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Warum brauchen wir eine Untersetzung in unserem RC-Car?

1x1 der Über - Untersetzung

Im Netz findet man einige Guides um die richtige Untersetzung zu wählen.Ich habe mir einige angeschaut und versuche diese hier zusammen zu fassen um ein allgemeinverständliches Kompendium zu haben. Die Tipps für unsere Profifahrer lasse ich mal aussen vor, da i.d.R. doch eh besser wissen was am Auto wie wirkt ;-) .
Die Anleitung ist allenfalls als Richtwert zu sehen, da jedes Modell andere Grundevoraussetzungen mit sich bringt und auch die Antriebssets so manigfaltig und unterschiedlich sind, das man sehr viel probieren muss um das Optimum zu finden.
RC-Cars fahren zu 99,9% immer mit einer Untersetzung!

Eine Untersetzung ist eine Kombination aus einem kleinen Antriebszahnrad (Ritzel) und einem größeren Abtriebszahnrad (Hauptzahnrad). Durch ändern der Zahnradgrößen verändert man das Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment. Die Leistung bleibt dabei (von Reibungsverlusten abgesehen) gleich.

Warum ein Getriebe?

Wie wir alle wissen können RC-Cars sehr schnell werden. D.h. die Motoren liefern genug Leistung um unsere Renner beachtlich zu beschleunigen oder auch sehr kräftig zu machen. Dies geschieht aber grundsätzlich immer über die Wahl des richtigen Getriebes, denn das Verhältnis von Drehzahl und Drehmoment “passt” für unsere Zwecke nicht ganz. Die “kleinen” Motoren drehen sehr hoch, bringen dafür jedoch verhältnismäßig wenig Drehmoment.
Motoren mit mehr Drehmoment bei selber Leistung wären zu groß und gewichtsmäßig zu schwer.
Was für unterschiedliche Arten von Untersetzungen gibt es?

Die Primäruntersetzung ist die Untersetzung die wir selber am allerbesten ändern könne. Sie besteht aus dem Motorritzel und dem Hauptzahnrad. Die andere Untersetzung unseres RC-Cars ist die Sekundäruntersetzung oder innere Untersetzung. Diese besteht bei Rc-Autos immer aus folgenden Komponenten: Riemenräder, Kegel/Tellerrad, 2wd Getriebebox, oder ein Schaltgetriebe wie z.B. beim Traxxas Summit.
Die innere Übersetzung wird bei unseren Modellen eigentlich nie geändert, bzw. habe ich das noch nie gemacht ;-) Die innere Übersetzung ermittelt man ganz einfach. Wie oft dreht sich das Hauptzahnrad für eine Umdrehung der Reifen.
Beim Carson Specter sind das z.B. 3.30769230
Was bedeuten jetzt die Zahlen der Untersetzung?

Nehmen wir einfach mal die folgende Zahl als Gesamtuntersetzung unseres Modells.8,9:1DieseZahl ist die Gesamtuntersetzung. Sie wird mit der Formel
[Primär- * Sekundäruntersetzung] berechnet und gibt an, dass der Motor 8,9 Umdrehungen machen muss, damit sich die Reifen 1 mal drehen.

Das heißt im Umkehrschluss- die Drehzahl wurde auf etwa 1/9 reduziert. Klingt erstmals doof – aber wir haben dadurch- das Drehmoment auf das 9fache erhöht. Das heißt also, wo euer Modell vorher keinen Fisch vom Teller gezogen hat, zieht es jetzt einen ganzen Wal :-D Mathematisch sieht das so aus: Zähne(Hauptzahnrad) / Zähne(Ritzel) * innerer Untersetzung = Gesamtuntersetzung.
Hier man anhand des Carson Specter mit einer typischen Buggy Untersetzung:
HZ = 46Z, Ritzel = 14Z, IU = 3.30:1 -> 46/14 * 3.30 = 10,84(:1)
Wie dimensioniere ich meine Zahnräder richtig?

Grundsätzlich sollte man immer erst das Ritzel wechseln und nur die Größe des Hauptzahnrad ändern, falls der Motor sich nicht mehr in die Richtige Position schieben lässt.(Langlöcher limitieren das Ritzel)!

Es gibt sehr einfache und gute Methoden die richtige Untersetzung zu wählen – Der wichtigste Indikator ist die Temperatur des Motors und des Reglers. Der Motor und Regler wird nach kurzer Fahrzeit sehr heiß. Auch der Akku oder der Akkustecker wird sehr warm.
Ein andere Indikator wäre der Vergleich. Fahrt Ihr mit Freunden die ein ähnliches Modell haben, kommt ihr beim Start nicht hinterher und euer Auto macht den Eindruck immer nur zu beschleunigen und nie die Endgeschwindigkeit zu erreichen.

Der zweite Fehler der gemacht werden kann, ist ein zu niedrige Untersetzung. Sprich der Motor muss sehr viel Kraft aufwenden um das Modell überhaupt in Bewegung zu setzen. Wenn das der Fall ist wird alles an eurem Modell sehr heiß und die Komponenten werden sehr schnell einen Heldentod sterben.
Wie jetzt die richtige Untersetzung finden?

Unter Freunden oder alleine wird’s schwierig das richtige zu finden – Mit der Überwachung der Temperatur ist die erste Hürde genommen. Es gibt aber noch ein paar Faustregeln:
Wenn du keine Ahnung hast, wie du ungefähr untersetzen sollst, dann beginne immer mit dem kleinsten Ritzel!
Ein kleines Motorritzel – alternativ ein großes Hauptzahnrad – vergrößert die Untersetzung, d.h. die Beschleunigung wird brachialer, aber die Höchstgeschwindigkeit ist niedriger, der Regler bzw. der Motor wird weniger stark belastet.
Ein großes Motorritzel – alternativ ein kleines Hauptzahnrad – verkleinert die Untersetzung, d.h. die Beschleunigung wird kontrollierbarer, und die Höchstgeschwindigkeit steigt. Der Regler und der Motor wird mehr gefordert.
Ein Motor mit vielen “Turns” (Darauf gehe ich das nächste mal ein) ist relativ entspannt was Änderungen an der Übersetzung angeht. Er hat mehr Kraft und kann das besser ab.
Ein Motor mit wenigen Turns (hat eine hohe Umdrehungszahl) reagiert schon sehr empfindlich auf die Änderung auf eine niedrigere Untersetzung, da er seine Kraft durch eine hohe Drehzahl und hohe Untersetzung realisiert.
Auch ein zu groß untersetzter Motor kann sterben, da er zu hoch dreht (Hitze), wegen der geringen Last. Mit einem kleinem Ritzel werden die Fahrleistungen (außer beim Traktorpulling) doch sehr “unspaßig” ausfallen. Wenn du nach 6 Minuten oder einem leergefahrenen Akkupack, Motor, Regler und Akku gut anfassen kannst und diese nich zu warm sind, kannst du es mit einem größeren Ritzel (1-2Zähne mehr) probieren. Dann wieder testen.Um dieses Prozedere zu verkürzen, drucken viele Hersteller (z.B. Traxxas) in den Handbüchern der Modelle Untersetzungstabellen ab, das spart Geld weil man keine 5 verschiedenen Ritzel kaufen muss. Bei Offroad-Fahrzeugen gelten aber noch ein paar Ausnahmen, wobei das Richtwerte sind und kein Gesetz:- Gras und feuchter Untergrund machen dem Motor besonders viel Arbeit, hier bitte 1-2 Zähne von der vorgeschlagenen Ritzelgröße abziehen.Fahrt ihr größere Reifen, so muss das Ritzel dem Durchmesser entsprechend kleiner gewählt werden. (z.B. von 10 auf 12,5cm -> 25%, Ritzel ursprünglich 22 Zähne -> mind. 25% kleiner also maximal 16 Zähne)

Die “optimale” Untersetzung hängt aber am Ende davon ab, was du machen willst.

lange Lebensdauer, wenig Wartung, kostet Fahrleistung und bedeutet daher eine große Untersetzung – In jedem Fall solltet Ihr immer einen Kompromiss aus Beschleunigung / Endgeschwindigkeit wählen ohne die Antriebskomponenten zu überfordern. Faustregel ist dabei – bei vielen Kurven bessere Beschleunigung und bei langen geraden Topspeed.

Man sollte nur nicht zu sehr aus Speed gehen, da dann der Motor nicht mehr ausdrehen kann und immer im Teillastbereich dreht.

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Quellen: offroad-cult.org | modellbau-wiki.de | wiki.rc-network.de

Leistungsberechnungen..... von Alex .

Ich hab da mal ein par Berechnungen angestellt....
Naja... Das kommt dabei raus wenn ich mal langeweile hab...

Ich wollt einfach mal gerne wissen wie viel meine Kiste auf den Boden bringt (Air Attack(Rex X))
Allerdings habe ich den Reibungswiederstand und dergleichen außer Acht gelassen... Nur den Wirkungsgrad der Getriebe habe ich mit einbezogen...

So.. Erst mal die Grundlagen:
Motor: Force 21 sz
Leistung: 1,9 PS bei einer Nenndrehzahl von 29.000 u/min
Ritzel (Kupplungsglocke): 15 Zähne
Hauptzahnrad: 48 Zähne
Kegelrad: 13 Zähne
Differential: 43 Zähne
Reifendurchmesser: 118mm (Radius 59mm)

Die Berechnung:

Motorleistung habe ich wie folgt berechnet:

Leistung/Nenndrehzahl/1,423*10000
also
1,9/29000/1,423*10000
Die Grundlage der Rechnung findet ihr hier:
http://www.powerboxer.de/theorie-technik...zahl-drehmoment
Dort steht auch beschrieben wo die Faktoren 1,423 und 10000 herkommen. Das hier zu erklären ist mir jetzt zu aufwändig..

Also Leistung/Nenndrehzahl/1,423*10000 ergibt eine Kraft von 0,4604 N/m
Diese wird über die Kupplung an das Hauptzahnrad abgegeben.
Bei einem Übersetzungsverhältnis von 3,2 zu 1 (Zähne Hauptzahnrad / Zähne Ritzel also 48/15) ergibt sich, am Antriebsstrang, eine abgegebene Leistung von 1,4291 N/m.
Dabei habe ich einen Wirkungsgrad von 97% des Zahnradgetriebe mit einbezogen.

Weiter gehts zu den Antriebsachsen..
Am Kegelrad des Differentials kommen also 1,4291 N/m an. Bei einem Übersetzungsverhältnis von 3,307.... zu 1 ergibt sich hier eine Leistung von 4,7271 N/m.
Ziehen wir noch 3% ab (Wirkungsgrad) sind es nur noch 4,585 N/m. Aber Halt..... Es sind ja zwei Achsen (Vorne/Hinten)... Also noch durch zwei teilen!!
2,2926 N/m pro Achse.

Um die Leistung zu errechnen die auf den Boden gebracht wird nutze ich die Formel M = r * F (Drehmoment(M) = Radius(r) * Kraft (F)).
Nach F umgestellt ergibt sich also F = M / r. Die Kraft die am Boden anliegt ist demnach 2,2926 N/m (M) / 0,059 m (r) = 38,8576 N.
Da Wir ja in Metern rechnen habe ich den Radius der Reifens direkt in Meter angegeben (0,059m).
Das Ergebnis von 38.8576 N noch durch zwei teilen (da ja an jeder Achse zwei Räder sind) ergibt 19,4293 N pro Rad.
Somit sind an jedem Rad 1,9429 Kg Vortrieb..

Im Anhang ist noch meine Exel Tabelle die mir die Rechnerei erleichtert hat..

Würde mich freuen wenn sich jemand die Mühe macht meine Berechnung zu überprüfen.

Gruß Alex

Übersetzungsverhältniss ??

3,2 hast du .. (Zähne Hauptzahnrad / Zähne Ritzel also 48/15)

Wie muss das Übersetzungsverhältnis denn sein damit das RC Car besser fährt ????????

Übersetzngsverhältnis > größer oder kleiner ????

Je größer das ubersetzungsverhaltnis wird, also 3.6 zum Beispiel bei ner 13 glocke,
desto langsamer wird das Auto aber umso mehr dampf hat er...

( ausgangswert 3,2 )

also größer , 3,6 top Speed am anfang ; endgeschwindigkiet geringer .

und kleiner , bei 2,8 weniger Speed am anfang ; aber endgeschwindigkeit höher .

Also bei einem HZ von 54 Z. und einer Glocke von 11 Z .

4,9090..... gräbt er sich fast ein , aber man muss ihn wenn er es geschafft hat zu fahren ; schieben ;-) übertrieben gesagt ;-)

So werde ich schneller

Die Übersetzung


Anfänger im rc-car Sport haben es nicht leicht. Sind sie doch meistens gleichzeitig Teamchef, Fahrer und Mechaniker in einer Person. Viele Entscheidungen müssen an der Rennstrecke getroffen werden und nicht nur das Fahren bereitet am Anfang so manche Schwierigkeiten. Auch das Schrauben bereitet manche Tücken. In unserer Technikrubrik wollen wir deshalb gerade Anfängern Hinweise geben, wie sie mit einfachen Mitteln schneller werden. Thema in diesem Artikel : Die Übersetzung eines rc-cars. Sie bestimmt Beschleunigungsvermögen und Höchstgeschwindigkeit und damit natürlich auch die Rundenzeiten...

Leider widersprechen sich - betrachtet man die Übersetzung - eine gute Beschleunigung und eine hohe Endgeschwindigkeit. Beides zu haben ist unmöglich - die Übersetzung ist daher immer ein Kompromiß zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung und beeinflußt in großem Maße die Rundenzeit. Eine allgemeine Formel für die Errechnung einer optimalen Übersetzung kann man nicht aufstellen, da sie von vielen Faktoren abhängt, wie z.B. dem Motor, dem Fahrzeuggewicht, der Strecke und sogar vom eigenen Fahrstil.

Grundsätzlich gilt bei jedem rc-car mit lediglich einem festen Übersetzungsverhältnis, dass ein kleineres Motorritzel eine höhere Beschleunigung aber auch eine verminderte Höchstgeschwindigkeit bewirkt. In vielen Fällen steigert man mit einem kleineren Ritzel aber auch die Rundenzeit. Gerade bei elektrogetriebenen rc-cars machen viele Fahrer den Fehler ihr Fahrzeug zu lang (mit einem zu großen Ritzel) zu übersetzen.
Sie wollen durch die höhere Geschwindigkeit ihre Rundenzeit verkürzen, merken dabei aber nicht, dass der Motor auf den zu kurzen Beschleunigungsstrecken gar nicht im optimalen Leistungsbereich arbeitet. Die hoch drehenden High-Tech Motörchen erreichen dann keine höheren Drehzahlen und überhitzen. Leistungsverlust und ein abgerauchter Motor sind die Folge.

Umgehen kann man dies, wenn man mit einem kleinen Ritzel beginnt, abhängig von der Strecke. Kleine Kurven und kurze Geraden bedingen eine kurze Übersetzung (kleines Ritzel), flüssige Kurven und lange Geraden eine etwas längere Übersetzung. Zusätzlich spielt das Fahrzeuggewicht eine Rolle. Je schwerer das Fahrzeug, desto kürzer sollte man übersetzen.
Dies ist deshalb erforderlich, weil die Massenträgheit des Fahrzeugs der Antriebskraft entgegenwirkt und diese wiederum - bei gleichem Motor - von der Übersetzung abhängt. Fährt ein Konkurrent in der gleichen Klasse mit einem extrem leichten Modell und einem identischen Motor mit einem 25er Ritzel, so kann für das eigene 100 Gramm schwerere Modell das 23er Ritzel das geeignetere sein.

Auch der persönliche Fahrstil spielt eine Rolle. Wer aus jeder Kurve eine starke Beschleunigung benötigt, weil er sehr stark in die Kurven hineinbremst benötigt eine kurze Übersetzung. Im Gegensatz dazu steht der Fahrer, der mit einem runden Fahrstil versucht möglichst eine hohe Geschwindigkeit durch die Kurven mitzunehmen. Er beschleunigt aus einer bereits höheren Geschwindigkeit und kann daher eine längere Übersetzung wählen. Wobei dies keine Wertung des Fahrstils sein soll. Beide Fahrstile haben ihre Berechtigung und bieten Vor- und Nachteile.

Ebenfalls sehr vorsichtig sollte man beim Einstellen des Getriebespiels vorgehen. Fahrer, die sich permanent über ein zu langsames und kreischendes Auto ärgern, haben schon oftmals mit einem korrekt eingestellten Getriebespiel ihr Auto nicht wiedererkannt. Aneinander reibende Zahnflanken fressen drastisch Leistung und saugen den Akku frühzeitig leer. Etwas Spiel ist daher immer notwendig. Das Hauptzahnrad sollte sich - bei festgehaltenem Ritzel - noch etwas bewegen lassen.


Stichpunkte für die Rennstrecke:

A) Getriebespiel bei E-Motoren einstellen
1. Das Spiel zwischen Ritzel und Hauptzahnrad (Getriebespiel) ist entscheidend für die Lebensdauer und die Fahrleistungen
2. Niemals den Motor fest in Richtung Hauptzahnrad drücken und Schrauben anziehen!
3. Zwischen Ritzelzahn und Zahn des Hauptzahnrades muß ein kleiner Spalt bleiben.
4. Ist der Abstand zu groß, verschleißen die Zähne zu schnell.
5. Ist der Abstand zu gering, ist die Höchstgeschwindigkeit drastisch herabgesetzt.
6. Ein Streifen Folie sollte auf jeden Fall zwischen die Zähne passen.

B) Übersetzungswahl
1. Kürzere Übersetzung (kleines Ritzel) bei: enger Strecke mit vielen Kurven / abgehacktem Fahrstil / hochdrehenden Motoren / hohem Fahrzeuggewicht
2. Längere Übersetzung (großes Ritzel) bei: weiter Strecke mit langen Geraden / rundem Fahrstil / niedrigdrehenden Motoren / niedrigem Fahrzeuggewicht
3. Der Motor sollte immer kurz vor dem Ende der längsten Geraden ausgedreht haben.
4. Immer mit einem kleinen Ritzel anfangen.
5. Die Übersetzung eines rc-cars mit Hohlkammerreifen wird im festen Übersetzungsverhältnis angegeben. 1:6,44 bedeutet beispielsweise, dass sich die Antriebsräder einmal komplett gedreht haben, wenn der Motor bereits 6,44 Umdrehungen gemacht hat. Dies reicht als Angabe aus, da man meistens mit einem einzigen Reifendurchmesser fährt. Größere oder kleinere Reifendurchmesser beeinflussen selbstverständlich die Gesamtübersetzung und müssen zusätzlich eingerechnet werden.
6. Die Übersetzung eines rc-cars mit Moosgummireifen wird in mm/Motorumdrehung angegeben. Dies liegt vor allem am großen Einfluß der sich ständig ändernden Hinterraddurchmesser auf die Gesamtübersetzung. Fährt man einen Reifen mehrere Akkus, so muß von Zeit zu Zeit der Hinterraddurchmesser überprüft werden und ggf. ein größeres Ritzel eingebaut werden. Nur auf diese Weise bleiben die Fahrleistungen und Geschwindigkeiten konstant. Beispiel Formel1 Elektro: Die Gesamtübersetzung ist absolut identisch für 42mm Reifen/18er Ritzel oder 54mm Reifen/14er Ritzel.

Quelle : rc-car-magazin