Federung / Stoßdämpfer / Aufhängung von Rädern und Achsen

[Frank]

Ich will demnächst mal wieder was Bot ähnliches bauen, vielleicht mit 6 Rädern. Diesmal will ich gern die Räder einzeln aufhängen und Federn.
Welche Lösungen sind euch da schon eingefallen? Vielleicht können wir diesen Thread nutzen um Bilder zu verschiedenen Aufhängungen / Stossdämpfern etc. zu posten.

Eine schöne und einfach Lösung für Stützräder bei einem Kettfahrzeug habe ich gerade im Web gesehn. Hier gleich mal ein Bild:

http://i122.photobucket.com/albums/o260/dodge204/PIC00028-3.jpg

http://i122.photobucket.com/albums/o260/dodge204/PIC00019-3.jpg

[fumir]

RC-modellautos sind meistens gefedert.
Es gibt sie in vielen größen und varianten.
Deshalb kennen sich die modellbauer (alle modellbauer auf die dies nicht zutrifft, mögen mir bitte verzeihen) vermutlich bestens mit dem problem aus, und könnten hilfreiche tips geben!


Anmerkung des Moderators:
Du hast jetzt Deine Meinung zur Rüstung abgegeben und Dich über den Kenntnisstand der meisten hier in Forum ausgelassen ohne auf den technischen Inhalt des Themas einzugehen.
Manf

[Klingon77]

hi,

ich finde die Aufhängung der Mars-Rovers recht gelungen.

http://www.raumfahrer.net/multimedia/4images/details.php?image_id=652&sessionid=9e528ba80751abf9c0f5d0471d08a486

http://www.raumfahrer.net/raumfahrt/marsrover2003/ueberblick.shtml

http://www.moon660.com/release/mb_pictures.php4?PIC=4259

http://images.google.de/imgres?imgurl=http://www.bodensee-sternwarte.de/Archiv/LuK/Bilder/Pic_22.jpg&imgrefurl=http://www.bodensee-sternwarte.de/Archiv/LuK/mr_17.htm&h=408&w=525&sz=50&hl=de&start=24&um=1&tbnid=RfmLj0fYgfUJWM:&tbnh=103&tbnw=132&prev=/images%3Fq%3DMars-Rover%26start%3D20%26ndsp%3D20%26svnum%3D10%26um%3 D1%26hl%3Dde%26cr%3DcountryDE%26sa%3DN

insbesondere die Aufhängung zweier Räder mit dem V-förmigen Gelenk finde ich pfiffig.

liebe Grüße, Klingon77

[fumir]

will da einer in die rüstungsindustrie einsteigen? :-)
also vorne scheint mir die panzerung doch etwas schwach :-)

aber mal im ernst:
die RC-modelautos sind doch alle gefedert.
die gibts auch in nahezu allen größen und varianten.
deshalb kennen sich die modelbauer sicher besser mit dem problem aus, als die meisten hier im roboter forum.


Anmerkung des Moderators:
Du hast jetzt Deine Meinung zur Rüstung abgegeben und Dich über den Kenntnisstand der meisten hier in Forum ausgelassen ohne auf den technischen Inhalt des Themas einzugehen.
Manf

@Manf:
ich bin durchaus auf den technischen inhalt eingegangen, insofern ich darauf verwiesen habe, die modellbauer (in ihren foren) zu konsultieren!
und ja, ich denke wirklich das die mehr davon verstehen. aber das ist doch keine abwertung der RN-user. die modellbauer haben ne andere zielsetzung und daher auch andere kenntnisse. mal ganz davon abgesehn, das ich in dem zusammenhang auch zu den 'meisten' hier zähle.

aber ich kann ja mal ne umfrage machen: wer kennt sich hier gut mit der federung von fahrzeugen aus.
soweit ich hier die bilder von roboterprojekten gesehen habe, würde ich doch mal vermuten, das die meisten bots nicht gefedert sind! (insbesondere wenn man die vielen kleinen bots berücksichtigt, die mit viel spass zusammengebaut aber nicht unbedingt der öffentlichkeit präsentiert werden)

nur weil ich mal was geschrieben habe, was dir (und anderen) nicht gefallen hat, musst du jetzt nicht jedes wort von mir auf die goldwaage legen!

[Tuxy]

Ich denke bei den meisten Robotern ist eine Federung nicht notwendig.

Zum Marsrover: ist der gefedert oder gehts nur um die Aufhängung?

Eine Federung sollte man anhand meherer Kreterien auswählen.
-anzahl Räder
-Lenkbar oder nicht
-Aufhängungsart der Räder
-Belastung, einsatzbereich des Gefährts, Grösse und Gewicht
-Federweg, härte und Art der Stossdämpfer (einstellbar, öldruck)

Vielleicht reicht auch schon eine "passive" Federung, z.b. durch grosse Räder.

Gute Beispiele findet man im Offroadbereich Modellbau.
z.b. Maßstab 1:8 wie bei meinem Bot (basierend auf dem Savage)
eine intressante Federung hat auch der cen Genesis.
Wobei die etwas überdimensioniert für einen Roboter ist.
http://img101.imageshack.us/img101/3203/genesisvor9ee5.jpg

Ebenfalls intressant die Federung von Kinderwagen.


http://home.tiscali.de/sanne2/einstellbare-Federung.jpg

Die V-förmige Aufhängung vom Marsrover ist auch intressant
und sehr gut bei Gefährten mit 6 Rädern anwendbar.
Die vorderen 2 Räder "normal" aufgehängt, die hinteren an einer Strebe mit einem
Drehpunkt in der Mitte.
An diese könnte man vorne und hinten einfach Dämpfer anbringen,
daraus ergibt sich eine tolle Fahrgeometrie.
Ich habe mal genau so einen Bot gesehen, den wollte ich eigentlich mal nachbauen,
finde leider den link nicht mehr.

[Tuxy]

Hier nochmal 2 Bilder von einem anderem Bot
http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/jbot/jbot_steps_001.jpg
http://www.geology.smu.edu/~dpa-www/robo/jbot/jbot_rough_01.jpg

sieht nach einer Einzelradaufhängung mit der üblichen Modellbaufederung aus.

[Klingon77]

hi Tuxy,

wenn ich das auf den Bildern, die ich bisher gesehen habe richtig interpretiere, ist der Marsrover nicht gefedert.

Dafür hat er aber noch eine Einzelradlenkung.

Mir ging es aber nur um den Aufbau der Aufhängung.
Spricht etwas gegen 8 Räder und zwei V-förmige Verstrebungen auf jeder Seite?
Würde dies die "Geländegängigkeit" noch erhöhen?

Das schöne an diesem Prinzip, finde ich zumindest ist folgendes:
1) man kommt gänzlich ohne Federn aus
2) entsprechend der Aufhängungsauslegung kann man auch hohe Hindernisse überwinden (im Verhältnis zum Raddurchmesser)
3) Nur ein Aufhängepunkt am Robby
4) Einfacher, unkomplizierter Aufbau, der auch ohne großen Maschinenpark bewerkstelligt werden kann.

Die Entwicklung mußte ja auch, zumindest was die "störanfällige" Mechanik auf dem von Staubstürmen heimgesuchten Planeten, der 20 Lichtminuten von uns entfernt ist, besonders robust, einfach und geländegängig gehalten werden.

Die Anfahrt des nächsten Service-Technikers hätte die Projektkosten wohl bei weitem überschritten... ](*,) #-o O:)

liebe Grüße,
Klingon77

[Frank]

Hi
Na da haben wir schon ein paar schöne Bilder.
Der Marsroboter ist allerdings ein Sonderfall, so wie ich es aus den Bildern ersehe verwendet der Radnabenmotoren (oder sowas ähnliches). Das dürfte für die meisten Bastelobjekte doch zu teuer werden.

Am einfachsten ist halt die Federung bei Rädern ohne Antrieb (z.B. Kinderwagen). Schwieriger wird´s bei angetriebenen oder gelenkten Rädern.

[Klingon77]

...der Marsroboter ist allerdings ein Sonderfall, so wie ich es aus den Bildern ersehe verwendet der Radnabenmotoren (oder sowas ähnliches). Das dürfte für die meisten Bastelobjekte doch zu teuer werden.


Schrittmotoren anflanschen?

Günstig, kraftvoll, Einzelradantrieb, gut zu steuern, doppelseitig kugelgelagert und eine kräftige Achse.

Man könnte das Rad direkt draufsetzen.



Bei einem Fahrzeug mit 8 Rädern/Schrittmotoren könnte man beispielsweise permanent 2, 3, oder 4 antreiben.

Man verfügt also je nach Geländeanforderung (Hindernis, Steigung) über einen mehrstufig zuschaltbaren Antrieb, der bis zum Allrad reicht.

Schrittmotoren ohne Getriebe lassen sich stromlos relativ leicht drehen und können so einfach über den Reifen (evtl. 150mm Druchmesser) mitgedreht werden.

Nur so als Gedanke. Bin weder der Schrittmotorfachmann, noch der Offroader...

liebe Grüße,

Klingon77

[dundee12]

Die Idee von Klingon gefällt mir gut.
Ich wollte noch mal was dazu anmerken:
Wäre es nicht auch möglich, den erzeugten Strom durch die nicht angetriebenen Motoren wieder zurückzuspeisen und die Akkus wieder zu laden?
Das wäre noch ein Vorteil an der Technik. Oder geht das bei Schrittmotoren nicht?

[Hessibaby]

@Klingon,
Der Marsrover hat eine sogenannte Rocker-Bogie Suspension, der federt also nur über die Kinematik ohne Federn, die vorderen und hinteren Räder sind, wie Du richtig erkannt hast, einzeln angelenkt.
@Frank Nein, er hat keine Radnabenmotoren, sondern Faulhaber/Maxxon BL-Glockenankermotoren mit 1:100 Winkelgetriebe, die aber in den Felgen liegen.
Ich plane seit zwei Jahren einen zu bauen, habe Räder, Servos und Getriebemotoren hier, aber außer ein paar Handskizzen ist noch nicht viel passiert. Habe einen 6x12 Stunden Job.
Aber bis zur Rente ist ja nicht mehr lange ( 10 Jahre 2 Monate ) :-)
Gruß Hartmut

[Frank]

@Klingon:
Schrittmootoren, ja das ist ne Idee. Allerdings dürfte das nur für leichte Bots interessant sein, bei schwereren Offroad Modellen habe ich da bedenken. Die müssten dann ja schon recht groß/stark sein, so das das Rad enorm breit würde. Und große Motoren bremsen schon ganz schön ohne Strom, also ob das "mitschleifen" sich dann lohnt? Da wäre dann das Thema steuerbare Kupplung interessant, auch wieder ein Thema das die Modellbauer sicher alle schon besser kennen.

@Hessibaby:
Aha, kleine Maxxon-Motoren im inneren. Nun gut das scheint aber ne teure Konstruktion zu sein. Ich denke es ist leider nicht ganz einfach Räder mit vertretbarem Maßen kraftvoll von innen heraus zu bewegen, zumindest findet man in der Praxis selten solche Lösungen.

[ManuelB]

@dundee12
Hallo,

eine Rückspeisung aus den nicht angetriebenen Motoren ist nicht sinnvoll, da die Leistung die sie in den Akku zurückspeisen von den treibenden Motoren bereitgestellt werden muss . Verluste entstehen dabei auch noch. Somit ist das im Prinzip nur eine Heizung. Rückspeisung macht eigendlich nur Sinn bei Bremsungen also wenn man "überflüssige" Bewegungsenergie abbauen möchte.

MfG
Manu

[Klingon77]

..dürfte das nur für leichte Bots interessant sein, bei schwereren Offroad Modellen habe ich da bedenken. Die müssten dann ja schon recht groß/stark sein, so das das Rad enorm breit würde. Und große Motoren bremsen schon ganz schön ohne Strom, also ob das "mitschleifen" sich dann lohnt?



hi,

das sehe ich genau so!

War nur mal "quergedacht" und nicht zu Ende geführt...

Es würde ja auch noch ein Motor zur Lenkung für das Rad benötigt.

Dann verlässt die Kontruktion aber auch schon die Möglichkeiten, welche mit "Hobbymitteln" auszuführen sind.

Bin schon gespannt, wie es weitergeht.

liebe Grüße,
Klingon77

[Hessibaby]

@Frank , wenn Du NASA heißt, ist es egal ob der Motor 20$ oder 5000$ kostet. Der Vorteil auf dem Mars ist, das Du die Motoren gnadenlos überstromen kannst ohne thermische Probleme zu bekommen. :-)
Aber das, mit Motoren in den Felgen, ist genau mein Problem und genau das sind die Handskizzen. Die Rocker-Boogie mit 120° und 140° Kinematik ist nicht das Problem. Aber ein Fahrgestell fängt man dann an zu bauen, wenn die Räder-/Antriebskombination fertig ist, beim Rover kommt da aber eben noch die Einzelradanlenkung der vier Außenecken dazu. Das Hauptproblem ist es, die Anlenkpunkte genau über die Radmitte zu legen, um die Stellkräfte möglichst gering zu halten. Sicher hilft mir da die Erfahrung aus dem Truckmodellbau, aber es ist trotzdem eine große Herausforderung.
NaJa, gut Ding will Weile haben.
Gruß

[fumir]

ich hab mal so spezialräder gesehen, die sozusagen entlang der lauffläche rollen hatten, damit das rad auch quer zur antriebsrichtung frei laufen kann. mit solchen rädern vereinfacht sich die lenkung erheblich: man braucht keine (das fahrzeug wird dann praktisch wie ein kettenfahrzeug gelenkt)!

weiß jemand wie man diese räder nennt, und wo man so etwas bekommen kann?

[Hessibaby]

Ja, die heißen Omniwheels und gibt es z.B. beim www.tec-shop.de und, natürlich beim Frank, http://www.shop.robotikhardware.de/shop/catalog/index.php?cPath=72&osCsid=66ad71486aeadaea65a42cee66a104f0

[fumir]

ja genau - danke!

[Frank]

NaJa, gut Ding will Weile haben.



Wenns mal halbwegs fertig ist, vergess es nicht näher vorzustellen. Bin sehr gespannt auf ein paar Bilder.

[HannoHupmann]

@Hessibaby es gibt noch eine andere Version. Die nennt sich dann Mercanium Räder. Dabei sin die zusätzlich Rollen nicht länges zur Drehrichtung sondern im Winkel von 45° angebracht. Damit kann ein 4 Räderroboter ebenfalls in alle Richtungen fahren. Die von dir vorgestelten Rollen eignen sich eigentlich nur für 3 Räder Roboter.

[vohopri]

Hallo Frank,

ist ja ein interessantes Thema und mich würd interessieren, wie schwer, wie schnell und für welchen Untergrund du das Ding planst. Davon hängt ja einiges ab.

grüsse,
Hannes

[fumir]

...Die von dir vorgestelten Rollen eignen sich eigentlich nur für 3 Räder Roboter.

warum denn? was ist das problem bei vier rädern?

[tomkay]

Entschuldigt bitte, dass ich diesen Thema nochmal aufwärme, aber die von Klingon77 gennante "Rocker-Bogie"-Aufhängung der NASA/JPL finde ich sehr interessant als Grundlage für einen etwas geländetauglicheren Roboter (natürlich in abgespeckter Form).

Mir ist nur eine Kleinigkeit nicht klar:
Beide "Rocker-Bogie"-Seiten sind mit einer Achse über ein Differential miteinander gegkoppelt. Die Achse sowie das Differential liegen im inneren des Chassis, d.h. das komplette Chassis wird nur von einer Achse getragen.

Foto eines Lego Nachbaus des Differentials:

http://img268.imageshack.us/img268/7198/rockerbogie1.jpg


Seitenansicht des Lego Nachbaus:

http://img268.imageshack.us/img268/1584/rockerbogie2.jpg

Mir ist nun aber unklar, wie das Chassis die Balance hält (ungefähr waagerecht bleibt)?
Theoretisch funktioniert diese dann nur, wenn der Schwerpunkt des Chassis näherungsweise unterhalb der Achse liegt, da es ja nur eine Achse gibt!? Andernfalls dreht/kippt das Chassis doch nach vorne bzw. hinten und schleift auf dem Boden!?

Hängt da eine tiefere mechanische Konstruktion zum halten der Balance dahinter (Differential ?), oder wird das wirklich nur über die Gewichtsverteilung der Einbauten im inneren des Chassis realisiert (Schwerpuntk näherungsweise unter der Achse)?

Hier nochmals ein Video, bei dem zu erkennen ist, wie das Chassis "die Balance" hält:

http://www.youtube.com/watch?v=fYYpCvlSq5c

Grüße
Thomas

[vohopri]

Hallo Thomas,

durch das Differential kann sich das Chassis nicht gegenüber beiden Radaufhängungsmechanismen gleichsinnig verdrehen. Oder umgekehrt betrachtet, die beiden Radaufhängungsmechanismen können sich gegenüber dem Chassis nur im gleichen Ausmass und entgegengesetzt verdrehen.

Ein tiefer Schwerpunkt ist vom Prinzip her nicht nötig, entlastet aber das Differential und die übrige Konstruktion.

grüsse,
Hannes

[tomkay]

"Radaufhängungsmechanismen können sich gegenüber dem Chassis nur im gleichen Ausmass und entgegengesetzt verdrehen."

Ok, das leuchtet mir ein :)! Aber der AHA-Effekt hat noch nicht eingesetzt. Das Chassis ist nur an der Achse befestigt und "hängt" daran, ähnlich einer Schiffschaukel:

http://img32.imageshack.us/img32/2333/schiffschaukel.jpg

Das Chassis beim "Rocker-bogie" Fahrgestell ist doch auch nur "hängend" an der Achse gelagert, und "baumelt" daran hin und her!?

http://img188.imageshack.us/img188/2537/lagerung.jpg

Das ist der Grund, weshalb ich nach dem "Schwerpunkt" gefragt hatte. Wie kann da die Parallelität zum Boden stattfinden, wenn ich nicht/kaum auf die Gewichtsverteilung im inneren des Chassis achte? Wie grift das das Differential ein?

Gruß
Thomas


[/quote]

[vohopri]

Hallo Tom,

da übersiehst du etwas. Die beiden Halbachsen sind starr mit den Radaufhängungen verbunden. Durchs Gehäuse treten sie verdrehbar. Das hast du korrekt eingezeichnet. Aber im Differential blockieren sie einander, wenn sie sich gleichsinnig (beide vor oder beide rückwärts) verdrehen wollen. Genau das tritt ein, wenn man das Chassis bei ruhenden Radaufhängungen verdrehen wollte.

Stell dir vor, die linke halbachse wird gegenüber dem Chassis verdreht. in der Folge haben die frei drehbaren Kegelräder eine bestimmte Tendenz sich zu drehen. Stell dir weiters vor, die andere Halbachse wird gleichsinnig gegenüber dem Chassis verdreht. Das wäre ja beim Schaukeln des Chassis an der Aufhängung der Fall. Dann würde das bewirken, dass sich die frei drehbaren Kegelräder in die ANDERE Richtung drehen würden. Die frei drehenden Kegelräder werden jetzt von jeder Halbachse in VERSCHIEDENEM Umdrehungssinn verdreht. Und GENAU DAS blockiert jede Bewegung des Chassis gegenüber den beiden Radaufhängungen gemeinsam.

Ich fürchte, besser kann ich das mit Worten nicht erklären. Wenns schwer ist, sich das vor zu stellen, zeichne dirdie Drehrichtungen der Kegelräder an den Halbachsen und der frei drehbaren Kegelräder ein.

grüsse,
Hannes

[Manf]

Eine Alternative wäre, das Chassis direkt mit der rechten oder der linken Aufhängung zu koppeln. Das wäre dann recht asymmetrisch.

Mit dem Differential wird dafür gesorgt, dass das Chassis stets gerade im Mittelwert der Richtungen der beiden Aufhängungen liegt. Optimal ist das nicht, denn das Chassis bracht der Auslenkung einer Aufhängung durch ein Hindernis grundsätzlich nicht zu folgen, auch nicht mit halber Auslenkung. Die Realiserung mit Differential ist dafür aber einfach zu realisieren.

[tomkay]

Hat etwas Anlauf gebraucht, aber nun ist der Groschen gefallen. Ich stande etwas auf'm Schlauch! 8-[

Auf jeden Fall vielen Dank, für die recht ausführlichen Erklärungen @vohopri & Manf.

Schönes Wochenende O:)

Thomas