| V I S U A L I Z Z A D I S C U S S I O N E |
| Iacomino |
Inserito il - 02/02/2010 : 13:28:15
Volevo brevettarla... ma una volta collaudata, mi son reso conto che non è facilmente vendibile, non per le prestazioni ma per la praticità d'uso. Quindi niente più segreti sulla Trattorcicletta, con cui ho percorso quasi 200km di strade e qualche sterrato, prima di smontarla. Tutto questo che passo a descrivere è accaduto a maggio-giugno 2009, non ne ho parlato prima perché "coltivavo" dei contatti nella speranza di arrivare a un prodotto commercializzabile con progetti derivati da questo... ma purtroppo problemi familiari importanti mi hanno "convinto" a dedicare meno tempo a progetti e prototipi e, indirettamente, mi hanno anche limitato nell'utilizzo della pedelec.
Gli obiettivi che mi ero prefissato erano:
- migliorare la capacità di superamento di salite molto ripide
- avere sempre il massimo rendimento possibile dal motore
- avere il massimo recupero di energia dal motore, usandolo il più possibile come freno rigenerativo al posto dei freni
- avere un buon bilanciamento generale della bici, con baricentro basso e centrale
La motorizzazione che ho usato è quella che era impiantata sulla Xideko, che da numerosi "indizi" e rilevamenti ho appurato che ha un comportamento molto simile a un Nine Continent serie 154 - 6*10. Questa centralina, quando il motore supera il regime a vuoto (cioè quando superando i 27km/h circa smette di "ronzare"), riversa corrente alla batteria e il motore si mette progressivamente a frenare.
Ho preso poi una MTB Bianchi risalente al '93 che giaceva inutilizzata nel garage dei miei e l'ho usata come base. Innanzitutto ho fatto bloccare lo scatto libero tra i pignoni e la ruota posteriore, mediante qualche punto di saldatura. Poi ho fatto realizzare due prolunghe per i pedali, sia per evitare che le pedivelle toccassero contro il motore (montato centralmente con quattro piastre sotto al tubo inclinato del telaio), sia per poter ricavare sul lato destro un pezzo di filettatura su cui trapiantare il pignone con scatto libero che stava sulla ruota posteriore della Xideko (che è una bici a rapporto fisso). Con due flangette ho poi montato due corone, solidali tra loro, sfruttando i denti del pignone trapiantato: in sintesi, è come se avessi spostato lo scatto libero dalla ruota posteriore ai pedali. La rotellina magnetica col sensore del PAS è stata installata sul lato sinistro senza problemi. Le due corone sono così utilizzate: una è collegata con un giro di catena alla ruota posteriore attraverso il cambio originale della MTB, l'altra con un'altra catena più corta direttamente al motore. A questo punto manca solo un elemento: un tenditore supplementare, montato sul ramo superiore (di ritorno) della catena pedali-ruota.
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Come funziona tutto 'sto apparente casìno?
Mettiamoci fermi in prima marcia e diamo una pigiata ai pedali. Il tenditore superiore viene completamente teso e la catena, appoggiandosi ai due pignoncini di rinvio, rimane tesa tra la corona e il pignone della prima marcia. Appena in movimento, il "pedalante" muove sia la bici in avanti sia il motore, che in questo caso era moltiplicato con un rapporto 44:13; più che l'attrito, questi gearless fanno sentire l'inerzia, del tutto sopportabile secondo me fino all'avvio del motore. Dopo qualche spanna la centralina dà potenza al motore, che trascinando le corone va a sommare la sua potenza a quella muscolare, entrambe attraverso la prima marcia. La bici allora accelera, ma avendo dimensionato i rapporti di trasmissione per rispettare il codice con la marcia più lunga (la 6°, 14 denti), attraverso la prima marcia che ha un pignone da 28 denti il motore mi fa raggiungere solo 13 km/h circa... con un'accelerazione praticamente doppia e con la possibilità di superare pendenze di circa il 14% (valore teorico con la sola potenza del motore, effettivamente verificato con buona approssimazione sulla rampa del garage)! Se invece sono in piano, con un piccolo sforzo muscolare raggiungo i 14-15km/h e comincio a dividere la potenza delle mie gambe tra gli attriti dovuti all'avanzamento della bici e la ricarica della batteria: infatti, con i rapporti impostati, superate le 75 pedalate/min il motore comincia a fare da freno rigenerativo, prelevando potenza in questo caso dalle mie gambe. In linea teorica, se ho davanti un percorso di saliscendi e voglio fare tappe da cicloturista, potrei scegliermi una velocità di crociera opportuna e di conseguenza le marce giuste, sfruttando così il sistema motore-batteria come compensazione dei saliscendi più ripidi, pareggiando (o quasi) lungo tutto il percorso sia lo sforzo muscolare sia le perdite per attrito dovute a picchi di velocità elevata e alle necessarie frenate. Del resto è scritto qui lo scopo per il quale nacque la prima bici elettrica:
http://www.jobike.it/forum/topic.asp?TOPIC_ID=1525 alla voce Spacelander
Torniamo a noi: cambio marcia, metto in seconda e il motore scende di giri, la velocità aumenta con un'accelerazione minore e in questa marcia supero pendenze minori... e così via fino alla 6°. Il risultato non è proprio lo stesso che in auto o in moto con un motore a schioppo: infatti il rendimento elettromeccanico di un motore come questo, sebbene in qualche modo influenzato dal funzionamento della centralina, è basso quando si produce molta coppia a basso regime, poi si ha un picco di rendimento a circa l'80% del regime a vuoto e infine il rendimento decresce bruscamente fino a diventare zero al regime a vuoto. Quindi, con un po' d'attenzione le prime volte e poi semplicemente con un po' d'orecchio, a parte alle velocità da 0 a 7 km/h si può sfruttare il motore entro un campo di regimi ai quali il rendimento è sempre elevato. Il risultato è, ovviamente, pìù autonomia, senza perdere sensibilmente in velocità.
E il regen? Qui entra in gioco il secondo tenditore: infatti, essendo il pacco pignoni solidale alla ruota (lo scatto libero era bloccato), entra in tensione il ramo inferiore della catena, portando a fine corsa il tenditore del deragliatore posteriore; per evitare che la catena faccia la pancia sul ramo superiore, ho dovuto aggiungere il secondo tenditore e accorciare anche la catena di un paio di maglie. Così facendo il sistema funziona e la catena è sempre tesa e guidata. Buttandomi giù da una discesa diciamo al 5-6%, in sesta marcia (equivalente ad avere il motore al mozzo) si va sui 33-35 km/h. Faccio un salto indietro: in precedenza feci qualche rilevamento sulle correnti dellla bici cinese con motore al mozzo, da cui scoprii che a 33-35 km/h in discesa il valore di corrente recuperata è appena inferiore al valore (di segno opposto) di corrente consumata a 22-23 km/h in piano; ho anche appurato anche che entro un certo campo di regimi (da circa 32 fino a 40 km/h col montaggio al mozzo) la centralina mantiene costante questa corrente. Torno al prototipo: potendo qui scalare marcia, la ruota motrice oppone all'avanzamento una maggior coppia frenante, la bici rallenta e, sebbene il valore di corrente recuperata sia lo stesso per via del comportamento della centralina, la discesa dura di più e così si ottiene un recupero energetico maggiore. Non solo: se la discesa da affrontare è particolarmente ripida, sfruttando le marce più basse si riesce a scendere a 20 all'ora su pendenze dell'ordine del 10-14% e forse anche di più, con un grande risparmio di freni, oltre che di corrente, ed evitando di prendere velocità eccessive se il percorso non lo permette.
In uno dei vari giri che ho fatto, ho affrontato il percorso rappresentato in figura:
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tutto a pedalata sostituita (vale a dire spingevo solo per partire da fermo) per mettere alla prova il sistema, con l'accortezza di tenere il motore sempre sopra al 60-70% dei giri a vuoto in salita (almeno finché la salita lo permetteva) e scalando marcia in tutte le sante discese per mantenere velcità comprese tra i 20 e i 25 all'ora. In particolare la lunga discesa piuttosto ripida che si vede a metà percorso è stata fatta tutta in 3° marcia, a velocità che oscillavano tra i 22 e i 24 km/h, ed è durata circa 10 minuti: questo significa che per i 10 minuti successivi, trattandosi di percorso pianeggiante, ho viaggiato completamente gratis per circa 4 km! Inoltre, sulle rampe ripide che si vedono ai km 1 e 4, con la prima marcia andavo su senza il minimo sforzo a 8-9km/h... un bel risultato direi, soprattutto considerando che la velocità corrisponde a un regime pari al 60-65% dei giri a vuoto e quindi ancora abbastanza vicino a condizioni di buon rendimento del motore. La media di percorrenza è stata di 18 km/h, che probabilmente sarebbe salita a circa 20 se avessi sempre spremuto le massime prestazioni dal motore, ignorando le situazioni di maggior rendimento; ma alla fine dei 28 km avevo ancora autonomia... peccato che si fosse esaurito il mio tempo libero! A occhio, a giudicare dalla lancetta sul cruscottino e dalle esperienze successive, ci stavano ancora almeno 5 km, se non di più. In un'altra occasione mi sono messo a girare in tondo per il parcheggio della ditta in cui lavoro nella pausa del mezzogiorno per cercare di esaurire le batterie... anche se per essere onesto quella carica di batteria era stata usata anche con contributo muscolare, a 32km non aveva ancora staccato e... il ritorno a casa era in discesa, quindi ho ricaricato un altro po' e avrei avuto ancora autonomia! Con la Xideko, su percorsi misti, non ero mai andato oltre i 25 km misurati allo staccare della centralina, direi che la differenza è davvero sensibile.
Ora la Trattorcicletta, così battezzata per il rumore infernale di macinino che facevano tutte le catene e i tenditori più o meno male allineati (anche per il look agreste e un po' grunge, ma pure con una punta d'orgoglio per le pendenze che riusciva a digerire!), giace smontata e ho rimontato la Xideko. Perché mai? Vengo alle dolenti note.
Il primo e forse unico vero problema era legato al cambio in fase rigenerativa: infatti il ramo di catena inferiore risultava così teso da impedire il movimento laterale del deragliatore del cambio! In pratica, una volta raggiunto il regime al quale il motore cominciava a frenare e rigenerare, era impossibile cambiar marcia. Addirittura spesso capitava che anche rallentando sotto al regime a vuoto il cambio non si muoveva, a causa del solo attrito del motore: occorreva prima frenare, dare una vigorosa pedalata, quindi cambiar marcia e poi lasciar riaccelerare la bici. Per niente pratico! Un vero peccato, visto che la catena sempre in movimento anche a pedali fermi poteva permettere, almeno in linea teorica, di scalare marcia senza far girare i pedali, fatto normalmente impossibile con un cambio a deragliatore. Una possibile soluzione poteva essere montare uno scatto libero sul motore: avrei potuto anche togliere il secondo tenditore in questo caso, ma avrei perso tutti i benefici del regen, che come ho sperimentato si sono rivelati importanti... e poi avrei ottenuto nient'altro che una Microbike, che avrei potuto comperare con molto meno sbattimento!
Il secondo problema era legato alle prestazioni velocistiche massime che si potevano ottenere in salita, oltre che alla soggettività della cadenza di pedalata, e si trattava di limiti del progetto stesso. Infatti il sistema creava un vincolo fisso tra il regime del motore e il regime dei pedali: analogamente a quanto accade con il Panasonic (che mi sta tanto poco simpatico), le massime prestazioni del motore finivano col corrispondere a una cadenza di pedalata piuttosto bassa, mentre quando si pedalava al regime "giusto" il motore era sì al massimo rendimento, ma non alle massime prestazioni... e se sei in ritardo e stai andando in ufficio ti girano i cosiddetti. E' vero che il minor apporto muscolare sfruttabile in questo caso non peggiora in maniera abissale le prestazioni, ma il comportamento obiettivamente non è ottimale. Meglio comunque rispetto al Panasonic, visto che il motore dava sempre il massimo a patto che girassero i pedali, quindi usando marce alte si riusciva almeno a spremere fuori il massimo dal motore, nonostante il basso regime dei pedali; ma non bisogna dimenticare che la cadenza "giusta" di pedalata, come le virgolette evidenziano, è anche soggettiva e diversa per ciascun utilizzatore, il fatto che a me andasse bene così non vuol dire che andasse bene a tutti.
Il terzo problema è legato al cambio, ma sicuramente è influenzato anche dalla scelta della componentistica e dal comportamento del pedalante: cambiando marcia sotto sforzo, anche se allentavo la pressione sui pedali, il motore continuava a spingere a tutta birra e dai pignoni provenivano rumori sinistri che non facevano certo ben sperare per la loro longevità... ma come detto, probabilmente una componentistica migliore regge anche questi stress; e poi c'è sempre la possibilità di sfiorare un leva freno, che stacca istantaneamente motore, durante la cambiata. E' un problema sicuramente comune alla Microbike... che non mi risulta che lo consideri un problema e questo è un fatto significativo!
Il quarto problema era risolvibilissimo ed era essenzialmente dovuto al fatto che ho voluto fare economia... lo scatto libero, originariamente montato alla ruota della Xideko, era fatto per sopportare coppie molto inferiori a quelle che si scaricano tra pedivelle e corone; se ci aggiungiamo che era molto cinese, non risultava strano il fatto che cominciassero a saltare gli innesti interni! Bastava usare un cuscinetto con scatto libero correttamente dimensionato per non avere proprio il problema, ma tanto ormai ho smontato...
In conclusione: mi sono divertito e ho fatto rilevamenti preziosi riguardo alla massimizzazione della resa dei propulsori elelttrici applicati alla pedelec; solo è un peccato che non valga la pena arrivare al brevetto e alla produzione... Ma sarebbe come chiedere di imparare a fare la doppietta ad automobilisti abituati al cambio elettronico coi comandi al volante!
Se però qualcuno vuole cimentarsi in un'autocostruzione di questo tipo, consapevole dei fastidi che dovrà sopportare e dei benefici che invece avrà, cercherò di dargli una mano. |
| 13 U L T I M E R I S P O S T E (in alto le più recenti) |
| job |
Inserito il - 03/02/2010 : 13:57:37
| Iacomino ha scritto:
Per fare escursioni invece, soprattutto su terreni impervi, un sistema simile diventerebbe molto utile, potendo pianificare lunghezza delle tappe e velocità media in base più alle proprie gambe e alla propria batteria che alle difficoltà del percorso.
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Illuminante, non c'avevo mai pensato, in effetti a me tocca spesso fare le discese assai piano, vuoi perche' tecnicamente problematiche, vuoi perche' se ho il cane con me, devo comunque andare piano e non solo non recupero energia ma mi massacro i polsi per tenere la bici sempre frenata .
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| Iacomino |
Inserito il - 03/02/2010 : 13:24:37
Wow, quanti complimenti! Sono lusingato! 
E grazie anche per gli incoraggiamenti, spero che il futuro riservi alla mia famiglia tempi migliori e mi permetta quindi di ripartire con qualche altro prototipo dello stesso calibro... anzi, meglio! 
In effetti, oltre ai limiti meccanici, resta da risolvere il problema del diverso comportamento in termini di prestazioni ed efficienza tra gambe e motore elettrico. Se / quando ripartirò, orienterò i progetti in modo da risolvere la questione.
Tuttavia i rilevamenti fatti mi sono serviti per confermare... a me stesso  , ma anche a chi eventualmente la pensava come me, che l'utilità del regen è fortemente dipendente dall'utilizzo che si fa della pedelec: per girare per la città il vantaggio è scarso, primo perché sono più gli "stop & go" (che permettono solo un piccolo recupero energetico) delle le salite e discese e secondo perché questo tipo di utilizzo di solito è associato alla ricerca delle massime velocità medie, quindi diventa inaccettabile rallentare molto nelle discese solo per mettere in batteria qualche misero km in più. Piuttosto conviene avere una batteria più grossa e freni buoni!
Per fare escursioni invece, soprattutto su terreni impervi, un sistema simile diventerebbe molto utile, potendo pianificare lunghezza delle tappe e velocità media in base più alle proprie gambe e alla propria batteria che alle difficoltà del percorso.
Se servono disegni costruttivi dei particolari li posso fornire.
PS: ho ridimensionato tutte le immagini prima di inserirle, ma mi sono dimenticato di farlo sulla seconda foto... purtroppo però l'ho scoperto troppo tardi e ora non posso più modificare il messaggio! |
| elle |
Inserito il - 02/02/2010 : 22:24:32
grazie e complimenti anche da parte mia iacomino - è una realizzazione da ricordare:
hai fatto bene a documentarla e sei stato generoso a farlo per tutti  |
| pukki |
Inserito il - 02/02/2010 : 20:16:05
Per me,che sono un  in tecnica solo x il fatto che riesci a recuperare energia dovresti perlomeno continuare in linea teorica(hai smontato)a sviluppare Iacomino.Hai dimostrato a te stesso che puoi,quindi continua!!!! |
| giman |
Inserito il - 02/02/2010 : 20:06:58
GRAZIe per la condivisione del proggetto, da li si può partire per fare ulteriori passi avanti.
BRAVO. |
| Sjoroveren |
Inserito il - 02/02/2010 : 19:05:45
Mi inchino, e sono pure un poco invidioso di tanta inventiva e di tanto ingegno.... io che al massimo posso farmi montare da un meccanico un kit gia preassemblato, e gia ci devo pensare molto
Complimenti, veramente bravo |
| motogigio73 |
Inserito il - 02/02/2010 : 17:56:40
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| kenuser |
Inserito il - 02/02/2010 : 17:21:43
Bravo davvero!  |
| job |
Inserito il - 02/02/2010 : 15:38:17
Grazie di aver condiviso nel forum il tuo progetto 
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| joffa |
Inserito il - 02/02/2010 : 14:34:47
La passione italica...
Complimenti. |
| alex_audi |
Inserito il - 02/02/2010 : 14:08:35
inventiva o spreco di tempo ?
Non condivido l'idea del tuo progetto però complimenti davvero per
il lavoro svolto notevolmente complesso e originale....
Complimenti davvero... |
| zappan |
Inserito il - 02/02/2010 : 13:55:35
Complimenti
questo si che è inventiva ... |
| imayoda |
Inserito il - 02/02/2010 : 13:51:43
sticazzi.. complimenti davvero |
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