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Mar 23, 2023

So entwerfen und bauen Sie einen günstigen Elektro-Go

Die meisten Go-Karts für Erwachsene für unter 1.000 US-Dollar sind absoluter Müll. Ich habe mir vorgenommen, das zu beheben.

Die meisten Go-Karts für Erwachsene für unter 1.000 US-Dollar sind absoluter Müll. Ich habe mir vorgenommen, das zu beheben.

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Go-Karts sind schöne Dinge. Es handelt sich praktisch um abgespeckte Kleinstwagen ohne lästige gesetzliche Beschränkungen. Die Anziehungskraft ist nahezu universell. Irgendwann in unserem Leben wollten wir alle eines fahren, eines kaufen oder sogar eines bauen, und mir geht es nicht anders. Es gibt einen Grund, warum deine Eltern dir nie eines zu Weihnachten geschenkt haben: Go-Karts sind teuer. Zumindest diejenigen, die nicht in einer Woche auseinanderfallen.

Hochpreisiges Spielzeug für reiche Leute ist großartig, aber Dinge, die normale Leute kaufen, benutzen und lieben können – das sind die Dinge, die wirklich wichtig sind. Doch so viele Dinge, die heutzutage zu einem erschwinglichen Preis verkauft werden, sind von schlechter Qualität oder von schlechtem Nutzen und werden im wahrsten Sinne des Wortes innerhalb kürzester Zeit zu Müll. In diesem Sinne ist ein gutes Elektro-Gokart (kein Hoverboard-Aufsatz), das bequem Platz für einen Erwachsenen bietet, nicht für unter 1.000 US-Dollar zu finden. Wissen Sie, wir waren einmal ein Land. Hier kommt mein neues Projekt ins Spiel.

Für einen Elektro-Gokart ist es zu viel, einen Riesen auszugeben. Wie schwer könnte es also sein, eines für weniger Geld zu bauen? In einem ruhigen Moment tiefen Nachdenkens wurde mir klar, dass ich die perfekte Person bin, um das herauszufinden. Ich habe die Mittel, es zu versuchen, und ich bin auch dumm genug zu glauben, dass ich es tatsächlich schaffen kann. Letzten Herbst begann ich damit, ein anständiges Go-Kart für Erwachsene zu entwerfen und zu bauen, das jeder mit einfachen Werkzeugen zu Hause für weniger als 1.000 US-Dollar zusammenbauen kann. Und im Idealfall würde ich es näher an 500 $ bringen.

Ich sage nicht, dass ich etwas Bahnbrechendes mache. Aber drei Monate später stellte ich fest, dass es ja möglich ist, aus Dingen, die ich nur zusammenschrauben musste, ein lustiges, selbstgebautes Elektro-Gokart zu bauen, wobei die Kosten dafür weniger als einen Riesen betragen. Allerdings sind daran Bedingungen geknüpft. Es mussten gestalterische Kompromisse eingegangen werden. Dieser erste Versuch scheint nicht das zu kosten, was er kostet. Es hätte vielleicht billiger sein können. Aber im Großen und Ganzen ging der Plan auf. In diesem Eröffnungsteil einer zweiteiligen Serie zeige ich Ihnen, wie der erste Prototyp entstand.

Als ich mich auf den Weg machte, wollte ich nicht nach Teilen suchen oder etwas aus dem zusammenbasteln, was ich herumliegen hatte. Einen Waschmaschinenmotor zu finden, der von der Ladefläche eines Lastwagens gefallen war, und die Räder eines Radio Flyers zu verwenden, war keine Option. Von Anfang an wollte ich mein Kart zu einer brandneuen Maschine machen, die jeder mit einfachen Werkzeugen ohne Schweißen, Schneiden oder Schleifen zusammenbauen kann. Nur ein paar Dinge, die sie online bestellt haben, und eine gehörige Portion Geduld.

Die erste große Einschränkung ist der Antriebsstrang. Ich habe mich für den Elektroantrieb entschieden. Sie könnten bei Harbor Freight einen 6,5-PS-Motor für etwa 160 US-Dollar kaufen, aber addieren Sie alles andere, was Sie brauchen, um daraus ein kompetentes Kart für Erwachsene zu bauen, und es wäre ungefähr so ​​teuer wie ein Elektrofahrzeug (wenn man das, was ich gebaut habe, als Elektrofahrzeug bezeichnen kann). ). Außerdem sind Benzinkarts laut und unordentlich. Elektrokarren sind leiser, leichter und können im Innenbereich verwendet werden. Da ich hier auf maximale Verfügbarkeit und Komfort setze, macht es einfach Sinn, elektrisch zu fahren. Denken Sie daran, ich habe keine Garage und habe das Ganze in meiner Wohnung gebaut.

Das stößt direkt auf die zweite Hauptbeschränkung: Ohne Zugang zu Massenproduktionsmitteln ist die Herstellung eines billigen Elektro-Karts mit vier Rädern grundsätzlich unmöglich. Selbst eine Kleinserienfertigung kommt hier nicht in Frage; Soll ein Mann Materialien für 20 Karts bestellen und die Vorabkosten amortisieren, indem er den Rest an seine Nachbarn verkauft?

Am besten ist ein Dreirad-Setup, und ehrlich gesagt wollte ich es zunächst nicht glauben. Mein Gedanke dabei war, dass ein Kart vier Räder haben muss, um wirklich ein Gokart zu sein. Das ist einfach, oder? Allerdings verursacht ein Vierrad-Aufbau eine Menge zusätzlicher Kosten, da jedes einzelne Teil einzeln gekauft werden muss. Ich musste eine Achse finden, die eine Bremse zum Anhalten des Karts, Kettenräder für die Kraftübertragung vom Motor und die Räder meiner Wahl (die billigsten) aufnehmen würde, um alles am Laufen zu halten. Ich müsste Lager kaufen, um die Achse am Rahmen zu befestigen. Dann lauerte im Hintergrund eine Armee kleiner Dinge, die gesamte Hardware, die benötigt wurde, um die Achse und die Räder zeitlich und räumlich dort zu halten, wo sie sein sollten. Das Ganze summierte sich ernsthaft.

Um einen Erwachsenen zu tragen, müsste meine Achse etwa einen Zoll dick sein, aber die billigen Räder haben keine 1-Zoll-Bohrung – die meisten sind 5/8. Wenn ich eine 5/8-Achse verwenden wollte, musste ich sie nahe an den Enden in der Nähe der Räder abstützen, sonst würde sie brechen. Das bedeutete, dass dieser Teil des Karts eine eigene starre Struktur haben musste, was die Kosten weiter in die Höhe trieb.

Die Alternative zur Verwendung von Rädern, die über eine Welle rutschen, besteht darin, Räder zu verwenden, die an Naben verschraubt sind, die über eine Welle rutschen. Diese sind jedoch relativ teuer und die Räder selbst sind ebenfalls teuer. Darüber hinaus muss die Kette, die den Motor mit den Rädern verbindet, richtig gespannt sein, und die Größe/Teilung des hinteren Kettenrads wird weitgehend von der Ausstattung des von Ihnen gekauften Motors bestimmt, sofern dieser mit einem solchen ausgestattet ist. Am Ende hatte ich ein paar praktikable Optionen, aber keine davon war so günstig, wie ich wollte.

Eine weitere Alternative besteht darin, dass es Bausätze aus dem Ausland gibt, die all das zu einem günstigen Preis anbieten. Ohne detaillierte Diagramme zur Montage solcher Dinge sind sie jedoch praktisch nutzlos. Auch defekte Teile oder eine schlechte Qualitätskontrolle können nicht dafür verantwortlich gemacht werden. Aus diesen Gründen habe ich mich dagegen entschieden, sie zu verwenden.

Der Durchbruch für das Billigkart war das Fahren mit drei Rädern. Die Dreiradlösung ist wirklich eine schöne Sache – ich bin ein wenig in Tränen ausgebrochen, als ich die Ersparnis berechnet habe. Ein echter Heureka-Moment. Es war eine Art religiöses Erlebnis zu beobachten, wie sich alles zusammenfügte.

Das erste Tolle an einem einzelnen Hinterrad ist, dass es als Nabenmotor erhältlich ist, was bedeutet, dass sich der Motor im Rad selbst befindet. Auf einmal waren die Achse, die Kettenräder, die Kette und sogar die beiden Hinterräder, die ich hätte separat kaufen müssen, weg. BAM! Die Spezifikationen waren richtig, um die Leute ohne jeglichen Untersetzungsantrieb herumzuschubsen. Die Versorgung ist kein Problem; Es gibt auch eine ganze Reihe guter Nabenmotoren für Elektroroller zum Verkauf auf Websites wie eBay, AliExpress und Amazon.

Die wirklich ansprechenden Modelle, wie das, das ich bekommen habe, haben sogar eine integrierte Trommelbremse (im Foto oben auf der Rückseite). Was für ein Volltreffer! Nun ersetzte die einzelne Einheit, die ich gekauft hatte, effektiv ein halbes Dutzend anderer Hauptkomponenten und eine Menge zugehöriger Hardware. Ich kann nicht genug betonen, wie wichtig das einzelne Hinterrad ist.

Jetzt ist auch ein guter Zeitpunkt, um hier ein weiteres großes Problem zu erwähnen, das das einzelne Hinterrad (teilweise) löst: den Versand. Ein Artikel kann 8 $ kosten, aber der Versand kostet genauso viel, wenn nicht sogar mehr. Das hat so viele mögliche Lösungen zunichte gemacht. Sicher, die einzelnen Teile sind günstig und das ist alles schön und gut, aber man hofft besser, dass das ganze Zeug aus einem Lagerhaus kommt und in der gleichen Schachtel kommt. Wenn nicht, müssen Sie mit den Versandkosten rechnen, die immer über 10 US-Dollar liegen. Jeden. Zeit.

Wenn Sie etwas so Billiges entwerfen, sind weitere 10 US-Dollar ein Schlag in die Magengrube. Ich überlegte, zu schummeln, indem ich einen Abschnitt in die Montageanleitung einfügte, in dem ein Käufer zunächst in die Nähe des größten Lieferanten von Kart-Komponenten ziehen und diese persönlich abholen muss. Meine Besessenheit, die Versandkosten zu senken, veranlasste mich, über unangemessenere Optionen nachzudenken, wie zum Beispiel bis zum Black Friday zu warten, um bestimmte Teile zu kaufen, oder mich für die Kreditkarte eines bestimmten Unternehmens anzumelden.

Am Ende konnte ich jedoch einen 8-Zoll-Nabenmotor für einen Roller mit integrierter Trommelbremse, Rad, Reifen, alles für nur 64,98 $ inklusive Versand bekommen. Wenn Sie eine günstigere, bessere Lösung finden, senden Sie mir eine E-Mail. Und bevor Sie mir auf die Nerven gehen: Wenn Sie versuchen, etwas Ähnliches zu bauen, sind die Preise für diese Motoren gestiegen, seit ich meinen gekauft habe. Erwarten Sie heutzutage mindestens 90 US-Dollar. Ich glaube, da ist etwas im Gange, das sich Expansion nennt. Könnte falsch sein.

Nachdem das Motorproblem geklärt war, musste ich nun herausfinden, wie man einen Rahmen herstellt. Es musste billig genug sein, um mein Budget zu sprengen, groß genug, damit ich mich bei einer Körpergröße von 1,75 m wohlfühle, und stark genug, um unter meinem Gewicht nicht einzuknicken. In manchen düsteren Momenten, lieber Leser, habe ich zugegebenermaßen darüber nachgedacht, 2 x 4 von Home Depot zu verwenden. Am Ende war das eine Brücke zu weit.

Holz war jedoch verlockend, da die Struktur einige wichtige Anforderungen stellte. Ich brauchte eine starre Vorderachse, eine Lenksäule/-welle und einen steifen Träger von etwa 1,20 m Länge, um die Vorderachse an der hinteren Antriebseinheit zu befestigen. Theoretisch hätte man das alles auch für ein Lied mit Holzteilen machen können. Aber letztendlich wären die biologisch abbaubaren Lösungen nicht stark genug und ich könnte sie nicht günstig in den richtigen Längen und Größen bestellen. Ich wollte auch einfach kein Holz verwenden; Es schien eine zu große Höhlenmensch-Gehirn-Lösung zu sein. Es gibt einen Grund, warum wir daraus keine Autos mehr bauen.

Für den Fahrgestellholm – den Mittelträger, der alles verbindet und den Fahrer stützt – entschied ich, dass die beste Lösung ein Aluminium-Strangpressprofil wäre. Sie können auf genaue Längen bestellt werden, sind an den Enden mit Gewinde versehen und können auch viele billige Hardware wie T-Muttern sehr flexibel aufnehmen. Ich behaupte, dass dies wahrscheinlich der beste Weg ist, ein Kart wie dieses zu bauen, und zwar innerhalb des Budgets. Stahlrohre oder ähnliche Konstruktionen müssen geschnitten, geschweißt usw. werden. Ein Profil ist leicht, steif und andere Baugruppen können problemlos daran befestigt werden, beispielsweise Ringschrauben zum Verlegen eines Bremskabels.

Irgendwann habe ich herausgefunden, dass das spezielle Profil, das ich ausgewählt habe (1 x 3 Zoll), in einem wichtigen Bereich gar nicht so steif ist, aber dazu komme ich später.

Für die Vorderachslösung treffen Sie meinen größten Lieferanten für dieses Projekt, ein Unternehmen namens Oshcut. Es leistet großartige Arbeit. Oshcut bietet viele Dienstleistungen an, aber sein Kerngeschäft ist das Laserschneiden von Metall und das Biegen in verschiedene Formen. Da das Metall mit einem Laser geschnitten und über eine Bremse gebogen wird, gibt es für keines der Teile spezielle Werkzeuge. Das heißt, ich könnte nur ein einziges Stück bestellen und es wäre trotzdem günstig. Die Vorderachse besteht aus einem Stück lasergeschnittenem Weichstahl der Stärke 10 (0,135 Zoll) mit mehreren Biegungen, die meisten davon aus Gründen der Steifigkeit.

Das erste Bild oben war mein erster Versuch mit den Teilen. Die Vorderachse war nicht annähernd stabil genug, aber durch die Integration der vorderen Lenkungsunterstützung in die Achse konnte noch mehr Geld gespart werden. Es stellte sich heraus, dass eine einzelne Lenkunterstützung nicht ausreichen würde und es bei diesem Setup noch andere Probleme gab. Das zweite Bild zeigt die zweite Reihe von Teilen, die zu einem viel stärkeren Setup führten, und sie sind es, die schließlich zu diesem ersten Prototypen führten. Ich habe mehr Unterstützung für die Achsschenkelbolzen und eine zweite Lenkwellenunterstützung hinzugefügt und insgesamt alles aufgepeppt.

Die meisten anderen Funktionsteile stammen ebenfalls von Oshcut. Die Motormontagelösung besteht aus zwei identischen gebogenen Platten, um die Kosten zu senken. Die Pedale, die Achsschenkel, die die Vorderräder halten, einige Strukturkomponenten und der Lenkstockhebel sind ebenfalls alle aus lasergeschnittenem Baustahl. Das meiste davon hat die gleiche Dicke – was Geld spart – obwohl einige Teile aufgrund anderer Einschränkungen bei der Teilekonstruktion aus 12-Gauge-Stahl (0,1 Zoll) bestehen.

Aber kommen wir hier zur Sache. Nachdem all diese Dinge geklärt waren, konnte ich beginnen, die Teile zu bestellen und zusammenzusetzen. Es gab nur noch ein letztes Problem zu lösen, nämlich die Lenksäule. Ich muss sagen, dass ich mir selbst große Anerkennung für diese Lösung gebe.

Die ideale Lenksäule ist nur eine Welle mit Passfeder, oder? Halbzoll-Welle mit Passfeder, ein paar Manschetten besorgen, um sie an Ort und Stelle zu halten, ein Lenkrad und einen Lenkstockhebel daran festschrauben, alles fertig. Wie üblich würde der Zusammenbau auf diese Weise mehr kosten, als ich wollte, und mehr Hardware erfordern, als ich für nötig hielt.

Um dieses Kart günstig zu machen, würde es idealerweise nur eine Schrauben- oder Mutterngröße verwenden. Normalerweise müssen Sie Hardware in großen Mengen bestellen, sodass Sie dadurch Geld sparen können. Natürlich ist es nicht für alles möglich, eine einzige Befestigungsgröße oder -art zu verwenden. Manche Schrauben müssen einfach dicker oder dünner sein. Aber ich wollte die Größenvielfalt so gering wie möglich halten.

Zu diesem Zweck kaufte ich am Ende einfach eine 2 Fuß lange Gewindestange mit einem halben Zoll Durchmesser. Gewindestangen sind mit Abstand die günstigste Möglichkeit, an brauchbare Wellen zu kommen. Bewehrungsstäbe, die typischerweise im Bauwesen verwendet werden, sind günstiger, müssen aber geschweißt werden. Das Schöne an der Gewindestange ist, dass man sie einfach mit Muttern an anderen Dingen befestigen kann und sie sich trotzdem frei dreht. Ich habe einige Schraubenmuttern gefunden, die ich an verschiedenen Teilen des Karts anschrauben konnte. Die Gewindestange war seitlich eingerastet, ließ sich aber noch drehen.

Das Befestigen von Gegenständen an der Gewindestange und deren Fixierung an der Drehung der Stange war so einfach wie das Aufschrauben und Festdrücken mit Sicherungsmuttern. Ja, das bedeutete, dass sich die gesamte Lenkeinheit bei Links- und Rechtsdrehungen ein wenig vorwärts und rückwärts bewegte, aber die Lenkung lässt sich ohnehin nur mit einer halben Umdrehung arretieren und die Lenkverbindungen sind an den Enden mit Kugelgelenken ausgestattet. Es machte keinen praktischen Unterschied.

Eine weitere kostensparende Maßnahme bei der Lenkung war die Verwendung möglichst schwächster, vorgeschnittener Gewindestangen als Lenkglieder. Sie sind ziemlich stark, aber die Breite der Vorderachse wurde auf die günstigste Länge festgelegt, die 12 Zoll betrug. Sie kosten jeweils nur 0,87 $; Das Ergebnis war jedoch, dass die Vorderachse im zusammengebauten Zustand einfach zu breit für eine normalgroße Türöffnung war. Wenn man in einer Wohnung wohnt, ist das eine große Sache.

Abgesehen von kleineren Schwächen hatte ich bei der Arbeit mit CAD alles, was ich konnte. Jetzt war es an der Zeit, sich das nötige Zubehör anzuschaffen. Der günstigste Sitzplatz, den ich finden konnte, war – glaube ich – für Boote gedacht und kostete 20 Dollar. Ich habe mit einigen Alternativen aus gebogenem Metall experimentiert, aber sie kosteten genauso viel und sahen aus wie mittelalterliche Foltergeräte. Auch die Herstellung meines eigenen Lenkrads schien verlockend, erforderte aber letztendlich mehr 3D-gedruckte Teile, als ich für sinnvoll hielt. Mein Kart hat nur ein 3D-gedrucktes Teil und passt das Lenkrad an die Gewindestange an, die als Lenksäule dient. Letztendlich habe ich bei Amazon ein Lenkrad für 23,99 $ bestellt.

Von da an musste ich Vorderräder finden. Die mit Abstand günstigsten Räder kommen von Harbor Freight. Hier gibt es keine wirklichen Alternativen zur Hafenfracht. Die, die ich bestellt habe, haben einen Durchmesser von 8 Zoll und sind aus Vollgummi – was ein Fehler war. Sie kamen in einer völlig zerstörten Schachtel, die nach Zigaretten stank, vor meiner Haustür an. Ich habe zwei für 23,97 $ bekommen und verschickt, aber Sie können etwas mehr sparen, indem Sie einfach zu Harbor Freight gehen und sie selbst abholen. Sie werden mit 5/8-Schulterschrauben an den Achsschenkeln befestigt, die Achsschenkel bilden. Die gleichen Passbolzen werden auch für die Achsschenkelbolzen der Lenkung verwendet.

Die letzten Dinge, die es zu klären galt, waren absolut wichtig, und eines davon habe ich anfangs nicht richtig hinbekommen, weil ich mein Ziel hatte, unter dem Budget zu bleiben. Das erste war die Batterie; das war ziemlich einfach. Ich habe einen 36-Volt-Akku mit 158 ​​Wattstunden von einem Hoverboard bekommen. Es hat mich 45,68 $ (Versand) gekostet und ich musste einige neue Anschlüsse daran anlöten. Insgesamt funktioniert es gut.

Was mich störte, war der Motorgeschwindigkeitsregler. Ich wollte keinen VESC bestellen – einen programmierbaren elektronischen Geschwindigkeitsregler. Sie kosten alle etwa 100 US-Dollar. Stattdessen bestellte ich einen Mystery-Controller, der besagte, dass er den Job erledigen könnte. Was, würden sie einfach lügen? Es kostete 16 Dollar! Wenn das funktioniert hätte, hätte ich mein ehrgeiziges Preisziel erreichen können, das eher bei 500 als bei 1.000 US-Dollar lag.

Da war ich also. Nachdem alles zusammengebaut war, lag es nahe an meinem Kostenziel und die Dinge sahen gut aus. Denken Sie daran: Wenn das funktioniert, könnte ich eine einzelne Einheit dieses maßgeschneiderten Fahrzeugs für etwa 600 US-Dollar bestellen. Mit mehr Fahrzeugen wären größere Kosteneinsparungen verbunden. Kurz gesagt, ich stand kurz vor dem Sieg.

Nachdem ich mein Fahrzeug durch die Tür geschoben hatte, stellte ich es auf den Flur meines Apartmentkomplexes, schloss die Batterie, die Steuerung und den Motor zusammen und drehte den Knopf.

Ich war sofort enttäuscht: Das Kart machte komische Geräusche, beschleunigte aber nicht. Es konnte gewissermaßen seine Geschwindigkeit aufrechterhalten, wenn es geschoben oder unbeladen war, aber nicht lange und nicht ohne zu klingen, als würde es versuchen, die Mauern von Jericho einzustürzen. Der Mystery-Controller funktionierte nicht.

So klang es:

Aber ich habe da natürlich nicht aufgegeben. Ich musste in den sauren Apfel beißen und mir ein VESC kaufen. Ich war überzeugt, dass dieser Controller das Problem war. Sobald das ersetzt wäre, würde ich mich in einer Welt des Kart-Himmels befinden. Es würde noch ein paar Tage dauern, bis es in der Post auftauchte.

Glücklicherweise müssen Sie nicht so lange warten. Morgen werde ich Ihnen zeigen, wie alles zusammengekommen ist.

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