Il sistema di trasmissione è composto da due alberi paralleli su cui sono fissate 2 ruote dentate collegate con una catena a rulli (rapporto 1:7). In questo modo l’albero inferiore è movimentato da quello superiore che trasferisce il moto rotatorio all’albero collegato all’elica attraverso un rinvio angolare. Il motore e-bike, fissato al rinvio angolare, imprime la propria coppia sull’albero inferiore.
E’ stata svolta un’analisi strutturale relativamente alla forza esercitata dai pedali sulla parte superiore del supporto:
L’analisi ha evidenziato uno sforzo massimo di 31 MPa (fattore di sicurezza 7,9)
Il supporto, in acciaio inossidabile 316, è il componente che collega il sistema di propulsione allo scafo.
La sede che ospita il rinvio angolare è inclinata di 20° rispetto all’orizzontale, in modo che in fase di montaggio non sia necessario effettuare una regolazione per garantire la corretta inclinazione dell’albero propulsivo. I due fori destinati ai due alberi (superiore e inferiore) sono dotati di sedi per ospitare i cuscinetti.
L’albero superiore, in acciaio inox 316, ruota solidalmente con le due pedivelle e la ruota dentata superiore.
Il collegamento con il supporto avviene attraverso due cuscinetti a sfera.
E’ stata svolta un’analisi strutturale sia sull’albero che sulla pedivella.
L’albero è sottoposto alla coppia agente dai pedali, che viene trasferita sulla ruota dentata (in corrispondenza della flangia centrale). Lo sforzo nella sezione più sollecitata, applicando la coppia massima è di 102 MPa (fattore di sicurezza 2,44).
La pedivella subisce la forza in corrispondenza del pedale, che provoca una sollecitazione massima di 90 MPa (fattore di sicurezza 2,75).
L’albero inferiore è anch’esso in acciaio inossidabile.
La sua funzione è trasferire la rotazione e la coppia dalla catena inferiore all’ingranaggio del rinvio angolare. Esso è anche collegato alla parte rotorica del motore e-bike da cui riceve ulteriore coppia (la parte con profilo millerighe attraversa sia rinvio angolare sia rotore e-bike).
E’ stata svolta un’analisi strutturale per verificare la resistenza ad entrambe le coppie di motore e ruota dentata. Si verifica un sforzo massimo di 80 MPa (fattore di sicurezza 3,11)
Il rinvio angolare è stato scelto dal catalogo dell’azienda unimec: http://www.unimec.eu/cataloghi/ita/rinvii.pdf
In particolare si è scelto un rinvio in acciaio inossidabile ad albero cavo con rapporto di trasmissione 1:1 (modello XRC 86).
Il rinvio è stato fissato al supporto attraverso una connessione bullonata e la sede allargata del supporto è concepita per permettere il centraggio dell’albero inferiore con quello del rinvio. L’aggancio tra il rinvio e l’albero propulsivo avviene attraverso un accoppiamento con chiavetta.
Il motore e-bike utilizzato,
prodotto dalla Falco e-motors http://www.falcoemotors.com/files/Dx_Hub_Motor_Datasheet_web.pdf è originariamente concepito per avere una parte statorica centrale e una rotorica esterna (solidale alla ruota della bicicletta). Nella nostra applicazione è stato usato all’inverso, fissando l’esterno e facendo ruotare l’interno, collegato all’albero inferiore, a cui trasferisce la coppia.
Il motore è stato fissato ad una scatola in PVC (dotata di invaso per consentire il centraggio rispetto all’albero inferiore) a sua volta collegata alla cassa del rinvio angolare attraverso una connessione bullonata.
La nostra soluzione
Per come è concepito il motore, la parte che nella nostra applicazione ruota è collegata ai cavi della batteria; è stato quindi necessario inserire un contatto elettrico strisciante fissato alla parte esterna della scatola (il contatto utilizzato è prodotto dall’azienda tedesca LTN).