Zelfbouw motorblok

Algemeen

 

Met het bouwen van ons watergekoeld minibike blok kregen we toch echt de smaak te pakken. Antonie zal zich voorlopig bezighouden met de framebouw van de waterkoeler en John is begonnen aan een geheel nieuw concept.
Het nieuwe concept bestaat uit een zelfbouw carter, voorzien van een luchtgekoelde Puch Maxi cilinder en een membraan inlaat. Ook de krukas zal van een Puch Maxi komen. In tegenstelling tot het standaard Puch Maxi carter, zal dit carter verticaal gedeeld worden zoals gebruikelijk bij een scooter.

Aan de rechterzijde zal een HPI ontsteking voor de benodigde vonken gaan zorgen. Bovenop de HPI komt een trekstarter zoals gebruikt bij het watergekoelde project. De linkerkant wordt voorzien van een Blata koppeling (ook weer bekend van de waterkoeler). In principe is de setup gelijk aan onze standaard Puch Maxi minibikes, omdat we hiervan weten dat er voldoende vermogen uitkomt.

In CAD is een schets gemaakt hoe zo'n blok er uit zou kunnen zien. De carterhelften worden opgebouwd uit twee ronde schijven aluminium (rond 180 mm), waar flink wat aan verspaand moet worden. Deze twee helften worden met een pasrand ten opzichte van elkaar gecentreerd. Acht inbusbouten en twee paspennen zullen deze helften op elkaar houden. Doordat we het carter nu zelf draaien/frezen, is er eindelijk voldoende ruimte voor spoelkanalen.

De bedoeling van dit nieuwe project is een eenvoudiger en sneller motorblok te maken, waarbij we ook voldoende ruimte hebben voor een fatsoenlijke trekstarter.

 

 

Krukaslagers

 

Normaliter zitten er in een Puch Maxi SKF 6203 C3 lagers. Door de horizontale deling van het carter is één van deze lagers voorzien van een borgring die de zijdelingse belasting voor z'n rekening neemt. Het nieuwe carter heeft een verticale deling zoals die bekend is van vele scooterblokken. Hierdoor kan er geen gebruik gemaakt meer worden van deze borgringen en is er gekozen voor een groter type lager, namelijk SKF 6303 C3. Deze lagers hebben een breedte van 14 mm, een uitwendige diameter van 47 mm terwijl de binnendiameters 17 mm blijft en zodoende op een Puch Krukas past. Deze lagers worden bijvoorbeeld gebruikt als krukaslagers van een Yamaha FS1.

Door een binnenkamer van 47 mm in het carter te maken en gebruik te maken van de standaard oliekeerring 17x40x7 van de Puch Maxi, wordt de krukas mooi zijdelings opgesloten.

Inmiddels heeft de rechter carterhelft zijn eerste draaibewerkingen ondergaan. Op bovenstaande foto's is de rechterhelft te zien waar de ontsteking in komt. Op de foto links is de krukaskamer te zien met de benodigde pasrand voor beide carterhelften en het gat voor het krukaslager. Rechts zien we de kamer met centreerrand voor de HPI ontsteking en de pasrand voor het ontstekings-/trekstarter-deksel. Er is hier ook een klein randje te zien dat er zorg voor draagt dat de keerring nooit tegen het lager aankomt.

De linker carterhelft heeft alleen de ruwe voorbewerking ondergaan en is voorzien van de krukaskamer.

 

 

Even een tussentijdse update

 

Het voordraaiwerk voor de carterhelften zit er inmiddels op, met een enorme hoeveelheid spanen als resultaat. Gelukkig is er voldoende materiaal over gebleven om een carter te laten zien. Vanuit de ontstekingszijde komen er een achttal M6 bouten om de twee helften bij elkaar te houden. Twee centreerpennen en een keurige pasrand zullen de carterhelften op positie houden zodat de krukas keurig in lijn loopt.
De volgende stap is het affrezen van het cilinderpasvlak en de membraan aansluiting. Hierna zal het middendeel flink afgefreesd worden om het totaalgewicht omlaag te brengen. De resterende flenzen zijn al terug te zien in het draaiwerk. Deze flenzen zullen als motorsteun dienen en ook plaats bieden aan het koppelingsdeksel/trekstarter unit.

Uiteindelijk wordt het eindresultaat iets anders als in de eerste CAD tekening. De cilinder en de carburateur/membraan zullen recht tegenover elkaar komen in plaats van de getekende hoek. Hierdoor is er meer ruimte voor een carburateur en uitlaat.

Hierboven even een preview, foto's van de definitieve hardware volgen nog.

 

 

Update 14 december 2006

 

De hardware begint langzamerhand serieuze vormen aan te nemen. Veel van het freeswerk is inmiddels gebeurd, maar er is zeker nog genoeg te doen. Op volgende foto's is een impressie te zien van de status tot nu toe. De onderdelen zijn nog niet afgewerkt, maar het geeft een aardige indruk.

De twee carterhelften zijn voorzien van de cilinderboring en de gaten voor de tapeinden zijn voorgeboord. Het carter zit met acht bouten op elkaar geklemd en de pasrand zorgt voor de centrering van beide helften. Lagers en keerringen passen perfect, dus dat moet helemaal goed gaan komen.

Hier is goed te zien hoe de cilinderboring er mooi uitgekotterd is. De vier gaten zijn voor de positie van de tapeinden. Hier zullen een paar M8 tapeinden de cilinder en cilinderkop op de plaats houden. De spoelkanalen dienen nog uitgefreesd te worden.

Aan de inlaatzijde is het membraangat voorgefreesd en zal nog zuiver pasgemaakt moeten worden op het membraan. Het pasvlak wordt nog een stukje afgefreesd omdat het membraan toch nog iets dichter tegen de krukas aan kan komen te zitten. Dit zal het dode volume van het carter nog verder verkleinen. Inmiddels is ook de krukas binnen en kan deze aangepast worden op de Blata koppeling en de ontsteking.

Hopelijk vinden we binnenkort nog een vriendelijke anodiseerder die ons werk voor een geschikt bedrag gaat beschermen tegen toekomstige beschadigingen.

 

 

Update 27 december 2006

 

Het blokje is inmiddels voorzien van een paspen die de rotatievrijheid van de carterdelen ten opzichte van elkaar beperkt. De uitlijning van beide helften is gewaarborgd door de pasrand. Op de foto is goed te zien dat de cilinderzijde zo goed als klaar is.

De carter helften zijn voorzien van een M8 draad de tapeinden omdat we toch wel wat problemen met de M6 tapeinden gehad hebben. Ook de spoelkanalen zitten er inmiddels in, wat helaas tot het overlijden van onze Dremel geleid heeft. Na 7 jaar trouwe dienst bleken de windingen van de collector los te laten en kwam er weinig leven meer uit.

De bevestigingsgaten voor het blokje zijn inmiddels voorgeboord op de freesbank en moeten nog even aangepast worden voor de pasbussen. In het nieuwe jaar gaat het blokje nog één keer op de freesbank om de pasvlakken na te poetsen en er dienen nog twee kleine smeergaatjes vanuit de spoelkanalen naar de keringen gemaakt te worden. Parallel wordt er nu een cilinderontwerp uitgewerkt met een passende timing en spoelkanalen, maar later hierover meer.
Hierna kunnen we eindelijk beginnen met de krukas pas te maken en het ontstekings- / trekstarter-deksel verder uit te werken. Één van de andere overwegingen is nog een accu ontsteking in plaats van de HPI. Deze zou dan van een vrij programmeerbare curve voorzien worden met als voordeel dat de roterende massa weer een stukje kleiner wordt en het blok smaller. Dit soort ontstekingen hebben we in het verleden ook op onze 50cc Kreidler racer gebruikt en waren daar erg enthousiast over. Nadeel is natuurlijk dat je altijd een accu meesleept.

 

 

Update 31 januari 2007

 

De krukas is inmiddels ingekort en van de juiste tappen voorzien. We dachten dat een scooterkrukas ver doorgehard was, maar bij de Puchjes kunnen ze er ook wat van. De linker astap hier op de foto wordt naast het 6303 lager voorzien van een bus met een diameter van 22 mm waar de keerring op loopt. Deze bus is onder andere noodzakelijk omdat precies ter hoogte van de keerring een groef zit, die we eigenlijk niet kunnen gebruiken. Een spieverbinding gaat ervoor zorgen dat deze bus altijd meedraait. Deze bus wordt direct aan de Blata-koppeling verbonden.

De andere zijde wordt voorzien van een adapter voor de trekstarter waar tevens de magneet in zit voor het ontstekingstijdstip. Deze adapter wordt ook voorzien van een spie. Dit nieuwe ontstekingsprincipe maakt het blok behoorlijk smaller wat de zitpositie ten goede komt. De krukas heeft inmiddels een binnendraad, vandaar dat er geen tappen voor de moeren te zien zijn.

Ditmaal hebben we de wangen van de krukas maar niet lichter gemaakt, zoals dat bij onze groene minibike gebeurd is. De totale roterende massa is met een aluminium trekstarter-adapter en een Blata-koppeling niet echt groot meer te noemen en we gaan ervan uit dat we maatregelen in de ontstekingscurve zullen moeten nemen om ongewenst achteruitlopen te voorkomen.

 

 

Update 24 februari 2007

 

Vanavond even een paar dummy lagers gemaakt om de krukas te kunnen monteren en de speling af te kunnen stellen. Het past gelukkig allemaal prima en dit vormt een prima basis voor verdere pas en meetactiviteiten. De carburateur (Mikuni met een 20 mm doorlaat) mist nog een membraanflens, maar is er voor de foto zo maar even aangeschroefd. De onbewerkte trekstarteradapter is hier op de foto ook goed te zien. Hier moeten de bekende vlieggewichtjes van Polini nog opkomen, plus een magneetje voor het ontstekingstijdstip. Dit tijdstip ligt 40º voor het bovenste dode punt en zal softwarematig bijgesteld worden naar het benodigde tijdstip.

 

 

Update 15 maart 2007

 

De koppeling heeft een definitieve plaats op de krukas. Achter de koppeling zit nu een bus die de groeven in de krukas weg laat vallen. Nu past er tenminste een keerring van 22 mm achter. Adapterring moet alleen nog even vastgelast worden.

 

Ook de carburateur zit definitief op z'n plek.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Update 2 mei 2007

 

Even een theoretische dwarsdoorsnede van het blok.

Dit zijn de delen zoals die zover klaar zijn. We proberen de onderdelen zoveel mogelijk in CAD uit te werken om een referentie met de werkelijkheid the behouden.

Onderhuids is er één en ander compleet nieuw waaronder de nieuwe ontsteking. De elektronica is redelijk ver gereed, echter er moet nog wel wat tijd gestoken worden in de programmeer tools. Doel is om middels een programma diverse ontstekingscurven te kunnen bewerken en op te slaan. Dit programma genereert zelf de benodigde programmeercode welke relatief eenvoudig met een laptop direct in de ontsteking geladen wordt. Later zullen er meerdere curven mogelijk zijn, die door middel van een schakelaar op het stuur gekozen worden. De hele ontsteking zal gevoed worden uit een accupack en heeft daardoor een beperkte actieradius. De lage roterende massa zal echter wel behoorlijke voordelen bieden.

 

 

Van links naar rechts:

 

De stator (CAD model) hier nog zonder hallsensor

 

 

 

 

 

 

 

 

 

En de rotor waarbij de ballancering nog een op te lossen probleem is.

 

 

 

 

 

 

 

 

Hier nog even een foto van het definitieve trekstarterhuis. Het startkoord zal van de bestaande Polini 911 trekstarter overgenomen worden.

Nog even de centrale as draaien en de torsieveer pasmaken en dan is deze ook geheel compleet.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Update 4 september 2007

 

Door tussentijdse updates van de Puchjes en de vakantie, was er even wat minder tijd voor het nieuwe blok. Er zijn wel weer een aantal onderdelen klaar, maar hierover later meer.

In de tussentijd zijn er een aantal onderdelen verzameld waaronder het kunststofwerk van een B1 replica. De nieuwe bike zal in Aprilia stijl gebouwd worden.

Het bovenframe van een B1 replica wordt voorzien van een nieuw balhoofd. Het huidige balhoofd is erg dun en slecht gelast. Frame wordt middels de vier bestaande bevestigingsgaten aan de motorschetsplaten gelast. De achterbrug wordt nieuw omdat dit totaal niet met het Blata concept past.

Het zitje zal in de zwarte basiskleur blijven en past op bovenstaand framedeel.

De kuiphelften eveneens zwart met rode stukken die ook weer in de spatbordjes terugkomen. Het is niet echt uniek, maar ziet er wel erg fraai uit. Bestickering zal het geheel compleet moeten gaan maken.

 

 

Update 5 september 2007

 

De carterhelften zijn nu zover klaar dat de boel in elkaar gezet kan worden. Spoelkanalen, smeerkanalen en noem het maar op zitten erin. Hier nu even een sneak preview van hoe het er allemaal uitziet.

Ook de trekstarter lijkt nu helemaal te werken. Binnenwerk is van Polini, het huis natuurlijk in zelfbouwstijl.

 

Met name de montage van de oprolveer was niet echt een pretje, dus voorlopig maar hopen dat het touwtje lang meegaat.

 

 

Update 15 september 2007

 

Het draaiende deel van het blokje zit inmiddels in elkaar. De trekstarter bleek in eerste instantie niet te werken, echter na een wat gedetailleerdere blik op de klauwtjes bleek er toch een verschil te zitten tussen de eerst geplande Polini onderdelen en de uiteindelijke ZPF onderdelen. Deze fout is inmiddels hersteld en het mechaniek lijkt goed te functioneren.

De cilinder komt van Puch (Airsal) en heeft een zuigerdiameter van 45 mm (70 cc). De tuning is gelijk aan onze Puchjes dus dat moet helemaal goed komen. De uitlaatpoort is aangepast, de zuiger heeft een andere vorm gekregen, de spoelkanalen zijn behoorlijk wat groter en er is één en ander gebeurd met de boosterpoorten.

Het carter wordt gevoed via een Minarelli horizontaal membraan voorzien van carbon klepjes en de bestaande inlaat op de cilinder zal afgedopt worden. Voor het eerste testwerk zal straks de Proma CC z'n diensten moeten bewijzen, maar de definitieve uitlaat is nog niet bekend. Onze huidige RS70 pijpjes geven een enorm breed koppelgebied, echter boven de 13.000 toeren zijn ze niet echt meer op hun best. Maar eerst eens even kijken wat deze nieuwe setup gaat doe en dan de uitlaat bepalen.

 

 

Update 22 september 2007

 

Langzaam maar zeker beginnen de ideeën over de framebouw ook vorm te krijgen. Middels Solidworks zijn de onderdelen min of meer in een schetsfase om alles een plekje te geven. Hierbij vast weer even een tussentijdse preview.

Vele praktische zaken als de toegankelijkheid van de trekstarter, rijhoogtes en framegeometrie maken en een leuke puzzel van. Voorlopig blijven we dus een beetje heen en weer schakelen tussen CAD en de praktijk. Dit keer maar eens alle onderdelen in CAD in plaats van de vele handschetsen waar de eerste bikes zijn uit opgebouwd.

 

 

Update 2 oktober 2007

 

De ontwerpfase lijkt een andere richting in te gaan. De eerst wat conventioneel geplande achterwielophanging gaat plaats maken voor een mono arm.
Het idee erachter leek simpel, echter sterkte-technisch kwam er toch een en ander bij kijken. De hele constructie is ruimtelijk opgebouwd uit plaat en een aantal profielen en de eerste eindige elementenberekeningen laten zien dat de boel sterk genoeg is.

Het hele frame heeft nu de juiste geometrie en de laatste details kunnen uitgeconstrueerd worden.

Er is echter heel weinig ruimte voor de remklauw te vinden. Een 120 mm schijf in combinatie met een GRC linker voorklauw gaat nu gelukkig wel passen. De remklauw heeft wel wat aanpassingen nodig, maar blijft technisch gelijk.
Middels een excenterbus laat de kettingspanning zich instellen wat natuurlijk ideaal is. Het wiel laat zich wisselen met slechts 1 bout. De hele remmerij en ketting blijft gewoon hangen.

Voor wat de achterwielophanging wordt het nu tijd om de lasmallen te maken en de zaag in het materiaal te zetten. Een hele klus, maar zeker de moeite waard.

 

 

Update 6 oktober 2007

 

Intussen zijn er steeds meer details uitgewerkt om alles keurig passend binnen het frame te krijgen. Met name de uitlaat begint een weg binnen het frame te vinden. Nog een paar kleine aanpassingen zijn noodzakelijk, maar het moet er grofweg zo uit komen te zien.

De hele uitlaat is uitgezet in de plaatwerkmodule van Solidworks waardoor met één knopdruk de uitslag van de conussen eruit rolt. De conussen moeten alleen nog netjes op elkaar pas gemaakt worden, maar dat is relatief eenvoudig te realiseren.

Het ToDo lijstje is nog lang en er komen zo nu en dan nieuwe ideeën bij, maar stap voor stap komen we steeds dichter bij het eindresultaat.

Voor de liefhebbers zal binnenkort het blokje middels CAD-files (waarschijnlijk Solidworks) online komen te staan en kunnen eventuele hobbyisten het zelfde traject doorlopen.

We blijven de voortgang hier stap voor stap documenteren en blijf dus kijken om niets te hoeven missen ............