nachdem ich im Vorstellungs-Thread nur einen kleinen Blick auf mein Projekt gegeben habe will ich hier mal etwas mehr ins Detail gehen.
- Basisfahrzeug: 1302
- Baujahr: 07.1971 (3-Punkt Federbeinaufnahme, flache Frontscheibe, 41cm Heckscheibe, grobverzahnte Lenkradaufnahme mit Ø 21mm, großes Hilfslenkerlager mit Ø 38,25mm, T-Schienen Sitzführung)
- Bremsen: Trommel an Vorderachse (VA) und Hinterachse (HA)
- Motor: Typ 1, 1300er, 44PS
- Getriebe: Kennung: AM, 2-Punkt Getriebeaufnahme
Der Wagen war an so ziemlich allen käfertypischen Stellen verrostet. Und da sich meine Schweißkünste sehr in Grenzen halten ging‘s erstmal zum Karosseriebauer. Der rote Originallack war auch stark verblichen, also wurde bei der Gelegenheit die Karosserie gleich (weiß/gelb) lackiert.
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Wieder in der heimischen Werkstatt musste ich aber feststellen, dass es mit dem Einschweißen neuer Bleche nicht getan war. Die Bodengruppe sah alles Andere als vertrauenswürdig aus. Also runter mit dem Häuschen um genauer nachzuschauen. Und siehe da, aus dem Mitteltunnel kam mir gut 1kg Rost entgegen.
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- Rahmenkopfmittelblech herausgetrennt
- Bodengruppe (auch im Mitteltunnel) sandstrahlen
- Originalen Wagenheberaufnahmen entfernt (weil unterdimensioniert)
- Neue 6mm Kupfer-Benzinleitung eingezogen (ausreichend bis ca. 100PS)
- Lackiert mit schwarzem 2K-Lack
- Versiegelung mit durchsichtigem Unterbodenschutz (TimeMAX UBS Clear L) um neue Roststellen frühzeitig zu erkennen.
Hier die Materialdaten und Tipps zur Verarbeitung vom Hersteller. Zum Sprühen habe ich eine Würth UBSPIST-R1/4ZO-FLASCHE-1LTR Unterbodenschutzpistole verwendet.
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Auf Bugnet findet sich eine gute Beschreibung, welche Stellen beim 1302 mit Hohlraumversiegelung zu behandeln sind. GWD hat laut eigener Aussage diese Liste sogar auf 27 Stellen erweitert.
Bei der Bodengruppe müssen Rahmenkopf und -tunnel mit Holraumversiegelung behandelt werden. Als Korrosionsschutzfett wird immer wieder Mike Sanders empfohlen, da es in Langzeitstudien gute Ergebnisse erzielt hat. Zum Versprühen benötigt man eine Druckbecherpistolen. Als Aufsatz eignet sich eine gelochte Düse gut, da sie nicht so schnell verstopfen wie geschlitzte Düsen (Quelle). Weitere Verarbeitungstipps gibt’s hier.
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Ich habe Mitteltunnel, Getriebegabel und Rahmenkopf mit ca. 2kg Mike Sanders geflutet. Dazu habe ich eine KSD Tower-L Druckbecherpistole verwendet. Der Arbeitsdruck lag bei 5-6 bar, die Luftzufuhr an der Düse habe ich auf ein Minimum reduziert und den Regler für den Materialfluss zu 2/3 geöffnet. Das Überdruckventil am Becher habe ich handfest (ca. 1 Nm) geschlossen. So kam an der Düse ein (bzw. mehrere) solider Strahl raus.
Die Raumtemperatur in der Werkstatt sollte bei ca. 20°C oder höher liegen. Trotzdem empfiehlt es sich die Sonde der Druckbecherpistole vorher in einem Rohr mit Fön anzuwärmen.
Beim Srühen entsteht ein deutlicher Fettnebel der sich durch den gesamten Raum verteilt. Deswegen unbedingt Augen- und Atemschutz tragen und alle Hitzequellen wie Herdplatte, Heiz- oder Halogenstrahler vorher beseitigen und für gute Belüftung sorgen. Wer noch weitere Autos in seiner Werkstatt stehen hat sollte die besser auch abdecken.
Fahrwerk und Bremsen
Danach konnte es an den Aufbau gehen. Da ich auch etwas mehr Leistung (ca. 90PS) haben möchte habe ich mich für die Umrüstung auf Scheibenbremse vorne und hinten entschieden. Bei 90PS hätte eine Trommelbremse mit 19mm Radbremszylinder an der an der Hinterachse auch ausgereicht, aber ich wollte mir das regelmäßige Nachstellen der Trommelbremse ersparen.
- VA: Umrüstung auf original Scheibenbremsachsschenkel mit Dreipunktaufnahme
- VA/HA: Kerscher Scheibenbremse mit Tandem-Hauptbremszylinder, Kunifer Bremsleitung und Stahlflex Bremsschläuchen
Die Achsschenkel für Scheibenbremsen unterscheiden sich von denen für Trommelbremsen. Leider sind aber die Scheibenbremsachsschenkel mit Dreipunkt-Aufnahme sehr selten geworden und schwer zu bekommen. Bei Mister Johns Volksshop habe ich aber noch ein aufgearbeitetes Paar bekommen.
Bei der Bremsanlage habe ich mich für das Modell von Kerscher entschieden, weil es mit einer ABE geliefert wird und Kerscher auch einen passenden Hauptbremszylinder anbietet. Der ist wichtig, da mit dem originalen Hauptbremszylinder zu viel Druck auf die hintere Bremse ginge und der Wagen an der Hinterachse überbremsen würde.
Beim Fahrwerk möchte ich flexibel sein. Daher habe ich mich für ein einstellbares Fahrwerk entschieden. Laut Helmut Horn ("Käfertuning mit Hand und Fuß") sollten vorne weiche, hinten harte Dämpfer verwendet werden. Daher habe ich mich für folgendes Setup entschieden:
- VA: Kerscher Gewindefahrwerk, 0-50mm mit Koni rot, einstellbare Zugstufe
- HA: Spax Stoßdämpfer, einstellbare Zug- und Druckstufe
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Lenkung
Ähnlich wie die Achsschenkel für Scheibenbremsen sind auch die Querlenker für Dreipunktaufnahmen mittlerweile schwer zu bekommen. Zum Glück waren die originalen Querlenker noch in einem guten Zustand. Daher habe ich sie sandstrahlen, verzinken und Pulverbeschichten lassen sowie die Lager und Stabilisatoraufnahmen erneuert.
Die mittlere und äußeren Spurstangen waren leider verschlissen, weshalb ich sie komplett erneuern musste. Herr Weiser von GWD riet mir bei Spurstangen (und Radlagern) keine günstigen Replikas zu verbauen, da diese sehr schnell verschleißen. Ein Austausch nach bereits 2 Jahren sein seiner Erfahrung nach nichts Ungewöhnliches. Daher habe ich mich für äußere Spurstangen und Traggelenke von Meyle entschieden. Die mittlere Spurstange konnte ich allerdings nur noch als Replika auftreiben. Bin gespannt wie lange sie halten wird. Bei der Gelegenheit habe ich auch den originalen Lenkungsdämpfer durch ein Modell von Sachs erneuert.
Natürlich war auch das Lager des Hilfslenkers verschlissen, und hat sich beim Ausbau gewehrt. Aber ein paar vorsichtige Schläge mit dem Gummihammer und eine Flex haben geholfen.
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Motor
Anfangs hatte ich geplant den Motor aufzuarbeiten und ihm eine Leistungssteigerung zu verpassen. Aber dann kam mir die Idee auf einen Elektroantrieb umzurüsten. Der Motor sollte möglichst wartungsarm sein und (wegen Garantie u.Ä.) aus deutscher Produktion stammen. Die Wahl fiel dann auf einen Asynchron-Drehstrommotor (AC-Motor) in Käfigläufer-Bauweise. Diese Motoren benötigen keine Kohlebürsten und sind daher extrem wartungsarm.
- Modell: Schwarz Elektromotoren AKOE160
- Typ: Käfigläufer (bürstenlos)
- Nenn-/Spitzenleistung: 44/66kW
- Max. Drehmoment: 260Nm
Der Motor wurde gleich mit einem Typ 1 Getriebeflansch und passender 4-Stift Welle gefertigt, so dass keine Adapterplatte/-welle benötigt wird.
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- Nennleistung: 65kW
- Batteriespannung 144V
- Max. Strom: 500A
Mit diesen Spannungs- und Stromwerten liefert der Motor ein Drehmoment von ca. 160Nm. Das passt ganz gut, weil das Getriebe dann nicht auf Grobverzahnung umgebaut werden muss, die einen höheren Reibwert und höhere Laufgeräusche als die Feinverzahnung hat.
Hier ein Beispiel, wie der Curtis 1239E Controller anzuschließen ist
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Und hier und hier (Youtube) zwei Beispiele dafür, wie der Controller zu programmieren ist.
Getriebe
Das Originalgetriebe (Kennbuchstaben AM) ist für den neuen Motor aber viel zu kurz und sollte daher auf eine längere Übersetzung angepasst werden. Ein Blick auf die Fahrwiederstandskennlinie des Käfers mit langem Vorderwagen und langem Seriengetriebe (Kennbuchstaben AT) zeigt, dass mit 66kW/90PS ca. 160km/h Spitzengeschwindigkeit erreichbar sind. Das entspricht dem was ich mir bisher auch vorgestellt hatte. Also habe ich mich für den Umbau auf ein AT-Getriebe entschieden.
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Legt man die Motor-, Getriebe und Fahrwiederstandskennlinien übereinander erkennt man, dass der Fahrwiederstand die Leistungskurve bei 5100 U/min schneidet. Mit dem 4. Gang des AT-Getriebes ergibt sich dann eine Höchstgeschwindigkeit von 165 km/h
- rot: Motordrehmoment
blau: Motorleistung
grün: Getriebekennlinie (4. Gang)
lila: Fahrwiederstand - Kennlinien.png (45.89 KiB) 17333 mal betrachtet
AM und AT Getriebe:
1. Gang: 3,78 (9:34)
2. Gang: 2,06 (17:35)
3. Gang: 1,26 (50:63)
4. Gang: 0,93 (58:54)
Kegel-/Tellerrad:
AM-Getriebe: 4,375 (8:35)
AT-Getriebe: 3,875 (8:31)
Als Öl kommt GL5 zum Einsatz. Das soll die Scherbelastung am Achsantrieb besser als das standardmäßige GL4 aufnehmen können und wird ab ca. 75PS empfohlen.
Das Originalgetriebe war noch in einem guten Zustand. Daher wollte ich es nicht gegen ein AT-Getriebe austauschen sondern lieber überholen und auf AT-Übersetzung umbauen lassen. Bei einem Austauschgetriebe hätte ich dazu noch auf die Herkunft achten müssen. In Mexiko und Brasilien wurde nämlich Aluminium statt Magnesium für die Getriebegehäuse verwendet, wodurch diese wesentlich schwerer wurden. Und Gewicht ist ein wichtiger Faktor vor allem für die Reichweite des neuen Antriebs.
Die originalen Antriebswellen und Gleichlaufgelenke habe ich beibehalten und lediglich aufgearbeitet. Eine (englische) Anleitung für die Gleichlaufgelenke findet ihr z.B. hier (Teil 1) und hier (Teil 2).
Gewicht
Ein AC-Motor liefert bereits aus dem Stillstand das volle Drehmoment, wodurch auf die kürzer übersetzten Gänge verzichtet werden kann. Daher habe ich mich dazu entschlossen die ersten zwei Gänge entfernen zu lassen. Auch der Rückwärtsgang wird nicht mehr gebraucht, da der AC-Motor in beide Richtungen drehen kann. Somit wird das Getriebe um ca. 10kg leichter.
Nach Rücksprache mit dem Getriebebauer habe ich mich dann noch dazu entschlossen, die Kupplung (6kg inkl. Druckplatte) komplett zu entfernen und Getriebe und Motor über eine Hardyscheibe fest miteinander zu verbinden. Die Flansche der Hardyscheibe habe ich selbst konstruiert und bei Büchl Rennsporttechnik fertigen lassen. Da der E-Motor mit einer VW Typ-1 Motorwelle gefertigt wurde habe ich den motorseitigen Flansch aus einem originalen Schwungrad fräsen lassen. Der getriebeseitige Flansch wurde mit der passenden Innenverzahnung zur originale Getriebeeingangswelle gefertigt, so dass am Getriebe keine weiteren Änderungen nötig waren.
Hier die technische Zeichnungen.
Motorseitiger Flansch - Zeichnung 2.pdf- (344.8 KiB) 311-mal heruntergeladen
- Getriebeseitiger Flansch - Zeichnung 2.pdf
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Insgesamt wird der Antriebsstrang also um 29kg leichter. Das ist gut, da jedes Kilogramm weniger gleichzeitig mehr Reichweite bedeutet.
Um das Gewicht weiter zu reduzieren plane ich noch Kotflügel (-10kg), Stoßstangen (-5kg) und Motorhaube (-2,5kg) durch GFK-Teile zu ersetzen. Mit den entfernten Wagenheberaufnahmen (-0,5kg) reduziert sich das Gewicht somit um weitere 18kg. Der AC-Motor wiegt mit 70kg gut 51kg weniger als der 44PS Typ 1 mit 121kg (Quelle: „Jetzt helfe ich mir selbst“). Der Tank wiegt leer 7,5kg. Macht zusammen also nochmal 58,5kg Gewichtsreduzierung.
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Dem gegenüber stehen das Gewicht der neuen Komponenten; des Controllers (7kg), des Batterieladegeräts (10kg) sowie die Batterien (150kg) selbst. Das Gewicht der Verkabelung und Schaltkomponenten kann ich aktuell nur schätzen. Ich rechne mit ca. 15kg. Damit wiegt der Wagen hinterher ca. 73kg mehr als mit Verbrennermotor.
Das Gesamtgewicht des Wagens sollte also irgendwo bei 943kg (870kg Leergewicht - 109kg Gewichtsersparnis + 182kg Elektrokomponenten) liegen. Das liegt knapp 33kg über dem Gewicht des vollgetankten Original-Käfers (870kg Leergewicht + 40kg Benzin). Durch die Schalldämmung kommen nochmal ca. 10kg obendrauf. Aber dazu später mehr.
Batterien
Als Batterien sollen 6 Batteriemodule des Tesla Model S zum Einsatz kommen.
- Kapazität: 206Ah
- Spannung: 22,8V
- Gewicht: 25kg/Stk.
- Maße (in Zoll)
In Reihe geschaltet ergibt das eine Systemspannung von 137V (passend zum Curtis Controller) und eine Gesamtenergie von 28kWh.
Andere Elektrokäfer wie z.B. Retrokäfer/Murschel oder Karabag haben einen Verbrauch von 13kW/100km angegeben. Das heißt die 28kWh sollten für eine Reichweite von knapp über 200km reichen.
Aerodynamik
Um die Reichweite und die Endgeschwindigkeit noch etwas zu erhöhen möchte ich die Aerodynamik noch, soweit vertretbar optimieren. Erste Maßnahme ist die Installation eines Kamei Frontspoilers. Laut dem Testbericht von Kamei erhöht der Spoiler die Endgeschwindigkeit um 2,3% und reduziert den Verbrauch um 1,5%.
Wer sich für einen Heckspoiler interessiert sollte mal einen Blick auf motorsport-kafer.de werfen. Der selbst entworfener Heckspoiler reduziert den Auftrieb an der Hinterachse um 50%. Das sind gut 70kg bei 170km/h (Quelle: WOB Klassik Magazin, Ausgabe 3-19). Da ich die aber wohl leider nie erreichen werden muss ich mir darüber wohl keine Gedanken machen.
Gerrelt aus Holland hat sich eingehend mit dem Thema Käfer-Aerodynamik beschäftigt und weitere Verbesserungen an seinem 1303 vorgenommen. Unter der Rubrik „Reducing Windnoise“ hat er die Wirkung von Windabweisern an der A-Säule beschrieben, wie sie vor allem im Motorsport eingesetzt werden. Dort werden bis zu 5km/h an Endgeschwindigkeit gewonnen und gleichzeitig die Windgeräusche reduziert.
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Gerrelt stellt die Windabweiser auch selbst her, allerdings nur für den 1303 mit gekrümmter Frontscheibe. Die passen leider nicht an den Rahmen des 1302. Aber vielleicht finde ich ja noch die Zeit und Muße mir selbst welche anzufertigen.
Eine weitere Änderung ist der Umbau der vorderen Blinker. Aktuell befinden die sich noch auf den vorderen Kotflügeln. Und auch wenn sie mir dort optisch besser gefallen werde ich wohl auf Stoßstangenblinker umbauen. Zum einen verbessert das die Aerodynamik am Vorderwagen, zum anderen kommen die GFK-Kotflügel ohnehin ohne die Blinkeröffnungen.
Reifen
Auch die Wahl der Reifen hat Einfluss auf Reichweite und Höchstgeschwindigkeit. Laut EU-Reifenlabel sind die Hankook 185/65 R15 88H KInERGy ECO 2 recht Kraftstoffeffizient. Die SSP Gassburner Felgen haben aber eine ABE für folgende Reifengrößen:
- 165/80 R15
- 175/70 R15
- 185/70 R15
- 195/60 R15
Der Abrollumfang der Hankook (185/65 R15) liegt bei 1835mm, und damit unter dem maximal freigegebenen Abrollumfang von 1875mm (195/60 R15). Das sollte für eine TÜV-Freigabe genügen.
Die Hankook-Reifen sind mit einem Rollgeräusch von 68dB recht leise. Vergleichbare Reifen haben üblicherweise 70-71dB, was etwa der doppelten Lautstärke entspricht.
Der serienmäßige Luftdruck beim Käfer beträgt vorne 1,3 Atü, hinten 1,9 Atü. Eine Erhöhung auf 1,6 Atü vorne und 2,3 Atü hinten erhöht laut „Gute Fahrt Tuning“ nicht nur die Maximalgeschwindigkeit, sondern erhöht auch die Seitenfürungskraft.
TÜV
Folgende Umbauten haben bereits eine ABE:
- VA Gewindefahrwerk (Kerscher, inkl. Herstellerbescheinigung zur H-Tauglichkeit)
- VA innenbelüftete Scheibenbremse (Kerscher)
- HA Scheibenbremse (Kerscher)
- Leichtmetallfelge (SSP Gas Burner)
- Frontspoiler (Kamei)
Bremsen - Einzelabnahme
An der Vorderachse würde ich gerne noch Tarox B27-6 Bremssättel verbauen. Im Gegensatz zu den Kerscher Bremssättel (umgebaute Typ-3 Bremssättel) haben die Tarox sechs statt nur zwei Kolben und sind ca. 800g pro Stück leichter, was die ungefederte Masse reduziert. Da es hierfür aber weder eine deutsche ABE noch ein Gutachten gibt brauche ich hier eine Einzelabnahme. Was man (außer einem zugänglichen Prüfer) dazu noch so braucht wurde ja hier bereits diskutiert.
Lenkrad - Einzelabnahme
Als Lenkrad möchte ich ein Momo Indy Heritage verbauen. Leider gibt’s auch dafür kein Gutachten oder ABE. Aber das Vorgängermodell (und die dazugehörige Nabe Momo C0248) hat eine ABE (KBA/ABE-Nr. 70099). Eventuell lässt sich ja damit eine Einzelabnahme erreichen.
Im Tüv-Umrüstungsblatt für den Käfer wurden Lenkräder bis 340mm freigegeben. Da mein 1302 vor August 1971 gebaut/zugelassen wurde braucht er am Lenkrad auch noch keinen Pralltopf.
Alternativ würde ich eventuell ein Raid 1D verbauen. Dafür gibt’s laut Raid Zuordnungsliste in Verbindung mit der M231-Nabe ein Gutachten (Nr. 2180/3)
Elektroumbau - Einzelabnahme
Um den Elektroumbau abnehmen zu lassen sollte man sich am „Tüv-Merkblatt 746 – E-Fahrzeuge im Einzelgenehmigungsverfahren“ orientieren. Das Merkblatt gibt’s bei Tüv-Media für kleines Geld.
Natürlich hilft es auch einen Prüfer zu haben, der sich bereits mit E-Umbauten auskennt. Dazu gibt’s im Tüv-Magazin einen interessanten Artikel mit Kontakt.
Schalldämmung
Der Elektromotor gibt weniger Geräusche ab als der Verbrennermotor. Das ist grundlegen zwar gut, führt aber auch dazu dass plötzlich Geräusche zu hören sind, die vorher vom Verbrennermotor übertönt wurden. Besonders das Getriebe (insb. das Kegel-Tellerrad) verursacht deutliche Laufgeräusche. Somit ist trotz des leiseren Elektromotors eine Schalldämmung weiterhin erforderlich. Als Dämmmaterial kommt Alubutyl zum Einsatz. Es hat typischerweise einen Verlustfaktor von 0,2 bis 0,5 (d.h. 20 bis 50% der Vibrationen des beklebten Blechs werden kompensiert) und im Vergleich mit anderen Dämmmaterialien (z.B. Bitumen) ein recht geringes Gewicht.
Für die Bodengruppe verwende ich DrArtex Pallium (Verlustfaktor=0,42, Gewicht=2,7kg/m²), für den Rest das leichtere DrArtex Sky Mantle(Verlustfaktor=0,35, Gewicht=2,1kg/m²). Das bringt insgesamt ca. 10kg zusätzliches Gewicht, sollte aber das Fahren wesentlich angenehmer machen.
Das Alybutyl wird an folgenden Stellen angebracht:
- Bodenbleche
- Mitteltunnel
- Türen
- Hinteren Seitenteile
- Radkästen (Innenraum)
- Rückbank (darunter)
- Amaturenbrett (Rückseite im Kofferraum)
- Dach (hinter dem Himmel)
Neben dem Einsatz von Alubutyl ist es auch ratsam das Dämmmaterial in der C-Säule zu erneuern. Auch hierzu gibt's bei GWD einige Detail-Infos.
Soweit erstmal der aktuelle Stand meines Projekts. Ich hoffe ihr hattet Spaß beim Lesen. Mehr Infos und Bilder folgen (hoffentlich) bald.
Gruß, Pablo
