegevens zijn gevonden in de SAE standaard "Casting Grade SAE J431", deze zijn specifiek voor grijsgietijzer dat geschikt is voor remschijven. Ten gevolge van de opgewekte remenergie bij een beremming van 150-0 km/h stijgt de temperatuur met 192 °C. Voor aanvang van de in de wetgeving beschreven remproef moet de temperatuur van de remschijf onder de 100°C bedragen. Dit betekent dat de temperatuur na de 150-0 beremming niet hoger zal bedragen dan 100+192= 292°C zal bedragen. Dit is ruim binnen de marges gezien de mechanische eigenschappen van grijs gietijzer tot ±500°C behouden blijven. Boven de 500°C dalen de mechanische eigenschappen drastisch gezien de structuur in het gierijzer zal overgaan tot perliet. (SAE, 2000)

21 | P a g i n a

7.7 Bepaling draagarm constructie Om tot een lichtgewicht maar toch gedegen en voldoende stijve constructie van de wielophanging te kunnen komen. Zullen er enkele gegevens bekend moeten zijn ontremd de versnellingen of krachten die de wielophanging gaat ondervinden tijdens dagelijks gebruik van het voertuig. Versnellingen en krachten die de wielophanging onder andere gaat ondervinden kunnen in drie richtingen gedefinieerd worden. Dit zijn longitudinaal, lateraal en verticaal. Zie Figuur 6 grafische weergaven van de drie richtingen. Bij longitudinaal moet gedacht worden aan de kracht die ontstaat uit het accelereren en decelereren van het voertuig. Laterale krachten treden dwars op de rijrichting op bijvoorbeeld bij het rijden in een bocht. Bij verticale krachten moet gedacht worden aan de voertuigmassa en eventuele downforce krachten.

Figuur 6 grafische weergaven van de drie richtingen

Een makkelijke manier om theoretisch de krachten in de wielophanging te bepalen is door het toepassen van een aanname van een belasting. Deze belasting wordt dan gepositioneerd op een van de punten waar de wielen gemonteerd zit. Deze aanname wordt de loadcase genoemd. Hiermee kan een redelijk benadering opgedaan worden van de krachten die zullen gaan optreden in de wielophanging. In de praktijk zijn er echter meerdere oorzaken die invloed zullen hebben op deze reactiekrachten. Denk hierbij aan de banden deze hebben ook een veerstijfheid. Maar ook de variërende gewichtsverdeling van het voertuig tijden accelereren, decelereren en het rijden door een bocht. Tijdens het onderzoek zijn wij geduid op een aanname die in de Formule 1 bekend staat als de 6G regel. Deze aanname houdt in dat de versnelling die de onderdelen van de wielophanging ondervindt nooit groter is dan 6 keer de valversnelling G van 9,81 m/s^2. Met de massa van het betreffende voertuig en de bijbehorende gewichtsverdeling kunnen de krachten bepaald worden. (Schepers, 2001) Een ander belastinggeval welke tijdens het onderzoek naar voren kwam is: één G voor de laterale versnelling twee G voor de longitudinale versnelling en drie G voor de verticale versnelling van het voertuig. Ook is er tijdens het onderzoek contact gelegd met een teamlid van InMotion Automotive technology. InMotion heeft de wielophanging van hun raceauto ook geconstrueerd aan de hand van een loadcase. Hier zijn geen officiële documenten van vrijgegeven. Wel bleek er uit dit contact dat zij hadden gewerkt met waardes die tussen de twee eerder besproken Loadcases zaten.

22 | P a g i n a

Een eis die wettelijk aan de remmen gesteld is dat deze het voertuig met minimaal 5 m/s^2 moet kunnen vertragen. Stel dat het voertuig in 3 seconden van nul naar honderd kan accelereren is een versnelling van 9,22 m/s^2 benodigd. Dit is bijna 1G. Om ervoor te zorgen dat de wielophanging niet vervormd bij de combinatie van accelereren en in een kuil rijden is er daarom gesteld dat de ophanging minstens 2G in longitudinale richting moet kunnen weerstaan. Uiteindelijk is er dan ook gekozen om voor het betreffende voertuig een loadcase vast te stellen met de maximale versnellingen zoals weergegeven in Tabel 3 Loadcase. De wielbelasting van het voertuig is gesteld op 50% van het gewicht op het achterwiel en 25% per voorwiel. Tabel 3 Loadcase

Versnelling G=9,81 m/s^2 Maximaal statisch Maximaal dynamisch Totaal Maximaal

Lateraal Fy m/s^2 1G 9,81 0G 0 1G 9,81

Longitudinaal Fx m/s^2 2G 19,62 0G 0 2G 19,62

Verticaal Fz m/s^2 3,5G 34,34 1G 9,81 4,5G 44,15

In de praktijk zullen de krachten die uit de loadcase volgen vrijwel altijd gecombineerd optreden. Een voorbeeld hiervan is het schuin tegen een stoeprand oprijden met een wiel. Hierdoor zullen er verticale krachten optreden omdat het wiel omhoog gedrukt wordt. Zo zal er ook een longitudinale kracht op het wiel optreden omdat deze naar achteren geduwd wordt door de stoeprand. Een Laterale kracht als gevolg van schuin de stoep oprijden zal de band naar binnen duwen. De krachten die afgeleid zijn uit de maximale versnelling zijn weergegeven in Tabel 4. Hierin is Fy de laterale kracht, Fx de longitudinale kracht en Fz de verticale kracht. Tabel 4 Max kracht

Krachten in N Linker voorwiel Rechter voorwiel Achterwiel

Fy 1472 1472 2943

Fx 2943 2943 5886

Fz 6622 6622 13244

Met de krachten die in de loadcase aangenomen zijn worden overige krachten in Bijlage 9 Krachtberekening scharnierpunten beschreven. Aan de hand van deze waardes kan het formaat van de onderdelen zoals de draagarmen, pushrod en fuseekogels gekozen worden. Fuseekogels/balljoints De grootste berekende spanning is op de pushrod, met een kracht van 15000N wordt de afschuifspanning op deze bout 207 N/mm^2. De maximale afschuifspanning van een M8, 8,8 bout is 0,5*reh met als resultaat 320N/mm^2. Dit houdt in een veiligheidsfactor van 1.54 zonder de veiligheidsfactor van de G-krachten meegerekend. Door deze berekening volstaan M8 balljoints zie .

23 | P a g i n a

Sterkte analyse onderste draagarm connector Om aan te tonen dat de wielophanging sterk genoeg is, is er een FEM-analyse (Figuur 7) uitgevoerd met de eerder berekende loadcase. Deze analyse is op een aantal zelf ontworpen onderdelen uitgevoerd. Er wordt in dit verslag een onderdeel uitgelicht waaronder de gehele uitleg in Bijlage 9 Krachtberekening scharnierpunten wordt beschreven. Onderstaande afbeelding laat de spanning zien op de onderste draagarm connector die gemaakt is uit aluminium 6061. De maximale sterkte is 275 Mpa wat een veiligheidsfactor van 2 teweegbrengt waar de veiligheidsfactor van de G-kracht die op de connector staat buiten beschouwing wordt gelaten. Dit is een kracht van 15000N en is terug te vinden in de Bijlage 9 Krachtberekening scharnierpunten .

Figuur 7 FEM-analyse onderste fusee verbinding

Draagarm/pushrod Met behulp van de loadcase is een kracht van 15000N gekozen om de constructie door te berekenen. De keuze van materiaal voor de draagarm en pushrod is gevallen op een carbon gelamineerde buis. Deze keuze is gemaakt vanuit toepasbaarheid, design en sterkte. De gelamineerde carbon buis heeft kan een kracht van 16 kN doorgeven wat voldoet aan de gestelde eis van 15 kN. De complete gegevens zijn te vinden in de onderdelen stuklijst.

24 | P a g i n a

7.7 Veersysteem Met behulp van de wielgeometrie, loadcase en de bepaalde veerweg is er een veer- en demperconstante berekend. Aangezien de veerdemper via een pushrod en een rocker ingedrukt wordt, moet de kracht berekend worden in de richting van de demper. Door een rocker te construeren die gelijkbenig is en waar de kracht haaks op de rocker drukt is de kracht op de veerdemper gelijk (Figuur 8). Daardoor zijn er geen extra berekeningen benodigd. Voor de demper moet echter wel rekening gehouden worden met een inbouwruimte van ongeveer 30 centimeter. Met behulp van de gegevens uit Tabel 5 is op internet gezocht naar de juiste veerdemper.

veerconstante kracht weg

c F S

Demperconstante Wd demperkracht Fd zuigerverplaatsing Sd

82775 N/m 6622 N 0,08 m 529,76 J 6622 N 0,08 m

Tabel 5 Gegevens veer- en demper constante

Na lang zoeken naar de juiste demper is de conclusie getrokken dat er een leverancier gezocht moet worden om de veerdemper te bestellen. Leveranciers hebben een groot assortiment maar niet de mogelijkheid om direct de combinatie te bestellen aan de hand van deze gegevens. Er worden veerdempers aangeboden voor een specifieke auto maar niet te kiezen vanuit deze gegevens. Er zal door het managementteam contact gelegd moeten worden met een leverancier die met behulp van de specificaties een offerte kan maken.

Figuur 8 Rocker constructie

25 | P a g i n a

7.8 Stuurhuis De stuurhuis keuze wordt voornamelijk bepaald door de afmetingen die beschikbaar is binnen in het frame. Daarnaast is de stuurratio alsook de afgelegde weg van een rotatie van belang. Door specifieke eisen op te stellen kan het soort stuurhuis bepaald worden. De volgende eisen zijn gespecificeerd aan de hand van onderbouwing. Max lengte stuurhuis: Doordat het frame een maximale breedte heeft zal het stuurhuis hierin moeten passen. In onderstaande figuren is het frame weergegeven met de aangegeven breedte: 400 mm. Dit betekent dat het stuurhuis niet langer mag zijn dan 400mm met een tolerantie van 1 cm. Dit is een eerste eis om het juiste stuurhuis te kunnen implementeren.

Draaicirkel De stuur ratio bepaald de draaicirkel van het voertuig. Om de berekende waardes in perspectief te brengen zijn vergelijkbare waardes noodzakelijk. De Suzuki alto uit het jaar 2014 heeft bijvoorbeeld een draaicirkel van 9 meter (Autozine, 2014) en een Renault Twizy 6,8 meter (Acker, 2012). I.v.m. een langere wielbasis is gekozen voor een draaicirkel van 9,5 meter. Door deze keuze is er een compromis gemaakt tussen het comfort op lange wegen maar het stadse rijgedrag van een kleinere auto zoals de Suzuki Alto. Wielbasis en spoorbreedte Uit onderzoek is gebleken een spoorbreedte van 1,80 meter geschikt zou zijn voor een zowel sportief als comfortabel driewielig voertuig. Door in goed overleg met de aerodynamica groep, is een spoorbreedte van deze orde breed genoeg om geen conflict te krijgen met de diverse onderdelen zoals de body en wiel kappen. Dit geeft een positief effect op de weerstand coëfficiënt. De wielbasis is voor een groot deel tot stand gekomen door de keuze van het frame. Het rekening houden met zowel de ophanging voor alsook achter is een wielbasis tot stand gekomen van 2648 mm (2,648 meter). Dit is van het hart voorwiel tot hart achtwiel gekeken vanuit een geprojecteerd oogpunt doordat het een driewielig voertuig bedraagt. Een afwijking in de wielbasis kan gemaakt worden omdat de engineering fase niet volledig is afgerond.

26 | P a g i n a

Ackermann principe Het Ackermann principe is gebaseerd op het verminderen van banden wrijving in het nemen van een bocht. Met een rechtse bocht zal het binnenste wiel een grotere hoek maken dan het linker wiel waardoor de wrijvingskracht wordt verminderd wat als gevolg een verbeterde wegligging teweegbrengt. Om de hoek te bepalen van het ackermann principe kan een lijn worden getrokken vanuit de centrale draaipunten voor in het wiel naar een gezamenlijk punt op de achteras. In onderstaan figuur is dit schematisch weergegeven.

De spoorbreedte en wielbasis zijn aangehouden zoals beschreven. Hieruit ontstaat een hoek van 18,77 graden waar het punt van de stuurkogel zich moet bevinden. De afstand van draaipunt fusee tot het gat van de stuurkogel wordt bepaald aan de hand van de volgende hoofdstukken. Bepaling stuurhoek Om de verdraaiing te bepalen van elk wiel zijn een aantal factoren van belang. Spoorbreedte, wielbasis en draaicirkel. Met de formules die in Bijlage 11 hoekverdraaiing te vinden zijn is zijn de hoeken berekend die de wielen maken ten opzichte van de rechtuit positie. Het binnenste wiel begaat een hoek van 34,4 graden waar het buitenste wiel een hoek van 52 graden maakt. De berekende hoeken zijn uitgegaan van een draaicirkel van 9,5 meter die eerder bepaald is in dit hoofdstuk.

27 | P a g i n a

Bepaling stuur afstand Door de grootste hoek bepaald te hebben kan een stuur afstand bepaald worden. Aan de hand van de omtrek van een cirkel is een afgelegde weg te berekenen. Deze afgelegde weg is de laatste eis die gesteld moet worden aan een stuurhuis. De keuze van stuurhuis hangt af of de gevraagde afstand gehaald kan worden. In Bijlage 11 hoekverdraaiing wordt het eindresultaat beschreven. 8 cm is de getrokken afstand wat het stuurhuis minimaal moet kunnen afleggen. Dit is de laatste eis. Samenvattend De eisen die voorgaand zijn beschreven zijn: Stuurhuis lengte mag maximaal 40 cm zijn met een tolerantie van 1 cm. De minimale stuurafstand moet 8 cm bedragen. Het stuurhuis moet een nader te bepalen ratio hebben. Het stuurhuis moet op een steun kunnen worden bevestigd. Met deze eisen is de keuze gemaakt voor een C42-344, van het merk STILETTO. De gegevens van het stuurhuis zijn als volgt: 2-1/4 totale rotatie (lock to lock ) 12 cm stuur afstand 11-1/4 28,78 cm lang 5/8-36 Spline Split-Bolt Coupler (inclusief) 1,134 Kilogram

28 | P a g i n a

8. Concepttoetsing 8.1 Pakket van eisen Eisen opdrachtgever Volgens de aangeleverde hardpoints dient een pushrod-systeem gebruik te worden  Pushrod-systeem is toegepast De voorste twee wielen moeten zich ten minste 20 cm buiten de body begeven wegens aerodynamische voorkeuren  Afstand tussen wheelfairings en body is >20 cm Maximale afmeting van het voertuig: 4x2x2,5 meter (lxbxh)  De spoorbreedte is 1.8 meter Technische eisen opgesteld door engineering team Wielgeleiding + wiellager + stuurheugel moet over drie vrijheidsgraden beschikken.  Berekend in Bijlage 15 Berekende vrijheidsgraden Gekozen banden moeten over een E-keurmerk beschikken  Michelin Energy Saver A/S 115/80 R15 68T De wielophanging moet de vastgestelde loadcase van 3,65 G (verticaal)kunnen verdragen.  De kritische onderdelen kunnen de loadcase verdragen Het fusee zal in rustpositie een verticale veerweg moeten hebben van min. 5 centimeter  / 

Als de correcte schokdemper besteld en geplaats wordt zal ook deze eis behaald worden Het remsysteem moet de opgewekte warmte door remenergie van 150 km/h tot stilstand kunnen absorberen  Berekend in Bijlage 8 Gegevens en berekeningen remmen Het remsysteem moet de wettelijk vastgelegde remvertraging van 5 m/s2 kunnen behalen  Moet berekend worden als remsysteem volledig is, dat de eis gehaald word is vrijwel zeker gezien de voorremmen normaal een voertuig van 1036 kg De remklauw + schijf moet binnen de beschikbare ruimte passen (velg) Technische wensen opgesteld door engineering team Een gestandaardiseerd remsysteem (zodat het snel te implementeren is)  Remmen van Triumph Spitfire

29 | P a g i n a

8.2 Wensen Wensen opdrachtgever Sportief ‘fun to drive’ is de insteek van het project  In de concept fase is hier zoveel mogelijk rekening mee gehouden: laagzwarte punt bepaald; rolcentrum zo dicht mogelijk bij zwaartepunt; relatief korte veerweg; negatief camber.  Er is geen stabilisator berekend en zonder zal het voertuig zal rol vertonen. Het voertuig moet toelaatbaar zijn voor de snelweg en binnenstedelijk verkeer. Het voertuig moet dus goedgekeurd worden door de RDW  Door het gebruik van beproefde onderdelen zijn veel RDW eisen tbv. de remmen en wielophanging afgedekt.  Er kan pas bepaald worden als er aan de wens voldaan is bij de beproeving van de RDW Een lage luchtweerstand  Door goed overleg met het body-team zijn de wielen zo ver mogelijk buiten het body geplaats i.v.m. de luchtstromen die elkaar kunnen beïnvloeden. Om het frontaaloppervlak zo klein mogelijk te houden zijn zoveel mogelijk benodigde onderdelen binnen het body geplaatst.

30 | P a g i n a

10. Aanbevelingen Door een verkort programma is na 12 weken een project opgeleverd met een goed onderbouwd verslag in vooraf bepaalde kaders. Binnen deze kaders zijn er tijdens het verloop aanbevelingen ontstaan om de overdracht van het project zo soepel mogelijk te laten verlopen. De aanbevelingen per subsysteem zijn: Band/velg 

Velg bestellen met de gegevens uit Hoofstuk 7.2 Velg.

Remmen   

Remsysteem van remklauw tot rempedaal ontwerpen Remsysteem op achteras ontwerpen Parkeerrem realiseren

Fusee 

Aftstand hart velg t.o.v. fusee draaipunt moet worden gecontroleerd wegens aannames

Draagarmen/pushrod 

Wielgeometrie bevestigingen in softwarepakket zoals ADAMS Multibody Dynamics software.

Veersysteem  

Veerdemper systeem bestellen volgens aangegeven specificaties in Hoofdstuk 7.7 Veersysteem. Een studie naar antitrol constructies beginnen

Stuursysteem  

Lengte stuurarmen nader te bepalen Stuurhuis bevestiging ontwerpen

Achterwielophanging 

Keuze maken voor Canam achterbrug of huidige de achterbrug door ontwikkelen

31 | P a g i n a

Bibliografie Acker, B. v. (2012, juni 28). Renault Twizy. Opgehaald van Arts en Auto: http://www.artsenauto.nl/renault-twizy/ Autozine. (2014, jan 31). Specificaties. Opgehaald van http://www.autozine.nl/overzicht/modellen: http://www.autozine.nl/overzicht/modellen_techniek.php?uk=61948 Bay, J. (2010). Opgehaald van http://2.bp.blogspot.com/_65nxRoE4MKU/TCnhTQYx_8I/AAAAAAAAAOs/sZpdyaqltk/s1600/front+sus2.jpg Berkum, A. v. (2006). Chassis and suspension design FSRTE02. Eindhoven. Esteve, F. (2011). Opgehaald van http://ideasferrarif1.blogspot.nl/2011/10/new-aerodynamicsuspension.html#comment-form Kuipers, B. (2010). Double wishbone geometrie. rtuvell. (2015). CEC Database. CEC. SAE. (2000). Opgeroepen op 12 2015, van http://standards.sae.org/j431_200012/ Schepers, G. (2001). Eindwerk verslag. Opgeroepen op December 5, 2015, van http://users.telenet.be/geert.schepers1/DOC/eindwerk.pdf Seas. (2011). Opgehaald van http://www.formula1-dictionary.net/suspension.html Tuvell, R. (2009). Fuel Efficient Tire Program. California: STAFF DRAFT REGULATIONS. Wegenverkeerswet1994. (sd). Regeling tot uitvoering de hoofdstukken III en VI van de Wegenverkeerswet 1994 (Regeling voertuigen). Opgehaald van overheid.nl: www.overheid.nl Widdicombe, G. (2007). Opgehaald van http://home.btconnect.com/gwiddicombe/kitcar/july2007.shtml Wijk, M. v. (2005, februari 10). Wielgeometrie. Opgehaald van Marcovw: http://www.marcovw.nl/Motor/Wielgeometrie/uitspoor-in-de-bocht.htm

32 | P a g i n a

Bijlage 1 RDW-wetgeving Eisen reminrichting a. b. c. d.

Kan tegen trillingen, roest etc. Remt op alle wielen en wordt bediend met de voet. Aangevuld met onafhankelijke parkeerrem die werkt op één as. Werkt op onwrikbaar aan wielen bevestigde remoppervlakken en alles is stevig bevestigd. e. Slijtage moet kunnen worden gecompenseerd met een stelinrichting en bij verhitting of maximale slijtage moet het nog steeds werken. f. Bij toepassing van hydraulisch remsysteem moet vloeistofpeil makkelijk gecontroleerd kunnen worden. g. Driewielers moeten met 5 m/s2 kunnen remmen. i. Banden koud en op spanning, rem kouder dan 100 graden, goed vlak en droog wegdek, niet onzinnig veel wind, lading logisch verdeeld. ii. Snelheden variërend van 30% van de maximumsnelheid tot 80% van de maximumsnelheid (maar niet meer dan 160km/h). iii. Natte remschijven moeten tussen 60% en 120% van droge schrijven remmen. h. Parkeerrem moet tot 18% (stijgen of dalen) werken.

33 | P a g i n a

Eisen wielophanging De test die bepaald of de wielophanging voldoet aan de wetgeving is hieronder beschreven. Het weggedrag moet stabiel zijn en het voertuig mag niet in een ongewenste trilling geraken. Aan deze eis is voldaan indiende onderstaande test worden uitgevoerd: a. uit een beproeving met een tot de technisch toegestane maximummassa beladen voertuig blijkt dat onder dergelijke omstandigheden het voertuig stabiel is en niet in een ongewenste trilling geraakt. Deze beproeving vindt plaats door: 1e met het voertuig door een bocht te rijden met een transversale versnelling van ongeveer 5 m/s2. Vervolgens wordt het gaspedaal losgelaten en wordt maximaal afgeremd op de motor. Nadat de snelheid met circa 5 km/h is afgenomen wordt wederom maximaal versneld; 2e met het voertuig met een snelheid van ongeveer 80 km/h langs een rechte lijn te rijden en een ruk aan het stuur te geven waarbij dit maximaal 90° wordt verdraaid. Vervolgens wordt het stuurwiel losgelaten; Het stuurwiel moet vanzelf in de richting van de middenstand terugkomen en het voertuig moet zich stabiliseren; 3e een ervaren testrijder het voertuig over een traject, zoals omschreven onder punt 5.1 van ISO/TR 3888-1975, met een snelheid bij het begin gelijk aan ongeveer 80 km/h te laten rijden, terwijl het gaspedaal zo weinig mogelijk wordt bewogen; 4e met het voertuig met een constante snelheid van ten minste 10 km/h en de bestuurde wielen tot ongeveer halverwege de maximale uitslag een cirkel te laten bestrijken. Wanneer het stuurwiel wordt losgelaten moet het stuurwiel vanzelf in de richting van de middenstand terugkomen of in dezelfde positie blijven staan. De proef wordt zowel links- als rechtsom uitgevoerd; 5e met het voertuig met een snelheid tussen de 100 km/h en 120 km/h, dan wel met de maximumsnelheid van het voertuig indien deze lager is, over een slecht wegdek, bijvoorbeeld een slecht onderhouden klinkerweg, te rijden, en 6e met het voertuig rijdend in een bocht met een transversale versnelling van ongeveer 5 m/s2 maximaal af te remmen, of b. er een beproeving of een berekening is uitgevoerd, die naar het oordeel van de Dienst Wegverkeer waarborgt dat aan de eis is voldaan. (Wegenverkeerswet1994)

34 | P a g i n a

Bijlage 2 Functieboom

35 | P a g i n a

36 | P a g i n a

37 | P a g i n a

Bijlage 3 concepten Concepten Marc Concept 1 Bij dit concept is er gekozen voor een double wishbone principe als voorwielophanging met een pullrod.

Figuur 9 Double wishbone met pullrod

Voordelen:  

Sterkte nodig onder in het frame (laag zwaartepunt) Relatief dunne pullrod nodig (geen last van knik)

Nadelen: 

Ten opzichte van pushrod weinig toegepast.

Als achteras is er een stereo achteras (swingarm) gemonteerd. Voordelen: 

Laaggewicht achterbrug mogelijk (veer/dempers zijn zwaar)

Nadelen: 

Wiel wisselen gaat niet zo gemakkelijk als bij een single arm achterbrug.

38 | P a g i n a

Concept 2 Bij dit concept is er gekozen voor een double wishbone principe als voorwielophanging met een pushrod.

Figuur 10

Voordelen: 

Veel toegepast systeem

Nadelen:  

Sterkte nodig boven in het frame (nadelig voor een laag zwaartepunt) Relatief dikke pushrod nodig

Als achteras is er een swingarm gekozen welke met een soort pushrod en rocker het plaatsen van de veerdemper ergens anders mogelijk maakt. Mede hierdoor is het onafgeveerde gewicht lager.

Figuur 11

Voordelen: 

Laaggewicht achterbrug mogelijk

Nadelen: 

Niet bekend of het afgeveerde gewicht positief en merkbaar afneemt met dit systeem.

39 | P a g i n a

Concepten Hein Concept 3 Bij dit concept is er gekozen voor een double wishbone principe als voorwielophanging. De veerdemper is hierbij aan de onderste draagarm gemonteerd in het body van het voertuig

Figuur 12.

. Voordelen:  

Veel onderdelen in de body gemonteerd. (Goed voor aerodynamica) Sterkte nodig onder in het frame

Nadelen:  

Weinig of niet toegepast op andere voertuigen. Groot moment op onderste draagarm. (Zware constructie)

Als achteras is er een swingarm gekozen welke met een soort pushrod en rocker het plaatsen van de veerdemper ergens anders mogelijk maakt. Mede hierdoor is het onafgeveerde gewicht lager.

Figuur 13

Voordelen:  

Laaggewicht achterbrug mogelijk Minder beperkt in het plaatsen van de veer/demper

Nadelen: 

Niet bekend of het afgeveerde gewicht positief en merkbaar afneemt met dit systeem.

40 | P a g i n a

Concept 4 Bij dit concept is er gekozen voor een double wishbone principe als voorwielophanging. De onderste draagarm is een bladveer. Hierdoor is de veer verwerkt in het wishbone principe.

Voordelen: 

Figuur 14

Minder componenten buiten de body

Nadelen: 

Weinig toegepast

Als achteras is er een swingarm gekozen zoals bij zijspanracers toegepast.

Figuur 15

Voordelen: 

Laaggewicht achterbrug mogelijk

Nadelen:  

Niet bekend of het afgeveerde gewicht positief en merkbaar afneemt met dit systeem. Kettingspansysteem wordt ingewikkelder

41 | P a g i n a

Concepten René Concept 5 Double Wishbone met vering schuin van fusee naar frame. Voordelen: Eenvoudig systeem Licht gewicht Nadelen: 

Mindere aerodynamica

Figuur 16: Standaard voorwielophanging kitcar (Widdicombe, 2007)

Uitgevoerd met aerodynamische kappen om alle uitstekende delen (druppelvorm), dus ook om de veerpoot.

Figuur 17

Het gebruik van een aerodynamisch gevormde draagarm zoals B) in figuur 3 kan voor een 10 maal lagere luchtweerstand zorgen dan A). (Seas, 2011)

42 | P a g i n a

Concept 6

Figuur 18 (Bay, 2010)

Gekozen is voor een double wishbone principe waarbij de bovenste draagarm als rocker dient. Er wordt een draaipunt gesitueerd in de bovenste draagarm. De draagarm is aan een zijde gekoppeld aan het fusee en aan de andere zijde aan de schokbreker. De schokbreker kan dan alleen verticaal geplaats worden. Voordelen:    

Eenvoudig systeem De veerpoten verticaal geplaatst (handig als er niet de mogelijkheid is om deze in de langsrichting te plaatsten (i.v.m. beenruimte) Bovenste draagarm dient als rocker. Goede aerodynamica

Nadelen: 

Relatief hoog onafgeveerd gewicht

Figuur 19 (Esteve, 2011)

43 | P a g i n a

Bijlage 4 berekening maximale versnellingskrachten Gewichts verdeling Voertuig massa

600

kg

g

9,81

N

Vooras

300

kg

achteras

300

kg

Linker voorwiel

150

kg

Rechtervoorwiel

150

kg

Achterwiel

300

kg

statische F=m*a

Fy

Fx

Fz

Max G

0

0

1

Linker voorwiel

0

0

1472

Rechtervoorwiel

0

0

1472

Achterwiel

0

0

2943

F=m*a

Fy

Fx

Fz

Max G

1

2

3,5

Linker voorwiel

1472

2943

5150

Rechtervoorwiel

1472

2943

5150

Achterwiel

2943

5886

10301

Dynamisch + statisch

Fy

Fx

Fz

Linker voorwiel

1472

2943

6622

Rechtervoorwiel

1472

2943

6622

Achterwiel

2943

5886

13244

Dynamisch

44 | P a g i n a

45 | P a g i n a

46 | P a g i n a

Bijlage 5 Keuze matrix voorwielophanging weegingsfactor DW push rod DW pull rod DW without rocker Mcpherson Starre as Dwars geplaatste bladveer

+ ++ +

5 Comfort 10 10 15 20 10 15

-+ ++

10 aerodynamica + 30 ++ 40 20 20 20 + 30

6 toepasbaarheid + 18 + 18 12 + 18 ++ 24 + 18

2

3 kosten

+ ++ ++ -

veerweg 4 4 6 8 8 4

+ + ++ -

9 9 6 12 6 6

8 wegligging ++ 32 ++ 32 ++ 32 + 24 16 + 24

8 onafgeveerd gewicht ++ 32 ++ 32 + 24 + 24 -8 ++ 35

2 maakbaarheid + 6 + 6 ++ 8 4 ++ 8 4

Totaal 141 151 123 130 100 136

DW push rod DW pull rod DW without rocker Mcpherson Starre as Dwars geplaatste bladveer

1 2 3 4

47 | P a g i n a

Bijlage 6 Keuze matrix achterwielophanging weegingsfactor Twin shock (regular swingarm) Mono shock (regular swingarm) Mono shock single sided swingarm Mono shock Cardan

5 Comfort 15 + 20 ++ 20 ++ 15 +

9 Stabiliteit ++ ++ + +

6 toepasbaarheid 18 + 18 + 18 + 18 +

36 36 27 27

-+ ++

3 kosten + -

5 veerweg 6 9 6 6

+ ++ ++ ++

15 20 20 20

10 wegligging 30 + 30 + 30 + 20 -

8 onafgeveerd gewicht 24 + 32 ++ 24 + 8 --

2 maakbaarheid 8 ++ 8 ++ 6 + 4 -

Totaal 152 173 151 118

1 2 3 4

48 | P a g i n a

Bijlage 7 Banden matrix De volgende keuzematrix is gemaakt om de diversiteit banden uit onderstaand studiemateriaal in kaart en overzichtelijk weer te geven. Zoals te zien is 80 % goed gekeurd voor zowel de maximum load als wel de maximumsnelheid. SAE J2452 is a standard defined by the Society of Automotive Engineers to measure the rolling resistance of tires. [1] Where the older standard, SAE J1269, produces measurements of rolling resistance under steady-state (i.e. thermally equilibrated) operating conditions, SAE J2452 produces measurements during a transient history of speed that is intended to mimic a vehicle coastdown event. During the SAE J2452 test, the tire is not in thermal equilibrium, but the coastdown event is rapid enough that the tire operates at a roughly iso-thermal condition. [2] Either procedure may be used to investigate the effects of different vehicle loads (weight), tire pressures and vehicle speeds. The rolling resistance coefficient (RRC) indicates the amount of force required to overcome the hysteresis of the material as the tire rolls. Tire pressure, vehicle weight and velocity all play a role in how much force is lost to rolling resistance. The basic model equation for SAE J2452 is: Rolling Resistance (N / Lbs) = Pα x Zβ x (a + bxV + cxVxV) where: P is the tire inflation pressure (kPa / psi) Z is the applied load for vehicle weight (N /Lbs) V is the vehicle speed (km/h / mph) alpha, beta, a, b, c are the coefficients for the model. The units of the coefficients are matched to the units used in the model, i.e. (metric / Imperial) https://en.wikipedia.org/wiki/SAE_J2452 Twizy Loadindex 75: 387KG Snelheidsindex M: tot 130km/h http://www.conti.nl/nieuws/conti-econtact-voor-elektrische-autos-en-hybrides-nu-op-de-markt/# Tests met prius van augustus 2009 Beste uit de test op het gebied van verbruik: Michelin Energy Saver A/S Kleinste maat: 175/65R15 84H http://www.tirerack.com/tires/tests/testDisplay.jsp?ttid=121 http://www.michelinman.com/US/en/tires/products/energy-saver-as.html# Beste band van Bridgestone: ECOPIA - EP001S http://www.ecopia.eu/en/ep001s ENERGIZER SOLAR Maximale load: 195kg Snelheidsindex: 120km/h http://www.schwalbe.com/nl/tour-reader/energizer-solar.html 16inch Composite Wheel for Solar Cars 49 | P a g i n a

http://www.ghcraft.com/shops/cfw/cfw_16c_e.htm Via Auke 14 inch wheels: $071

0.0062 Bridgestone/Firestone B381 P185/70R14: (another report said 0.00615)

I am listing only this tire for this size since its the absolute best LRR tire out of ANY SIZE and there is NO EXCUSE not to get it as it will save you more money over its lifetime than it would cost to even ship them over (if they are not available in your area). 15 inch wheels: $090 $048 $065 $101 $075

0.00760 Bridgestone/Firestone Insignia SE 200 89S P195/65R15 0.00780 General Tire Ameri-G4S WS P235/75R15 0.00813 Goodyear Invicta GL 235/75R15 0.00869 Michelin Energy LX4 P205/65R15 0.00864 Michelin Steel Belted Radial P205/75/R15

16 inch wheels $108 $079 $??? $067 $???

0.00650 Michelin Symmetry P225/60/R16 0.00683 Michelin Tiger Paw AWP P255/60R16 0.00758 Goodyear Integrity P225/60R16 0.00795 Michelin Tiger Paw Touring TR/SR P215/70R16 0.00810 Bridgestone/Firestone Dueler H/T 104S P235/70R16

17 inch wheels $??? $195 $164 $096 $181

0.00700 Bridgestone/Firestone Dueler H/t 113S P265/70R17 0.00709 Michelin Rugged Trail T/A P285/70R17 0.00754 Michelin LTX A/s P255/65R17 0.00767 Michelin Rugged Trail T/a P245/65R17 0.00829 Michelin Cross Terrain SUB P255/75R17

-----------------------------------------------------------------------The results above will be edited and changed as I find more efficient tires. Please help me out if you can, i need to find the rolling resistance rating for the following tires: Michelin X Radial DT, Michelin Agility Touring, Michelin Harmony, Hankook Mileage Plus GT H707, Kumho Touring 795 A/S, Toyo 800 Ultra, and Sumitomo HTR T4 Misc Links I found: http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs/sr/sr286.pdf http://onlinepubs.trb.org/onlinepubs...tance_Data.pdf http://www.greenseal.org/resources/r...resistance.pdf http://www.energy.ca.gov/transportat...nts/index.html http://www.gassavers.org/showpost.ph...23&postcount=5 http://www.greenhybrid.com/discuss/140642-post4.html

(MANY documents here)

50 | P a g i n a

Bijlage 8 Gegevens en berekeningen remmen

Manufacturer Number Description Weight [kg] Diameter [mm] Brake Disc Thickness [mm] Minimum Thickness [mm] Number of Holes Centering Diameter [mm] Depth [mm] Brake Disc Type Mounting Type Vmax C (grijs gietijzer) Ρ (soortelijke dichtheid) λ (warmte geleiding coëff)

TRIUMPH 208715 Brake Disc 2,54 232 9,8 8,3 4 66,7 26,2 Full Bolted 150 532 7500 72

kg mm mm mm mm mm

Km/h J/kg∙K kg/m3 W/m∙K

De Kinetische energie die wordt omgezet in warmtetoevoer bij een beremming van 150-0 km/h: 𝑄 = 𝐸𝑘𝑖𝑛 =

1 1 150 2 ∙ 𝑚𝑣 2 = ∙ 600 ∙ ( ) = 520833 𝐽 2 2 3.6

De temperatuurstijging als gevolg hiervan: 𝑄 = 𝐶 ∙ 𝑚 ∙ ∆𝑇

→

∆𝑇𝑟𝑒𝑚𝑠𝑐ℎ𝑖𝑗𝑓 = 𝑄⁄(𝐶

∙ 𝑚)

= 520833⁄ = 192℃ (532 ∙ (2 ∙ 2.54)) 51 | P a g i n a

Bijlage 9 Krachtberekening scharnierpunten Aan de hand van de loadcase zijn de krachten in de onderstaande scharnierpunten berekend. De berekeningen zijn gedaan in dezelfde Excel sheet als de loadcase.

De krachten in de scharnierpunten zijn hieronder weergegeven. Punt 1 Onderste Fusee kogel longitudinaal X 1619,354 N lateraal Y -2722,98 N verticaal Z -6621,75 N

Punt 2 Bovenste Fusee kogel Longitudinaal X 1323,65 N Lateraal Y 4194,48 N Verticaal Z 0 N

Punt 7 Bovenste draagarm voorste kogel Longitudinaal X 330,91 N Lateraal Y -5726,48 N Verticaal Z 0 N

52 | P a g i n a

Punt 6 Bovenste draagarm achterste kogel Longitudinaal X 330,91 N Lateraal Y 9920,96 N Verticaal Z 0 N

Punt 9 Onderste voorste kogel Longitudinaal X Lateraal Y Verticaal Z

draagarm 404,84 848,73 0

N N N

Punt 8 Onderste draagarm achterste kogel Longitudinaal X 404,84 N Lateraal Y -3571,71 N Verticaal Z 0 N

Vervolgens zijn de afschuifspanningen op basis van m8 bouten op deze punten bepaald. Bout krachten en afschuifspanningen Fbout 6 Bovenste draagarm 4963,236 Fbout 7 Bovenste draagarm 2868,015 Fbout 8 Onderste draagarm 1797,288 Fbout 9 Onderste draagarm 470,1678 Fbout 5 Pushrod 15187,5

N N N N N

Tau Tau Tau Tau Tau

M8 67,80377698 39,18053121 24,55311429 6,42305793 207,4795082

N/mm^2 N/mm^2 N/mm^2 N/mm^2 N/mm^2

53 | P a g i n a

Bijlage 10 Sterkte analyse Om te beginnen wordt er een mesh aangebracht dit wil zeggen dat het onderdeel in kleine stukken opgedeeld wordt. Zo kan het rekenpakket de inwendige krachten bepalen. Hoe fijner de mesh hoe aannemelijker het resultaat is. Om de krachten te berekenen is de positie van het lager vast gezet (blauwe kruisjes) en staat de load (rode pijlen) cilindrisch in het aangrijpingspunt van de pushrod. In de praktijk gebeurt het andersom maar aangezien het niet mogelijk is dit in het pakket aan te geven is voor deze methode gekozen.

54 | P a g i n a

Vervolgens wordt het onderdeel gesimuleerd en zijn er twee dingen van belang waarmee de sterke van het onderdeel bepaald wordt. Namelijk de verplaatsing (displacement) en de spanning in het materiaal (stress). De afbeeldingen van de simulatie zijn sterk overdreven om een duidelijk beeld te scheppen hoe het onderdeel zich zal gedragen. Zoals te zien in de simulatie afbeeldingen bedraagt de verplaatsing een maximum van 0.038mm en de materiaalspanning een maximum van 143.29 N/mm^2. Aangezien de maximale verplaatsing 1,2 mm mag bedragen en de maximale spanning 275 Mpa mag bedragen kunnen we aantonen dat het onderdeel op een veilige factor van 2 beland.

55 | P a g i n a

Bijlage 11 hoekverdraaiing Hoekverdraaiing alfa (binnenste wiel): 𝑅’ = (1/2 ∗ 𝑑𝑟𝑎𝑎𝑖𝑐𝑖𝑟𝑘𝑒𝑙) − (1/2 ∗ 𝑏𝑎𝑛𝑑𝑏𝑟𝑒𝑒𝑑𝑡𝑒) 𝑅’ = (1/2 ∗ 9500) − (1/2 ∗ 115) 𝑅’ = 4692,5 𝑚𝑚 𝐴𝑙𝑓𝑎 = 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑒 𝑠𝑖𝑛(𝑤𝑖𝑒𝑙𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠/𝑅’) 𝐴𝑙𝑓𝑎 = 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑟𝑠𝑒 𝑠𝑖𝑛(2648/4692,5) 𝐴𝑙𝑓𝑎 = 34,35 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒𝑛 Om de hoek van het binnenste wiel te berekenen zal L moeten worden uitgerekend met de stelling van Pythagoras. 𝐿 = √(𝑅 ′2 − 𝑤𝑖𝑒𝑙𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠 2 ) 𝐿 = √(4692,52 − 26482 ) 𝐿 = 3874 𝑚𝑚9 Na de L is uitgerekend zal L’ uitgerekend worden met behulp van: 𝐿’ = 𝐿 − 𝑠𝑝𝑜𝑜𝑟𝑏𝑟𝑒𝑒𝑑𝑡𝑒 𝐿’ = 3874 − 1800 𝐿’ = 112 𝑚𝑚 Hierna na Bèta (buitenste wiel) berekend worden: 𝑇𝑎𝑛 𝐵 =

𝑊𝑖𝑒𝑙𝑏𝑎𝑠𝑖𝑠 𝐿′

𝑖𝑛𝑣 𝑇𝑎𝑛 𝐵 =

2648 2074

𝐵𝑒𝑡𝑎 = 51,9 𝑔𝑟𝑎𝑑𝑒𝑛

56 | P a g i n a

Stuurafstand Met de volgende formule is de afgelegde weg van de stuurheugel als volgt berekend.

Met r als afstand van stuurkogel tot draaipunt en L de lengte van stuurkogel tot stuurhuis heugel is een afstand van 91 cm bepaald Met een beginnende hoek van 18,77 graden + 52 graden van het sturen wordt een uiteindelijke hoek van 70,77 graden gemaakt. Met de gegevens ingevuld is de afgelegde weg 8,1 cm.

57 | P a g i n a

Bijlage 12 3D

58 | P a g i n a

Bijlage 13 Morfologischekaart

59 | P a g i n a

Bijlage 14 Veersystemen Gedurende het onderzoek zijn er verschillende manieren van veren en dempen naar voren gekomen. Manieren van veren: -

-

Lucht (d.m.v. luchtbalgen) Olie (d.m.v. oliedruk en accumulators) Mechanisch o Bladveren o Schroefveren o Torsieveren Elektrisch (magnetisch) Rubber (Torflex assen)

Lucht geveerde systemen vragen over het algemeen veel onderhoud in verband met kans op bevriezen in de winter. Ook is dit systeem relatief duur voor het te ontwikkelen voertuig omdat er veel componenten aangeschaft moeten worden om het systeem te laten werken. Zie onderstaand figuur.

Een hydraulisch systeem om het voertuig af te veren, is ook een relatief zwaar en duur systeem. Omdat dit ook uit veel componenten en leidingen bestaat. Ook dit systeem vraagt relatief veel onderhoud. Omdat de druk in de accumulators en de staat van de olie regelmatig gecontroleerd moet worden. Mechanische systemen vragen weinig onderhoud. Indien de systemen geen defecten vertonen hoeft er verder niet naar om gekeken te worden. Ook het aantal componenten dat gemonteerd moet worden zijn er weinig. In het geval van het te ontwikkelen voertuig zullen dit alleen drie veerdempers zijn. Het gewicht zal bij een mechanisch systeem daarom ook lager zijn. Zie onderstaand figuur.

60 | P a g i n a

Aanhangers worden vaak met Torflex assen geveerd. Dit systeem werkt door het torderen van een as in een andere koker waarvan de overige ruimte is opgevuld met een rubberkoord. Indien het wiel in veert wordt het rubber platgedrukt. Voor het toepassen op een voertuig blijkt dit geen goed systeem. Onder andere omdat er voor het sturen dan nog een systeem bij moet worden geconstrueerd. Maar ook voor het dempen van de veerweg. Dit zal een zware constructie als resultaat hebben die niet aerodynamisch en comfortabel zal zijn. Zie onderstaand figuur.

Tot slot is er ook gekeken naar het elektrische magnetisch systeem van Bose. Dit systeem werkt met magneten in de veerpoten. De auto kijkt met een sensor voor de auto uit en regelt het voertuig op hoogte op het moment dat het een kuil of drempel tegenkomt. Dit is een comfortabel systeem maar te prijzig en zwaar voor het te ontwikkelen voertuig.

61 | P a g i n a

Bijlage 15 Berekende vrijheidsgraden Enkele met de Excel-rekensheets berekende constructies:

Double wishbone UM3 K = fusee L = links R = rev [-] [-] [DOF) 1 3 2 F=DOF kinematische keten =

Wielgeleiding + wiellager K = fusee L = links R = rev [-] [-] [DOF) 1 4 3 F=DOF kinematische keten =

P = prism C = cil [DOF] [DOF)

S = spher r = eigenrotaties [DOF) [-] 4 1

1

P = prism C = cil [DOF] [DOF)

S = spher r = eigenrotaties [DOF) [-] 4 1

2

wielgeleiding+wielager+rack end K = fusee L = links R = rev P = prism C = cil [-] [-] [DOF) [DOF] [DOF) 1 5 3 1 F=DOF kinematische keten = 3

S = spher r = eigenrotaties [DOF) [-] 4 1

62 | P a g i n a

Bijlage 16 achterwielophanging onderzoek In dit hoofdstuk wordt het onderzoek naar achterwielophangingen beschreven. Aan de hand van dit onderzoek kan bij de conceptkeuze voor de achterwielophanging breder gekeken worden en onderbouwd keuzes gemaakt worden. Er is begonnen met een vooronderzoek. In dit onderzoek is gekeken naar de achterwielophanging van vergelijkbare voertuigen. Vervolgens is er gekeken naar welke punten gekeken moet worden als er een nieuwe wielophanging ontwikkeld wordt. Vooronderzoek Om tot een goed eindontwerp van de achterbrug te kunnen komen is er eerst onderzoek gedaan naar systemen die al op de markt wordt toegepast en eventueel leverbaar zijn. Een goed uitgangspunt voor het onderzoek is kennis opdoen van systemen die andere fabrikanten toepassen op hun driewielig voertuig. Hierbij is gekeken naar voertuigen die één aangedreven achterwiel hebben. Een vergelijkbaar voertuig is de Aptera. Deze heeft een achteras toegepast welke een veerdemper heeft toegepast achter het wiel. Zie onderstaand figuur.

Uit eerder onderzoek uitgevoerd door Hogeschool Rotterdam Automotive is gebleken dat het toepassen van een Can-Am Roadster Spyder ook een optie is (overdrachtsdocument v0.1 hoofdstuk 10.2.1.3.12). Deze kan een op een overgenomen worden. Zie onderstaand figuur.

63 | P a g i n a

Een zijspan racer past de volgende achterbrug toe. Opvallend is dat het wiel hierbij in veel richtingen afgesteld kan worden doormiddel van schroefdraad stelmogelijkheden. Dit heeft voor het te ontwerpen voertuig geen meerwaarde. Zie onderstaand figuur.

Ook is er gekeken naar achterwiel ophangingssystemen die op motoren zijn toegepast. De volgende systemen zijn onderzocht: Regular swingarm twin-shock Een van de eerst toegepaste achterbrug op motorfietsen is de door twee veerdempers geveerde achterbrug. Zie onderstaand figuur. Het voordeel van dit systeem is dat he een simpele constructie is. Een nadeel bij motoren is dat het frame van de motor sterk moet zijn boven het wiel waar de dempers aan het frame gemonteerd zijn. Dit heeft een relatief zwaar frame tot gevolg. Dit frame boven het wiel is ook negatief voor het zwaartepunt van de motor. Voor het te ontwerpen voertuig zou dit een simpele oplossing kunnen zijn.

Regular swingarm mono shock Een bij motorfietsen toegepaste achterbrug met een enkele veerdemper. Zie onderstaan figuur. Dit is de opvolger van de achterbrug met twee veerdempers zoals hierboven weergegeven. Hierdoor hoeft het frame van de motor niet zo zwaar uitgevoerd te worden boven het achterwiel. Dit is voordelig voor het zwaartepunt. Een nadeel is dat de veerdemper bijna horizontaal in het frame van de motor ligt. Voor het te ontwikkelen voortuig komt dit niet goed uit omdat de veerdemper dan op de plaats van de achterste passagier komt.

64 | P a g i n a

De in onderstaande figuur afgebeelde constructie is de opvolger van de achterbrug met een veerdemper die horizontaal in het frame ligt. De hef arm die onder de achterbrug is gemonteerd zorgt ervoor dat de veerweg van de achterbrug relatief groot blijft en de veerdemper verticaler geplaatst kan worden. Deze achterbrug is lichter uitgevoerd als de eerdere besproken versie. Dit is positief voor onafgeveerd gewicht. Ook het zwaartepunt van deze achterbrug ligt lager. Een ander voordeel van deze constructie is dat het een compacte constructie is.

Single sided swing arm monoshock Bovenstaand ontwerp zou ook toegepast kunnen worden op een singlearm swingarm. Bij een singelarm zal wel de achterbrug zwaarder uitgevoerd moeten worden om niet te vervormen. KTM heeft deze toegepast. Zie onderstaand figuur. Een voordeel van dit systeem is dat het wiel gemakkelijke en snel gewisseld kan worden. Dit heeft echter voor het te ontwerpen voertuig geen toegevoegde waarden.

Indien er voor een cardan aandrijving gekozen wordt zou onderstaande constructie een oplossing kunnen zijn. 65 | P a g i n a

Een nadeel van een bestaande achterbrug van motorfietsen toepassen is dat de krachten op de naaf anders zijn dan die van driewielige voertuigen. Dit omdat een motorfiets mee gaat hangen in de bochten. De axiale krachten op de wiellagers zijn hierbij kleiner dan die van een driewielig voertuig. Bij een keuze voor een wielnaaf moet onderzocht worden of de lagers voldoen. Ontwerppunten Indien er een achterwiel ophanging ontworpen wordt zullen met de volgende ontwerppunten rekening gehouden moeten worden: -

Veerweg Veerstijfheid/demping Sterkte Lengte (wielbasis) Breedte (wielbreedte) Toepasbaarheid

66 | P a g i n a

Bijlage 17 Voorwielophanging onderzoek Na de eisen en wensen zijn opgesteld is een onderzoek van groot belang. Om een indruk te krijgen wat voor ophanging systemen er zijn, is een uitgebreid onderzoek gestart naar vergelijkbare voertuigen. Met de eisen en wensen in het achterhoofd, zoals het sportief rijgedrag, is onderstaande een voorbeeld waar het onderzoek naar is geleid:

De Aptera is een goed voorbeeld hoe het toekomstig voertuig er uit kan zien waarin de kitcar een goed voorbeeld geeft voor een sportief rijgedrag wat de wens is van de opdrachtgever. Om ook naar aerodynamica te kijken kan de Formule 1 niet worden overgeslagen. Zoals te zien is hier in tegenstelling tot de kitcar de ruimte tussen het wiel en chassis zo vrij mogelijk gehouden om een zo laag mogelijke drag te creëren.

Zowel push als pullrod is onderzocht en de voor en nadelen naast elkaar gelegd. De pull rod heeft het voordeel van het zwaartepunt omdat het meeste gewicht onderin het frame zit. Een nadeel ervan is de ruimte onderin het chassis wat

67 | P a g i n a

Bijlage 18 Balljoint specificaties

68 | P a g i n a

Bijlage 19 Fusee specificaties

69 | P a g i n a

70 | P a g i n a

71 | P a g i n a

Bijlage 20 2D Tekeningen

In deze bijlage bevinden alle 2D-tekeningen van onderdelen die gefabriceerd en/of aangepast dienen te worden.

72 | P a g i n a

73 | P a g i n a

74 | P a g i n a

75 | P a g i n a

76 | P a g i n a

77 | P a g i n a

78 | P a g i n a

79 | P a g i n a

80 | P a g i n a

Bijlage 21 Stuklijst

81 | P a g i n a

82 | P a g i n a

83 | P a g i n a