E-Cargo-Bike-DIY

Ich habe schon längere Zeit mit dem Gedanken gespielt ein Lastenrad zu fahren. Da mir als Student das nötige Kleingeld zum Kauf eines solchen Rades fehlt, kam ein Kauf von vornherein nicht in Frage. Um mich etwas zu informieren habe ich in verschiedenen Fahrradläden einige Cargo-Bikes mit und ohne Elektroantrieb probegefahren.

Um weitere Informationen und Ideen für mein eigenes Lastenrad zu gewinnen, bin ich Mitglied der Nachbarschaftshilfe in meiner Gemeinde geworden. Für Mitglieder ist das Leihen eines Riese & Müller Packster 80 E-Bikes kostenlos ;-)

...und man tut neben bei auch noch etwas Gutes...

Da ich nun schon sehr viel Zeit in dieses Projekt investiert habe möchte ich in diesem Instructable anstelle von langen Beschreibungen hauptsächlich die BILDER (ca. 280 Stück) sprechen lassen, um meine Erfahrungen mit euch zu teilen. Ab und zu habe ich auch ein paar Zeilen hinzugefügt um die Dinge etwas zu erläutern.

Wie schon erwähnt, habe ich mich im Vorfeld meines Projektes ausgiebig mit den gängigen Modellen von einspurigen Lastenrädern auf dem Markt auseinandergesetzt und bin auch einige probegefahren um für mich die Vor- und Nachteile herauszuarbeiten und möglichst viele positive Elemente der Räder in meinem Projekt umzusetzen.

Am Anfang des Projektes stand die Wahl des Altrahmens. Durch ihn und die Ladeflächenmaße wird die spätere Größe des Cargo Bikes maßgeblich beeinflusst. Ich kann nur empfehlen bei diesem Schritt viel Geduld zu haben. Ich habe sehr viel Zeit in die Onlinerecherche gesteckt um einen günstigen Rahmen mit meinen Anforderungen zu bekommen. Schlussendlich wurde es der Rahmen eines alten 26"-MB, das im eigenen Garten schon seit mehreren Jahren als ungenutztes Ersatzteillager fungierte.

Entscheidend für die Wahl dieses Rahmens war:

1. Er war sofort verfügbar
2. Er war kostenlos
3. Es ist ein geschweißter CroMo-Stahlrahmen
4. relativ guter Zustand (keine tiefen Roststellen)

Gemuffte Stahlrahmen gibt es weitaus häufiger. Ich habe allerdings gelesen, dass sich diese schwieriger bei Schweißarbeiten an den Muffen verarbeiten lassen (keine praktischen Erfahrungen damit...).

Hier habe ich zunächst alle Anbauteile des gesamten Rahmens demontiert und anschließend den Lack entfernt. Das Entfernen des Lacks würde ich im Nachgang erst kurz vor den Schweißarbeiten bzw. der Neulackierung machen, da sich sonst durch Luftfeuchtigkeit innerhalb kurzer Zeit Rostflecken an der Oberfläche bilden.

Anschließend habe ich die Schnitte am Oberrohr und am Tretlagerrohr durchgeführt und das Oberrohr für die Verbindung mit dem Lenkschaftrohr vorbereitet.

Dazu habe ich eine Abwicklung des Oberrohres mit dem passenden Schnitt erstellt (https://www.pss-online.eu/rohrbauorg/stutzen/stutzen.php?typ=Zylinder) und diese gedruckt und als Schleifschablone verwendet.

Die Abwicklung ist auch in der dwg. enthalten.

Nach der Besorgung der ersten Stahlteile bei einem Stahlhändler in der Umgebung ging es mit der Vorbereitung los.

Für die 50 mm Durchmesser "Bohrung" habe ich beispielsweise die Flex mit einer abgenutzten Flexscheibe (reduzierter Durchmesser) benutzt. Hier wird später das vertikale Lenkschaftrohr durchgeführt. Die Durchführung für das Gabelschaftrohr habe ich auf die gleiche Weise mit der Flex und viel viel Feilarbeit in des 60x30x2 Vierkantrohr gearbeitet.

Für den Zuschnitt der Profile verwendete ich aus der CAD-Zeichnung entwickelte Abwicklungen (in den dwg. enthalten). Diese habe ich dann auf Papier ausgedruckt (100%), ausgeschnitten und anschließend mittels Klebeband um die Vierkantrohre gewickelt. An den entstandenen Kanten konnte ich dann grob mit der Flex den Schnitt setzen und anschließend das übrige, unter der Schablone hervorragende, Metall mit der Feile mehr als millimetergenau abtragen.

Zu meinem GROSSEN Glück habe ich genau zur richtigen Zeit einen alten Freund wiedergetroffen, der mittlerweile Schlosser ist. Er bot mir an nach Feierabend die Schlosserei nutzen zu können. Besonders der Schweißtisch, auf dem der Rahmen richtig eingespannt werden konnte sowie einige Tipps vom Fach waren sehr hilfreich.

Da das Rad nach dem zweiten Besuch allerdings eine gewisse Größe hatte und sich der Transport mit dem Rahmen auf dem Rad schon etwas schwieriger darstellte, beschloss ich mir ein eigenes WIG-Gerät zuzulegen. So konnte ich nun auch spontane Einfälle und Umplanungen immer schnell vor Ort verwirklichen.

Als Schweißverfahren habe ich WIG gewählt. Da die Schweißnähte nicht sehr lang sind und ein sehr präzises schweißen möglich ist bietet sich dieses Verfahren an. Ich habe im Vorfeld des Projektes einen Schweißkurs gemacht (Schweißen für Haus und Garten bei der VHS) dort habe ich allerdings nur den rudimentären Umgang mit Elektrode, MIG/MAG gelernt. Bis auf die Tatsache, dass mir durch diesen Kurs die Berührungsängste vor dem Schweißen an sich genommen wurden, war er allerdings wenig Hilfreich und ist keineswegs notwendig um ein solches Projekt Umzusetzen.

Am meisten lernt man, wenn man einfach macht...

Es ist also mein allererstes WIG-Schweißprojekt und wie ich finde wirklich sehr gelungen.

Worauf speziell geachtet werden sollte:

• Unbedingt lange Kleidung und Handschuhe Tragen (SEHR gefährlich für die Haut!)
• Auf keinen Fall bei dem Druckminderer sparen. (ich hatte zuerst ein Billigteil für 30€. Das war undicht und hat einerseits den Gasstrom beim schweißen nicht stabil gehalten und andererseits, wegen Undichtigkeiten das wertvolle Argon ausströmen lassen)
• Also lieber gleich ein Hochwertigen anschaffen! (Gibt es von Linde um die 80-90€)

An dieser Stelle hatte ich etwas Unterstützung durch meinen Freund "den Schlosser". Er half mir an den kritischen Stellen die Schweißnähte exakt zu setzen.

Besonders am Tretlagerrohr ist höchste Vorsicht geboten, da durch einen zu hohen Wärmeeintrag in das Material das Gewinde des Lagerrohrs beschädigt werden könnte und somit ein nachschneiden nötig würde. (Links- und Rechtsgewinde!)

Als Vordergabel wurde eine CrMo-BMX-Gabel verwendet und für meine Zwecke mit Bremsaufnahmen und Lenkhebel modifiziert.

Als Bremsen (vorne und hinten) verwendete ich Magura MT5 Scheibenbremsen (203 mm Scheiben).

Je nach Rahmengröße ist der Scheibendurchmesser entscheidend. Hätte ich im Vorfeld gewusst, wie knapp es hinten zwischen Rahmen und Bremsscheibe wird, hätte ich sicherlich eine 180 mm Scheibe verwendet.

Die Aufnahmen galt es natürlich erst einmal herzustellen. Hierfür fertigte ich zunächst Kartonschablonen an, die ich später aus 4 mm Blechen flexte und eine halbe Ewigkeit zurechtfeilte.

erstaunlicherweise passten beide auf den ersten Versuch.

Zum punkten der Aufnahme am Rahmen, ist es am einfachsten die Bremsen auf die erstellte Aufnahme zu schrauben und mit dem Bremshebel in der richtigen Position auf der montierten Bremsscheibe festzuhalten. So ist sie genau da, wo sie hingehört.

Das 1" Geländerrohr ist als Lenkschaft leider minimal zu schmal für einen Standard Vorbau. Darum musste ich hier einen Adapter, den ich zunächst dünner feilen musste, verwenden.

Für das Lenkgestänge habe ich zunächst eine Schablone aus Holzlatten verwendet um den Lenkanschlag durch den richtigen Winkel des Lenkgestänges in beide Richtungen zu ermöglichen.

Der Ständer ist wirklich komplizierter als er aussieht. Es hat bei mir trotz reichlichen Überlegungen im Vorfeld erst durch Herumprobieren wirklich gut funktioniert. Hier kann ich nur sagen, dass die Abmessungen der Profile sehr gut sind. Die Zugfedern (recycelt aus einem altem Klappsofa) und deren Befestigungspunkte habe ich erst durch mehrfaches schweißen und flexen herausbekommen.

Wie bereits erwähnt viel die Wahl auf eine Nabenschaltung (Alfine 11)

Entscheidungskriterien:

• Schonung des gesamten Antriebssystems (kein Kettenschräglauf, geringe Ritzelabnutzung, geringe Verschmutzung, etc.)
• Sehr Wartungsarm
• 11 Gang Übersetzung vollkommend ausreichend mit Motorunterstützung (vom Anfahren mit großen Lasten bis zu 40 km/h im leichten Gefälle ist alles gut möglich ohne mit der Trittfrequenz über die 80rpm zu kommen)
• Schaltvorgänge im Stand sind möglich (sehr vorteilhaft! besonders beim Anfahren mit Lasten)
• Nur eine Schaltvorrichtung am Lenker (wenig Mechanik und Kabelführung am Rahmen)

Für die Ladefläche, die möglichst eben sein sollte um die Basis für weitere modulare Aufbauten zu sein, entschied ich mich für eine Aluminium-Verbundplatte mit ca. 5 mm Stärke. Um diese am Rahmen zu befestigen versuchte ich zunächst Winkel anzubringen. Da diese aber aus sehr weichem Material sind ging ich dazu über mir selbst Auflageflächen zu fertigen und diese in die Ecken des Rahmens einzuschweißen und mit Bohrungen (M6) zur Befestigung der Platte zu versehen.

Die Ladefläche soll vorerst als Fläche für zwei Eurokisten E2 (40x60x20cm) dienen, die um ohne zusätzliche Befestigungen halten zu können leicht ausgespart werden.

Entscheidungskriterien:

• Habe die Platte von einem Befreundeten Werbemittelbetrieb gratis bekommen (Kosten sind aber auch nicht sehr hoch)
• Witterungsbeständig
• sehr belastbar (mit entsprechender Unterkonstruktion)
• sehr gut verarbeitbar (mit Stichsäge, Metallbohrer und Feile)
• Modulare Erweiterungen möglich

Für die Führung der Hydraulik- und Schaltleitungen habe ich an vielen Stellen des Rahmens Befestigungsmöglichkeiten mit jeweils zwei Bohrungen für Kabelbinder angebracht.

Um die Reduzierung der Materialstärke im Bereich des Lenkschaftrohres auszugleichen habe ich zum Ende des Projektes noch Verstärkungsstreben angebracht. (Nicht in der dwg enthalten)

Hierfür habe ich mir einen Lastenrad-Schutzblechsatz gekauft und diesen auf meinen Rahmen angepasst.

Nun galt es die letzten offenen Stellen dicht zu machen und den Rahmen komplett abzuschleifen. Hier benötigte ich ca. einen halben Tag, weshalb ich dann nachts bis um 5:00 lackiert habe ;-(

...also lieber früher aufstehen...

Zur Lackierung des Rahmens wurde 2 Komponenten Grundierung und 2 Komponenten Lack verwendet.

Wichtig zu beachten:

• Neben der Verwendung einer Atemschutzmaske sollte auch darauf geachtet werden Haut und Haare (die hab ich vergessen) zu schützten. (Das Zeug geht nie mehr raus...)
• Wenn möglich nicht wie ich in der Nacht lackieren (Man sieht trotz vermeintlich guter Ausleuchtung bei weitem nicht alles)

Um das Cargo trotz des hohen Eigengewichtes (alles in allem 48 kg inkl. Kisten) leicht fahren zu können und auch hohe Lasten ohne besondere Anstrengung leichtgängig von A nach B befördern zu können, wählte ich einen E-Bike Umbausatz (genaue Bezeichnung ist in der Kostenaufstellung enthalten).

Ich entschied mich nach wirklich sehr langer Entscheidungsfindungsphase, die große Investition hat mich hier etwas gebremst, für einen 250W, 36V, 15A, 20" Front-Motor in Verbindung mit einem 14Ah Akku.

Entscheidungskriterien:

• Hohe Zugkraft dank kleinem Raddurchmesser bei einer Maximalleistung des Motors von 750 W (bisher noch nie erreicht)
• Keine Zusatzbelastung des Antriebssystems durch den Motor (Kettenverschleiß, Ritzelverschleiß, etc. im Vergleich zu Mittelmotoren)
• Ermöglichen des Einsatzes einer Nabenschaltung (im Vergleich zum Heckmotor)
• Sehr angenehmes und stabiles Fahrgefühl (das kleine Vorderrad wird nicht geschoben und sorgt damit gerade bei Schotterwegen für ein sicheres Lenkverhalten)

...außerdem fahre ich jetzt sozusagen ein Allrad.

Den Tretsensor des Umbausatzes habe ich kurzerhand mit 2K-Kleber und einem zurechtgefeilten DN 50 PE-Rohr als Adapter in die Kurbelgarnitur eingeklebt. Leider gibt es für die Alfine-Kurbel keinen passenden Adapter-Satz.

Ich nutze das Bike jetzt seit ca. 500 km für alle möglichen Erledigungen und es funktioniert alles wie am ersten Tag. Das Fahrrad ist dank des Motors echt erstaunlich leichtgängig und macht richtig Freude. Soweit ich das beurteilen kann, fährt es sich sogar besser als die Räder die man so im Laden bekommen kann (Bullitt, LongJohn, Packster 80) und hat auch noch eine größere und flexiblere Ladefläche.

Alle Schweißnähte und Lagerungen halten bisher was sie sollen.

Dank des Motors und des Akkus (ohne Zuladung bin ich schon 40 km weit gekommen) fahr ich aktuell eine avg von 16,6 km/h. Auf gerader Strecke bin ich meistens mit ca. 25 bis 28 km/h unterwegs. Man ist also ein ziemliches Geschoss und sollte auf eine Gute Beleuchtung (weite Sicht) wert legen. Meine 1800 lm LED mit Fern- und Abblendlicht ist wie geschaffen dafür.

Über Veränderungen, Erweiterungen und Erfahrungen an dem Bike werde ich bei Gelegenheit ein paar Infos und Bilder ergänzen...

Dos:

• Wenn Ihr wirklich vorhabt ein solches Projekt in Angriff zu nehmen, dann kauft wie ich möglichst früh unkritische Großkomponenten (z.B. Scheibenbremsen, Laufräder, Sattel, Schweißgerät etc) so erreicht ihr relativ schnell den finanziellen Point of No Return...;-)

... und dann legt ihr auch richtig los.

• Kauft den E-Bike Umbausatz erst, wenn ihr genau wisst wie euer Gesamtsystem aussehen soll. davon hängt sehr viel ab (Bremsen, Schaltung, Antrieb)
• Erstellt euch eine gute Zeichnung. die Vorbereitung der Profile ist entscheidend für gute Schweißergebnisse.
• Ich habe in der Vorplanung viel in dem Buch Fahrradphysik und Biomechanik gelesen und konnte so die Rahmengeometrie genau auf meine Körpermaße anpassen (ISBN 3667111088)

Don'ts:

auf keinen Fall ohne Schutzbrille, Handschuhe etc. flexen oder schleifen. Ich habe mir einen Metallsplitter ins rechte Auge gejagt, da ich auch einige Male zu faul war die Brille zu holen etc. Zum Glück war er so klein und nicht besonders tief, dass er nicht operiert werden musste. Kauft euch auf keinen Fall einen Kapständer für die Flex. Es wird schiefer als freihand und macht eine Menge Ärger. Keinen billigen Druckminderer verwenden!

Hier findet ihr die Aufstellung aller Kosten.

In der Excel sind auch einige Links enthalten um zu den jeweiligen Komponenten zu gelangen.

Die dwg. können dazu genutzt werden ein räumliches Bild des Bikes zu bekommen, die Abwicklungen mit 100% auf Papier zu drucken oder seine individuellen Anpassungen vorzunehmen und eigene Abwicklungsschablonen zu entwickeln.