Jetzt habe ich mich endlich dazu durchgerungen ein Langzeitprojekt vorzustellen, an welchem ich gemeinsam mit einem Freund seit ca. 2 Jahren mehr oder weniger kontinuierlich arbeite. Nachdem wir schon gemeinsam den 3D-Drucker begonnen hatten, was aus verschiedenen Gründen von relativ wenig Erfolg geprägt war, war die Idee ein mehr oder weniger rein mechanisches Projekt anzugehen, wo wir uns auch beide gleich viel einbringen können. Nach einigen Ideen und Diskussionen haben wir uns dann darauf geeinigt ein Kart zu bauen. In diesem Beitrag würde ich gerne einmal den aktuellen Designstand zeigen, wie er am Screenshot unten zu sehen ist. Die Konstruktion ist bei weitem noch nicht fertig und ich passe auch gewisse Dinge basierend auf den Erfahrungen vom bisherigen Bau anpasse.

Finally I brought myself to present a long term project I am working on together with a friend for about 2 years more or less contiuously. After our first project, the 3D printer, wasn’t that successful because of various reasons we decided to make something where we both could do about the same and not be dependend on other things. After various ideas and some discussions we decided to build a kart. In this post I’d like to show the current state of the design, as you can see in the picture below. It is still far from being finished and I am also changing parts of the design depending on experiences from the build process.

Grundsätzlich hatten wir uns geeinigt ein Fahrzeug zu bauen, welches auf den ersten Blick wie ein Auto aussieht und auch von der Größe her in diese Richtung geht. Die Karosserie wollen wir als Monoposto mit freistehenden Rädern ausführen, was natürlich auch schon beim tragenden Fahrzeugrahmen berücksichtigt werden muss. Angetrieben sollte das Fahrzeug zu Beginn mit einem kleinen Verbrennermotor. Da wir uns auf maximale Kosten von etwa 150 – 200€ pro Person geeinigt hatten, war das jedoch finanziell nicht machbar. Das Kart wird daher mit reiner Muskelkraft über Pedale angetrieben, wobei wir uns die Möglichkeit einer späteren Aufrüstung mit einem Motor, welcher Bauform auch immer, offen halten wollen. Mit diesen Ideen im Kopf startete ich die Konstruktion des Rahmens im CAD aus 25x25mm Stahl-Formrohren, ohne jedoch vorher irgendentwas speziell über die Auslegungung von Fahrzeugrahmen und des Fahrwerks angeschaut zu haben. Dementsprechend ist das Design des Rahmens alles andere als optimal, aber das fällt für mich jetzt in die Kategorie „Wieder was gelernt!“. Der nächste Rohrrahmen wird dann definitv besser. Nur der Rahmen selbst ist jetzt etwa 2,6m lang, 0,9m breit und etwa 0,7m hoch.

Basically we decided on building a vehicle which should appear like a car on the first look and also in size more like a car. We want the car body to be realised as a Monoposto with freestanding wheels which already has to be considered while designing the frame. Originally we planned the vehicle to be powered by a small combustion engine but since we decided on maximum costs of 150 – 200€ per person that wasn’t financially feasible. The kart is now going to be powered by pedals but we still like to have the option to add a motor of any kind later. With these ideas in my head I just started the frame design in my CAD software using 25x25mm square steel tube. Since I didn’t know anything specific about vehicle design like framework and suspension the frame is far from being perfect but that’s a case of „lesson learned“. The next vehicle frame I design will definetly be better. Only the main frame of the kart now measures approximately 2,6m in length, 0,9m in the width and it’s 0,7m high.

Damit der Rahmen auch steif genug ist, habe ich ihn nach Gefühl mit Streben ausgesteift. Somit sollte er, zumindest der Berechnung mit einer gratis Finite Elemente Software (LISA) nach, stabil sein. Da ich aber nur den statischen Belastungsfall mit sehr grob geschätzten Radlasten berechnet habe, wird sich bei der ersten Fahrt dann zeigen wie gut dynamische Lasten weggesteckt werden. Lieber wäre mir natürlich schon vorher potentielle Schwachstellen zu kennen, aber mir fehlt leider einfach die Zeit mich auch noch mit der detaillierten Berechnung zu beschäftigen.

To make the frame stong enough I placed diagonal struts where I thought they might be needed. Now the frame should be stiff enough, according to the calcuations of a free finite elements software (LISA). Since I only calculated the static load case with very rough estimations for the wheel loads we will see at the first test drive if the vehicle can endure the dynamic loads too. Of course I would favour knowing potential weak spots before but I currently don’t have the time for doing all the detailed calculations on that.

Das Fahrwerk wird sowohl vorne als auch hinten als Doppelquerlenker-Einzelradaufhängung umgesetzt. Die Schwenklager am Rahmen verwenden Kunststoff-Gleitlager, für die Lenklager werden wir sphärische Gleitlager einsetzen, da sie die Belastung aushalten sollten. Für den Aufbau der Querlenker habe ich derzeit vor alles selbst aus Stahlrohren und gelaserten Blechen zusammenzuschweißen. Nicht alle Teile sollen selbst angefertigt werden, für die Bremsen kommen Fahrradbremsscheiben und Bremssättel für kleine Quads aus China zum Einsatz. Ursprünglich wollten wir Räder von Mopeds verwenden, haben dann aber wegen dem Preis auf gebrauchte Rollstuhlräder umgesattelt.

The front and the rear suspension will be realised as a double wishbone suspension with plastic plain bearings at the frame side and metal spherical bearings for the steering bearings because they can endure the loads I am expecting at the front wheels. The wishbones will be welded together from steel pipes and lasercut steel sheets. Not all the components will be self made, the brake discs are originally meant for bicicles and the calipers are for small ATVs from China. Originally we planned to use wheels for mopeds but because of the price for these we then decided to use used wheels from a wheelchair.

An der Hinterachse ist der Aufbau der Radaufhängung ähnlich, nur kommt hier auch noch der Antrieb dazu. Da auch hier eine Einzelradaufhängung vorgesehen ist, kann die Antriebsachse nicht starr umgesetzt sein. In unserem Fall haben wir uns für eine Welle mit 2 Kardangelenken und einem selbstgebauten Schubstück dazwischen entschieden. Für die Variante mit Pedalantrieb sollte das auf jeden Fall ausreichen.

At the rear axle the suspension is constructed in a similar way, just with a additional drivetrain. Because of the independend wheel suspension we can’t use a solid axle and therefore we will be using a drive shaft with 2 cardan joints and a spline joint between. This should be solid enough for the pedal powered drivetrain version.

Als letzten Punkt möchte ich den aktuellen Stand der Lenkung vorstellen. Nachdem fertige Lenkgetriebe nicht wirklich für den Einsatz in dem Fahrzeug geeignet oder schlicht zu teuer sind, werden wir es selbst aufbauen. Dazu will ich eine fertige Zahnstange wie sie für Schiebetorantriebe zum Einsatz kommt mit einem für die Lenkübersetzung passenden Zahnrad verwenden. Die Lenksäule soll aus einem Stahlrohr mit angeschweißten Wellen für die Lagerung an beiden Enden bestehen. Auch hier bei der kompletten Lenkung bin ich mit der Konstruktion bei weitem noch nicht fertig.

At the rear axle the suspension is constructed in a similar way, just with a additional drivetrain. Because of the independend wheel suspension we can’t use a solid axle and therefore we will be using a drive shaft with 2 cardan joints and a spline joint between. This should be solid enouh for the pedal powered drivetran version.

Nach dieser sehr knappen Einführung zum Design will ich bald einmal den bisherigen Baufortschritt vorstellen. Alle Stellen des Fahrzeugs, die ich bisher noch nicht oder ungenau vorgestellt habe, werde ich genauer erklären sobald wir daran bauen.

After this short introduction to the design I will soon present the build progress which occured so far. The details of the design I haven’t covered in todays post will be explained in detail when we start building them.