La rock 9.1 è una bici piuttosto conosciuta ed apprezzata per il suo ottimo rapporto qualità prezzo. E' una biammortizzata con sistema posteriore neuf anti affondamento durante la pedalata e sospensioni con 120mm di escursione sia anteriore che posteriore che utilizza ammortizzatori ad aria, un cambio a 27 rapporti totali e freni a disco idraulici da 160 mm. Qui la possiamo vedere in una delle prime escursioni ancora senza elaborazioni, è stato aggiunto solamente un porta borsa posteriore ed un parafango anteriore.
Trasformare in elettrica una bici non è difficile grazie ai kit che offre attualmente il mercato, ma a me piace complicarmi la vita e le realizzazioni che faccio, quindi in questo caso specifico la sfida era quella si di renderla elettrica nel migliore modo a me possibile, ma anche di poterla far tornare una bici quasi normale nel tempo di pochissimi minuti togliendo e sostituendo la ruota motore, batteria e portapacchi. La rock 9.1 è una bici piuttosto leggera, pesa 14,5 kg nella versione da me scelta la XL. La descrizione e le illustrazioni dei lavori effettuati sarà piuttosto dettagliata, quindi preparatevi a vedere parecchie foto...

Il primo ed essenziale problema da risolvere per rendere una bicicletta elettrica è la scelta del motore e della sua collocazione ma sopratutto quello di posizionare la batteria da qualche parte sul mezzo. Per la scelta del motore sono stato molto in dubbio se utilizzare un piccolo geared anteriore che avrebbe reso tutto più semplice soprattutto nella fase di sostituzione o riparazione della ruota, ho provato tempo fa un SWXK che però non mi ha convinto in quanto a rumorosità e facile surriscaldamento in salita e quindi ho deciso di utilizzare ad un ben più solido e collaudato BPM 250W che avevo già in casa come motore di riserva. E' un BPM con 1750 km sulle spalle che ho utilizzato per un anno sulla city. Per quanto riguarda la batteria la soluzione più semplice sembrava quella di posizionarla dietro sul portapacchi con borsa estraibile, utilizzando una batteria LiPo da 10Ah / 36 V che pesa circa 2700 grammi. Pensavo di non avere problemi...ma innanzi tutto le batterie non ci entravano in lunghezza nella valigetta e poi una prova con peso simile mi ha dato brutte sensazioni di guida, questo perchè probabilmente il portapacchi è fissato tramite gomma sullo stelo del canotto del sedile e ciò causa una amplificazione degli ondeggiamenti. Non rimaneva quindi che la posizione centrale nel triangolo, soluzione che mi ha dato ottimi risultati anche sulla bottecchia city.
Purtroppo però il telaio della rock nel tubo inclinato suona al tocco in modo molto poco rassicurante, per cui affidare 2-3 kg ai 2 fori del porta borraccia è stata subito scartata come idea. Dopo alcune prove ho deciso di costruire una piccola impalcatura porta slitta per la batteria avvolgendo il telaio nella zona viti borraccia e usando le medesime solo come fissaggio anti scivolamento verso il basso.

Le varie parti realizzate in ergal 75 sono tutte trapezoidali per poter avvolgere il telaio che in quel punto varia di dimensioni sia in larghezza che in spessore. A vederlo così sembra un kit ma ha richiesto 2 giornate di lavoro e molte prove di assemblaggio per la rifinitura dimensionale, ma il risultato...

...il risultato in quanto a robustezza ripaga ampiamente degli sforzi e del tempo impiegato.

Il supporto è studiato per reggere ampiamente tutto il peso di una batteria, la quale si inserisce su di esso a scorrimento laterale con una guida a coda di rondine. Sulla parte inferiore si possono notare i 2 perni esagonali che sembrano maldisposti ed un pezzo di gomma telata. In realtà i 2 perni di profilo esagonale sono degli eccentrici che servono a serrare l'impalcatura. Si applica prima la gomma poi si mandano in tiro gli eccentrici ed infine si serrano le viti laterali e alla fine quelle superiori della borraccia. Difficilmente qualcosa si muoverà nel tempo in questo punto.

Anche in cima alla batteria abbiamo un piccolo supporto di appoggio in naylon, ed un piccolo catenaccio a molla sempre autocostruito, esso serve prevalentemente per fissare la deriva laterale che ha la coda di rondine.

Il piccolo catenaccio è in posizione, la batteria non può più muoversi. La batteria utilizzata in questa realizzazione è una LiPo turnigy nanotech formata da 10 celle in serie e 2 celle in parallelo per una capacità totale di 10 Ah. Per la realizzazione della batteria vi rimando a altra pagina specifica accessibile dalla home, mi sento comunque anche quì di ringraziare Matteo alias Bentax del forum jobike che mi ha fornito il contenitore in PVC senza il quale questa realizzazione non sarebbe ancora conclusa.

Una volta risolto il problema batteria e sua estraibilità (ci vogliono meno di 5 secondi a toglierla o metterla) passiamo al montaggio del BPM al carro posteriore. Il carro non presenta una conformazione adatta delle asole a trattenere la coppia di antirotazione del perno del motore elettrico in quanto sono poco pronunciate. Non è possibile inserire le comuni ranelle anticoppia fornite con i motori, esse infatti fuoriescono dalle sedi e non svolgerebbero il loro lavoro.

Dalla parte del cambio la sede è leggermente più lunga, ma non possiamo fidarci del materiale che in pratica è il sistema di supporto del cambio fissato con 2 piccole viti, è necessario creare un sistema anticoppia.

Fortunatamente la zona che vedete occupata dalla piastrina in ergal 75 sagomata è tutta in piano ed è quindi possibile applicare questo sistema. Prima sono state create le 2 piastrine, poi vengono fissate momentaneamente al telaio con una pinza per poter disegnare sul lato opposto il punto esatto in cui praticare i fori per l'albero motore.

Sul lato del cambio stessa procedura.

Una volta effettuato il foro asolato da 10 x 14 mm l'allineamento risulta perfetto.

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Le due piastrine sono pronte, sono state completamente realizzate a mano con lime piatte e semicurve, olio di gomito e estrema pazienza.

Ecco quindi come si presenta la loro messa in opera, fanno sia da bracci anticoppia che da ranella per il serraggio sul carro.

Un altro problema da risolvere per quanto riguarda il montaggio del BPM è l'interferenza con la pinza del freno a disco. Il primo modello di BPM da me utilizzato non consente il montaggio del motore con i dischi originali da 160mm, ho dovuto sostituirli con dei 185mm e rifare il supporto pinza da solo in quanto non ho trovato in commercio un adattatore 160 -> 185mm che mi soddisfacesse. In realtà per poter stringere il carro ulteriormente sarebbe stato necessario un disco ancora più grande, ma visto che il carro posteriore della rock risulta in origine di 138mm e con questa soluzione di montaggio ne erano sufficienti 141 ho preferito utilizzare questa configurazione.

visto che il disco posteriore è stato sostituito ho preferito sostituire anche quello anteriore, anche qui con la auto costruzione del supporto pinza. Sarebbe satto bello dare una anodizzazione del colore come quello originale a questi portapinze così come alle altre parti costruite in ergal, materiale fra l'altro molto adatto all'anodizzazione, ma siccome in fabbrica questi piccoli pezzi spesso vengono persi nei vasconi ho preferito lasciare tutto nel colore naturale piuttosto che dover poi rifare qualche particolare.

Il lato pignoni del motore mi ha permesso di montare un 9 rapporti a filetto come l'originale, la sua qualità e precisione non è a livello della cassetta e dei pignoni originali shimano, ma funziona bene, unico neo è che abbiamo il rapporto più piccolo a 13 denti invece che 11, ma siccome la bici avrà prestazioni velocistiche da non superare i 25 kmh non è un problema. Per adattare la distanza della battuta del motore e posizionare il primo rapporto nello stesso punto dell'originale ho realizzato la boccola in foto con acciaio C40 delle dimensioni di 25 mm in modo da avere una zona di appoggio più grande al telaio. Lo spessore giusto di questa boccola sarà alla fine di 12,5mm.

Una volta montato il motore non è stato necessario effettuare alcuna regolazione sul cambio per un suo perfetto funzionamento.

Sul lato disco dopo numerose prove di spessoramento è stata necessaria una boccola da 3mm esatti per fare in modo che il disco finisse nel punto esatto senza muovere o regolare la pinza.

Ho ottenuto in questo modo una ruota motore perfettamente compatibile nel montaggio e smontaggio con quella originale senza alcun bisogno di regolazioni. L'operazione di sostituzione da ruota elettrica a normale richiede circa 2 minuti compreso lo scollegamento dei cavi elettrici del motore.

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Ora occorre passare al montaggio del sistema PAS sul movimento centrale, per farlo occorre montare la capsula centrale. Per farlo occorreva un apposito estrattore che non avevo, piuttosto che perdere tempo a rimediarlo da qualche negozione probabilmente anche chiuso per ferie in questo periodo ho sicuramente fatto prima a realizzare le 2 chiavi specifiche in foto.

La chiave piccola serve a togliere un tappo di chiusura e accoppiamento sulla leva portapedale, quella grande a svitare la calotta che tiene ferma la capsula del movimento centrale.

Una volta avuto in mano il gruppo corona e constatato che ci sono delle viti fotate che serrano le 3 corone ho costruito dei piccoli supporti in naylon nero che vanno a incastrarsi a pressione nelle stesse.

Al centro si può vedere una delle viti che reggono la corona più piccola ed il disco con i suoi supporti.

Particolare di un supporto a colonna del diametro di 1 decimo superiore al foro di passaggio delle viti, in modo che entri forzato.

Il disco viene quindi montato sulla corona con piccoli colpi di martello, non è necessario usare collanti in quanto l'accoppiamento è molto buono. Il grande foro del pas al centro permette ad esso di girare attorno alla calotta destra del movimento con ampio margine.

Per fissare il sensore alla giusta distanza e nel punto giusto è stato realizzato questo supporto in PVC che è fissato ad un foro presente sul telaio della bici. In questo modo si ottiene un perfetto funzionamento del pas soprattutto per quanto riguarda l'allineamento del disco e la distanza del sensore. Il sensore utilizzato è del modello da montarsi a destra del movimento.

Ora dedichiamoci alla modifica della centralina. La centralina utilizzata è una normale 15A di tipo EP-Bus adatta per motori senza sensori quali il BPM. Mi è sempre piaciuto questo modello perchè restituisce ottime prestazioni in una dimensione molto contenuta ed è anche molto affidabile. Ho preferito comunque per questa realizzazione di rinforzarla un po sostituendo i MOS originali da 75A - 60V con dei MOS di tipo IRFP4110 da 100V - 130A. Questa sostituzione non serve tanto a guadagnare in prestazioni ma per avere circa la metà di potenza dissipata in calore dai mos, il modello 4110 ha infatti una resistenza di giunzione R-on di circa la metà rispetto agli originali. Anche i condensatori vengono sostituiti con prodotti di maggiore qualità e tensione di lavoro.

La nuova batteria di 6 - 4110 pronti al rimontaggio.

La centralina è riassemblata.

Lo stampato viene ripulito e le piste leggermente ingrossate per minimizzare le perdite.

Il contenitore della centralina viene poi privato della alettatura laterale per consentire il successivo montaggio nel contenitore di alluminio.

Ora occorre creare un contenitore per la centralina e le connessioni elettriche, siccome ho deciso di mettere la centralina sul tubo che porta il canotto reggisella ho costruito questi 2 supporti.

Il contenitore in alluminio durante una prova di fissaggio alla rock.

Una volta lavorato e verniciato si presenta in questo modo. Si tratta di un profilato in alluminio piatto da una parte e tondo dall'altra, è stato tagliato per aumentare lo spazio interno e poi richiuso con 2 listelli di carbonio. In questo modo si può lavorare a contenitore aperto con facilità.

Iniziano quindi i cablaggi effettuati con spirale avvolgicavi, che passano sul lato destro del telaio.

Per il fissaggio dei cavi al telaio ho utilizzato dei biadesivi per fascette che ho preventivamente verniciato di un colore simile al telaio...o quasi.

L'entrata dei cavi avviene tramite un passacavo depredato da una scatola a muro esterna gewiss.

....qui siamo pronti per il cablaggio finale.

Il controllo del motore avviene senza manopola del gas, il PAS viene utilizzato in questa configurazione e con questo circuito aggiuntivo solo come un sensore di movimento dei pedali indipendentemente dal numero di pedalate. Una volta che il PAS ha dato il segnale al circuito esso attiva una tensione che va direttamente all'ingresso gas mandando al massimo il motore. Per consentire la regolazione della marcia che può avvenire controllata in tensione o in corrente o in velocità viene sfruttato un altro ingresso del circuitino che prende il segnale dal pin TH del Cycle Analyst (configurato per l'utilizzo di un potenziometro "on the fly"). In pratica se imposto quindi una tensione, una velocità o una corrente con potenziometro sul cycle analyst ottengo varie condizioni di guida a seconda delle necessità.

La configurazione del manubrio si presenta quindi con pochi comandi, manca solo il potenziometro di controllo. Il controller EP-Bus sulla sinistra per l'accensione del sistema e il limitatore a 3 velocità, il pulsante a destra che serve a dare al motore 6 kmh solamente per un giro di disco pas che aiuta nelle partenze o fa avanzare la bici da sola nelle ripide salite quando siamo obbligati a scendere.

Il circuitino applicato ha funzionato perfettamente durante le prove in tutte le sue funzioni, ma il cycle analyst molto meno... Durante la marcia normale e con pedali in movimento il cycle analyst si comporta molto bene nel regolare la marcia della bici , ma siccome ha un piccolo ritardo di intervento si presenta lo spiacevole evento di avere un impulso di un decimo o 2 di secondo di massima potenza dalla centralina che è molto spiacevole. Questa piccola botta avviene ogni volta che si riprende la pedalata e siccome non la gradivo e mi pareva pericolosa per l'elettronica ed anche per la guidabilità e dopo avere provato a modificare i parametri di funzionamento del cycle senza risultati sono passato al circuito in figura che rispetto al primo contiene già da solo un controllo di coppia che presto integrerò anche con un controllo di tensione massima.

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L'assemblaggio finale dei cablaggi è completato e dopo taratura del circuitino possiamo chiudere il tutto.

Al manubrio viene aggiunto il comando per il controllo di coppia, la potenza è regolabile da 1 A fino al massimo degli A erogati dalla centralina, che è stata bloccata per la massima corrente sulla portata 15A. Il contenitore del potenziometro realizzato in nylon è fissato a un supporto che lo tiene sul manubrio. La manopola zigrinata consente una buona regolazione con il pollice durante la marcia.

Siamo giunti quasi alla fine, quindi aggiungiamo anche lo specchietto che è sempre utilissimo.

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una vista frontale e posteriore della bici pronta all'uso.

Finalmente il lavoro è concluso !! Sono 23 Kg esatti con portapacchi. In un massimo di 3 minuti è possibile riportarla pressochè come allo stato iniziale, rimane onboard solo la parte elettrica ed elettronica per un peso aggiuntivo rispetto all'originale di circa 1 kg.

Considerazioni d'uso.

Il primo giro di prova si è svolto su una ciclabile con percorso misto terra-sassi-acqua-sabbia di 12 km, inutile dire che nel bauletto c'era tutto il possibile per fare fronte ai primi eventuali inconvenienti fra cui tester, saldatore portatile a gas, serie di chiavi ecc.....ma non ve ne è stato bisogno. La bici ha funzionato alla perfezione in ogni condizione, nell'acqua la ruota dietro scarica un po di acqua sul contenitore della centralina, ma il montaggio inclinato non dovrebbe consentire problemi di infiltrazioni se non per immersione completa. Non si sono infilati sassi nella zona PAS al momento, le tolleranze di rotazione sono piuttosto strette fra disco e calotta movimento. La pedalata è solo assitita e regolata in modalità "corrente costante", la stessa modalità utilizzata per caricare durante la prima fase le batterie piombo-litio. Il sistema elettronico prima di essere montato sulla 9.1 era stato parzialmente testato su una bici-laboratorio. In un primo tempo avevo ricercato l'immediatezza della partenza del motore che è essenziale su una MTB, ho quindi realizzato un firmware che facesse partire immediatamente l'assistenza. Siccome il disco ha 12 magneti avevo la spinta già dopo 30° di rotazione dei pedali, ma spesso anche meno poichè il sensore frequentemente capisce in 15 gradi se stiamo pedalando nel verso giusto, quindi non appena toccavo il pedale o nelle manovre di uscita dal garage o come è capitato a volte di giocherellare da fermo sui pedali è successo di avere delle "false partenze" che davano un discreto scatto in avanti alla bici. Il programma di partenza immediata inoltre per girare nel modo giusto non consentiva di ottenere dei lag di spegnimento inferiori a 1/2 secondo dopo aver smesso di pedalare. Considerato questo aspetto ho preferito rielaborare il programma facendo partire l'assistenza al passaggio del secondo magnete, in questo modo è stato possibile eliminare completamente il lag anche se ho dovuto rinunciare all'assistenza continua sotto alle 5 pedalate al minuto. Nel complesso direi che va molto meglio in questo modo, non si sono più verificati scatti del motore...non sono necessari switch sulle leve dei freni...poi se voglio partire con meno sforzo ho sempre a disposizione il pulsante dei 6kmh. Marciare in modalità corrente costante regolabile è molto piacevole in quanto permette di stabilire quanto vogliamo essere aiutati dal motore e quanto vogliamo dare noi alla bici, il tutto senza fremiti o incertezze, la nostra pedalata e l'aiuto del motore si fondono perfettamente rendendo il tutto molto più naturale che con il sistema pas o rispetto al manettino che nelle asperità e scossoni va sempre controllato con un dito o torsione del polso. Durante la marcia su strada impostando 80-100 W massimi e spingendo quanto posso si arriva a marciare intorno ai 25 kmh, nel fuoristrada sono sufficienti 250W in piano per avere un discreto tiro. Se dobbiamo affrontare un dosso o una salita improvvisa o impegnativa basta con il pollice mandare avanti o a fondo corsa la regolazione e il BPM risponde prontamente ai comandi. Poi che dire viaggiare su una doppia sospensione è tutta un altra cosa che avevo dimenticato da tempo...

23 Agosto 2011 by Tittopower

Le operazioni svolte nell'articolo possono provocare danni notevoli agli apparecchi e alla persona qualora chi le esegue non abbia una certa familiarità con l'elettricità, la meccanica, l'elettronica ecc.. ci si astenga quindi eventualmente dal metterle in pratica qualora non si abbia affinità con le materie predette. In ogni caso lo scrivente non si ritiene responsabile di eventuali danni provocati dai progetti e dal loro utilizzo a cose e/o persone.