Guten Abend werte Leute, liebe Verwirrte und besonders die die es werden wollen....
Heutiges Thema: Primärfedern
Wie in einem der letzten Beiträge geschrieben bekommt der neue Zuera- Motor eine mit einem 25z Benelli Ritzel verlängerte RMS 24/72 Primärübersetzung. Dies Ergibt ein Übersetzungsverhältnis von 2,88 zu 1 statt 3,00 zu 1.
Aufgrund der etwas komischen Konstruktion der Vespamotoren, was wohl hauptsächlich dem packaging geschuldet sein dürfte, liegt an der Kupplung sowie an der Ruckdämpfung (wobei hier nichts gedämpft sondern nur getilgt wird.... dazu später) des Antriebsstranges nicht das Motordrehmoment an, sondern teils wesentlich mehr, da sich die Primärübersetzung noch vor dieser Baugruppe befindet.
Das Problem ist hierbei, neben dem, dass die Kupplung einiges mehr an Drehmoment halten muss, die Auswahl von Federn zur Ruckdämpfung für den recht geringen zur Verfügung stehenden Bauraum.
Um hier die richtigen benötigten Federn zu finden habe ich mir mal wieder ein Excel- sheet gebastelt und einen kleinen Haufen an einfach erhältlichen Primärfedern auf einer Waage vermessen um deren Steifigkeit/Federkraft herauszufinden und zu vergleichen.
Warum nun der Aufriss schon wieder:
1. Manche Federn haben ein höheres Blockmass als es die Primär zulässt, sprich die Feder ist ihr eigener Anschlag. Das ist in meinen Augen ganz schlecht, denn so brechen Federn mit sehr hocher Wahrscheinlichkeit, sofern sie den Anschlag/das Blockmass erreichen (-> sehr harte Feder)
2. Federn mit einem größeren Blockmass als nötig sowie sehr harte Federn (zu harte Federn) sind in meinen Augen eine Verschwendung von möglichem Auslenkweg.
3. Sehr harte Federn (zu harte Federn) sind für eine feine Dämpfung (Tilgung.... grrrr...) bzw. geringe Lasten nicht optimal.
4. Bei zu weichen Federn, auch wenn sie nicht ihr eigener Anschlag sind, wird die Primärauslenkung überreizt und dann kann diese auf Anschlag gehen. Hierbei geht die Ruckdämpfungswirkung dann wie in den obigen Fällen eventuell ebenso nahezu komplett verloren.
Also unterm Strich kann man sagen, die Federn sollen nicht Anschlagen. Weder an sich selber noch an die Anschläge der Primär. Das ist wohl das wichtigste.
Zudem ist dieses ganze System in der Vespa auch kein Ruckdämpfungssystem sondern ein Ruck-Tilger. Federn bzw. Federpendel wie hier sind nur Schwingungstilger und keine Dämpfer. Es wird bei diesen Teilen aber immer von "Ruckdämpfung" gesprochen, also belasse ich es dabei um wenigstens nicht hier auch noch Verwirrung zu stiften.... Theoretisch kann man hier mit mehr oder weniger Aufwand auch schwingungsdämpfende Elemente unterbekommen, aber deren nicht- Vorhandensein scheint bei x- tausend Vespamotoren kein Problem zu sein und ich möchte hier auch keine Diplomarbeit aufstellen, also stelle ich die grundsätzliche Basis nicht weiters infrage...
....weiter im Programm....
Nachfolgend eine Darstellung wie es beim stärksten 125er SF Motor, dem einer PK ETS aussieht.
Hierzu wurden gebrauchte originale Ruckdämpfungsfedern gemessen (gewogen ) und deren Federkraft über die geometrische Gegebenheit des Primärzahnrades in ein Drehmoment umgerechnet (4 Federn mit je einer bestimmten Kraft X deren Abstand zur Drehachse). Dieses Drehmoment, welches die Federkraft beim Anschlag darstellt, wurde dann dem auftretenden Motordrehmoment (hingerechnet lt. Wikidaten) gegenübergestellt um eine Restsicherheit gegen Anschlagen darzustellen.
Mit einem Sicherheitsfaktor von 1,5 oder 50%, bleibt eine Restsicherheit von knapp über "1" bei einer originalen ETS. Diese 50% nehme ich erstmal als Basis für meine weiteren Überlegungen.
Woher kommen die oben dargestellten ominösen 31,7kg an Federkraft?
Diese Werte stammen aus einer Tabelle wie der nachfolgend gezeigten.
Hier bei der originalen Feder wurden nur wenige Messwerte ermittelt, da es gleich klar war, dass ich mir diese Federn (Piaggio original gebraucht) aufgrund der niedrigen Federraten und hohen Blockmaße nicht weiter im Detail ansehen brauche.
Mit den entstandenen Messwerten aus diesem Messaufbau...
wurde dann weitergerechnet.
Über die gestrecke Länge und den Platz in der Federtasche wurde die Vorspannung in [mm] sowie in Newton und [kg] errechnet.
Über das Delta der gestreckten Länge zum Wert "Primärtasche auf Anschlag" wurde die maximale Federkraft beim Anschlag (in diesem Fall die 31,7kg) errechnet. Es wurde auch noch die Federrate einer jeden getesten Feder ermittelt um sie den Herstellerangaben gegenüberzustellen, falls vorhanden.
Hierzu sei gesagt, dass meine Messwerte, auch wenn sie aus zig Messpunkten bestehen natürlich auch zumindest geringfügig fehlerbehaftet sind. Auch hat meine verwendet Waage nur eine Genauigkeit von ~200gramm. Die Ergebnisse sind jedoch ganz gut reproduzierbar, was auch geprüft wurde. (max. Abweichung einer Feder von einem Prüftag auf den nächsten ~4N/mm)
Hier im Bild die 4 Stück langen BGM Federn in der Kennliniendarstellung in [mm] und [kg]. Optimalerweise sollte jede Federkennlinie eine exakte Gerad sein. Dass dies nicht 100% der Fall ist, schiebe ich zum größten Teil auf leider kaum vermeidbare Messfehler bei dieser Russenmethode der Kennlinienerstellung.
Jedenfalls hat die originale gebrauchte Piaggio Primärfeder bei meinem Messaufbau eine Federrate von 55 N/mm gezeigt. Hier im GSF kursieren Werte von ~51 N/mm bis ~65 N/mm. Sie schwimmt also gut mit bei ihren Kollegen, ist jedoch bei einem erwarteten (erhofften) Motordrehmoment von 20Nm und einer 2,88 Primär viel zu schwach und wird auf Block gehen (Sicherheit gegen Anschlagen nur 0,6 bei 50% Angstzuschlag).
Bei den RMS Federn die in der Primär schon verbaut waren sieht es kaum besser aus. Die Sicherheit steigt auf 0,7, aber es ist immernoch die Feder ihr eigener Anschlag und begrenzt den möglichen Auslenkweg um ~2,2mm von max. möglichen 5,9mm
Aufgrund dieser Umstände habe ich mir die beiden Primärfedervarianten von BGM in 60 N/mm und 70 N/mm geholt, nur sagen diese beiden Werte ohne gestreckte Federlänge und Blockmaß leider recht wenig aus. Lustig war auch, dass ich alle 8 bestellten Federn zusammengemischt bekommen habe und diese sich nur über die geringfügig (~0,4mm) unterschiedliche gestreckte Länge unterscheiden ließen. Was nun welche Feder sein soll konnte man also nur vermuten, wobei die längere Feder bei gleichem Material wohl die härtere sein würde..... Weil ich eh schon dabei war wurden sie also auch gleich komplett vermessen.
Hier die RMS feder im Vergleich zu den beiden BGM. Man kann hier bereits das größere Blockmass der RMS Anhand der Windungsabstände bei sehr ähnlicher gestreckter Länge erkennen.
Die weichere (& kürzere) der Beiden hat eine Federrate von 68,9 N/mm- und die längere/härtere 73,1 N/mm aufgewiesen. Fast eineiige Zwillinge, wenn da die Federlänge nicht wäre: Durch die unterschiedlichen gestreckten Längen besitzt die weichere/kürzere eine Federkraft von 50,5kg bei Anschlag und die längere/härtere gut 63kg. Da ist die Differenz also schon deutlicher, aber an der Federkennlinie ist trotzdem nicht extrem viel Unterschied erkennbar.
Extrem erfreulich war jedoch zu erkennen, dass keine von beiden ihren eigenen Anschlag darstellt. Wenn die Primär auf Block gehen sollte wäre bei der langen noch 1,15mm Restweg vorhanden und bei der kurzen noch knapp ein halber Millimeter. Wenn nötig, könnte man hier also auch noch shims in der Dicke von maximal dem verfügbaren Restweg beilegen um die Federkraft weiter zu erhöhen.
Die maximale Abweichung der Federrate zwischen den vier langen Federn betrug 5,4 N/mm wobei besonders eine Feder einen niedrigeren Wert aufwies als ihre drei Freundinnen. Die anderen drei waren nur 2,2 N/mm voneinander entfernt.
Die maximale Abweichung bei den kurzen Federn war bei allen vieren auch nur 2,2 N/mm. Allesamt schön eng beieinander wie ich finde für so scheinbare "Wald- & Wiesenteile".
Das Ergebnis:
Bei meiner Anwendung wäre es ausreichend je zwei lange und zwei kurze BGM Federn zu verbauen um auf eine Restsicherheit von knapp über "1" zu kommen. Die Federkraft bei geringer Auslenkung ist zwar etwas hoch, sprich die Federkennlinie dürfte etwas steiler sein für mein Empfinden, aber das sollte noch absolut kein Problem sein und man kann auch halt nicht alles haben....Dafür kein Ø12mm Federn reinbasteln, kein Falc, ganze DRT Primärs etc. Zeugs über irgendjemanden extra beziehen, nix. Nice. Fertig. Thema erledigt. Danke BGM.
Nope. Noch nicht ganz....
A: Anbei zum Download meine aufgestellte Exceltabelle zum selber darin herumfummeln.
Schaut euch eure "verstärkten" Federn genau an. Ich habe hier in meinem Fundus noch alte BGM "gelb" gefunden. Die schauen schön wichtig aus und sind schön groß und benötigen einiges an Bastelei um überhaupt in die Primär zu passen, besitzen jedoch eine maximal erreichbare Federkraft wie die RMS Federn (also knapp über den ausgelutschten originalen Federn) und das Blockmaß ist auch noch zu groß. Zudem gab es auch mal irgendwo "48 N/mm" Federn. Ich glaube auch von BGM. (Sorry Leute, die Liebe die ihr vorhin bekommen habt gleicht das hier leider wieder ziemlich aus) Leider habe ich solche nicht hier und weiß auch keine Maße aber die geringe Federrate (geringer als bei originalen gebrauchten Federn!) verheißt absolut nichts Gutes. Aber ich glaube weder die "gelben" noch die "48 N/mm" sind noch erhältlich.
Auch habe ich irgendwo abgefeilte Ø12mm Feden gesehen. Die Kennlinien dieser haben sicher einen schönen Knick....
Leider kann man zu alledem auch nicht im Vorhinein sagen, wie sich die Feder im Langzeitbetrieb verhält. Setzt sie sich gar, oder ist sie nicht dauerfest, etc. Ein schönes Beispiel hier die SIP XL2 "XL" Kupplungsfedern wo man im Vorhinein schon folgendes erkennen kann: Einmal auf Block gedrückt bleibt die Feder gestreckt gut 5mm kürzer als zuvor und geht auch nichtmehr zurück.... voll geil... Federn aus Blumendraht... QUALität...
B: Es wurde bisher nur das Motordrehmoment in die Überlegungen einbezogen, aber das ist noch nicht alles..... "Bleiben Sie dran, nächste Woche geht es weiter!"
Mal sehen wann ich wirklich dazukomme, aber erweitert wird dieses Thema noch. Ich will das nur nicht alles auf einmal hier reinkotzen....
Nur die Harten kacken in den Garten- Willkommen in meinem Garten wer das zu lesen durchgestanden hat...
Primärfederanalyse.xlsx