Dienstag, 7. Juni 2011

AoE - Angle of Engagement: Piston am Eingriffswinkel des Sektor Gears anpassen

AoE, was ist das? Erstmal die Abkürzung für "Angle of Engagement". Jedoch ist diese Bezeichnung nur im englischsprachigen Airsoft Bereich bekannt und falsch. Deswegen findet man auch keine tiefgreifende Info wenn man danach im Netz sucht. Richtig ist der Begriff Pressure Angle bzw. Profile Angle. Auf Deutsch: Eingriffswinkel α. Damit sich aber jeder auskennt, bleiben wir bei "AoE korrigieren" => Um lange was vom Piston zu haben, sollte man den Piston ans Sektor-Gear anpassen.

Aber weg von der trockenen Theorie, kucken wir mal in die Praxis. Hier mal ein Piston aus einer Stock Gearbox. Standardmäßig so eingestellt:




Solange man bei weichen Federn bleibt und die ROF auch nicht erhöht, ist das ganze in Ordnung. Früher oder später oder wenn man etwas Tuning macht (stärkere Feder/Motor/Akku) sieht der Piston aber dann so aus:
Obwohl das ist erst das Anfangsstadium. Die Abnützung wird immer stärker und immer mehr Zähne am Piston werden angegriffen bis das Sektor-Gear alle Zähne abradiert hat.

Durch den Abrieb greift das Sektor-Gear nämlich nicht mehr wie oben gezeigt ein sondern so:
Logisch, dass die folgenden Zähne auch nicht passen - der Abnützung geht weiter.

Also was machen? Ich beschreib mal die Praxis und dann erklär ich die Theorie dahinter:
Wir markieren also das Pistonende auf der Shell (den roten Strich sieht man ganz leicht).


Dann dreht man am Sektor Gear so lange, bis der AoE passt. Der Schraubenzieher oben im Bild markiert, wo der Piston vorher war.

Strecke zwischen perfekter Pistonposition und voriger Position abmessen:

In dieser Position würde aber der 1. Zahn des Sektor-Gears den 2. Zahn des Piston eingreifen.

Also Dremel raus und 2. Pistonzahn komplett wegnehmen + die Hälfte vom 3. Pistonzahn. Notfalls geht ein scharfes Messer (oida, des dauert aber). Wieviel genau ist immer etwas verschieden. Der Piston sollte dann so aussehen:

Nach dem Dremel mit scharfem Bastlermesser verfeinern und mit 800er/1000er Schleifpapier den Feinschliff machen. Übrigends haben mache Tuningpiston diesen Mod schon beim Kauf, muss aber manchmal trotzdem noch angepasst werden (Teil vom 3. Zahn wegnehmen).

So sollte das ganze nun aussehen. Nur wenn wir jetzt die Feder einbauen, drückt sie uns den Piston wieder nach vorne. Wir müssen also den Piston an dieser Position, an der das Sektor-Gear perfekt eingreift, fixieren.

Dazu gibt es 3 Möglichkeiten. Alle haben eines gemeinsam: sie verringern das effektive Zylindervolumen. Ab 5mm AoE-Korrektur und kurzen Läufen muss man eventuell auch den Zylinder tauschen. Also auf einen Zylinder, der weniger "geported" ist - also das Loch weiter hinten hat.

1.)  Man gibt zwischen Pistonhead und Piston Plastikbeilagscheiben (Metall geht notfalls auch, Plastik ist aber besser). Diese findet man im Baumarkt oder man bastelt sich welche selber: Eine Starke Schere, Bohrer + geeignete Plastikplatte (von Dosen, Gehäuse, usw.).
Ich halte von dieser Methode eher wenig, vor allem wenn man den Piston über 2mm anpassen muss. Der Bolzen am Pistonhead ist hier nur 2,5mm lang. Greift dieser nicht mehr in den Piston, ist die Verbindung nicht mehr so stabil. Außerdem muss man auch eine längere Schraube verwenden. Also da muss man schon gut basteln - ist nicht so lustig, wenn so ein Pistonhead mal abgeht ;-).

2.) Anderen Cylinderhead und/oder Pistonhead verwenden - Jeder Cylinderhead steht nicht gleich weit in den Cylinder hinein und die Piston sind auch nicht alle gleich dick. So kann der Piston etwas nach hinten befördert werden. Aber das ist nicht wirklich eine Lösung, kostet viel und reicht meistens nicht.

3.) Mein Favorit - Platten am Cylinderhead anbringen. Aus Gummi oder noch besser aus Sorbo (dämpft extrem gut, wer will - ich hab noch Pads).
Dabei ist zu beachten, das sich das Material je nach Federstärke unterschiedlich zusammenpressen lässt. Den genauen Einbau mit dieser Methode beschreibe ich aber noch in einem eigenen Tut.


So sollte es am Ende (bei Methode Nr.3 mit Feder) aussehen. Wir haben den Piston um Pfeillänge nach hinten verlegt und die Pistonzähne entsprechend abgeschnitten.

So, jetzt kommt die Theorie dazu: Die Zahnräder in einer Airsoft-Gearbox haben eine Evolventenverzahnung. So nennt sich die Form der einzelnen Zähne an den Rädern. Bei dieser Verzahnungsart haben die Zahnstangen wie unser Piston gerade Flanken. Standardmäßig haben diese Flanken einen Winkel von 20°. Das ist auch bei unsere Pistons so. Dieser Flankenwinkel von 20° ist auch unser Eingriffswinkel um den es hier geht.

Der Fuß eines Sector-Gear Zahnes berührt zunächst den Kopf des passenden Piston Zahnes (wir sprechen vom optimalen Zustand). Diesen Berührungspunkt nennen wir mal B. B wandert entlang der 20° geneigten Eingriffslinie am Zahnprofil von A nach E. Die Strecke A bis E nennt man Eingriffsstrecke.
A ist der Schnittpunkt von Eingriffslinie und Kopfgeraden des Pistons, hier fängt es an.
E ist der Schnittpunkt von Eingriffslinie und Kopfkreis des Sector-Gears, hier hört es auf.

Die Eingriffslinie geht durch den Wälzpunkt C. Das ist der Schnittpunkt von Wälzkreis und Wälzgeraden. Dieser Punkt liegt gerade über der Achse des Sector Gears.

So, nun wichig: Der erste Zahn des Sektor-Gears soll den ersten Piston Zahn kurz vor diesem Wälzpunkt C berühren. Warum? Beim Fußeingriffspunkt A herrscht ein schiebendes Gleiten. Gleiten ist Reibung und verursacht Abrieb. Dieses Gleiten bis zum Wälzpunkt C immer mehr ab. Im Wälzpunkt haben wir kein Gleiten mehr sondern Wälzen. Nach dem Wälzpunkt C nimmt das Gleiten bis E wieder zu, aber das kann uns egal sein.

Für uns ist wichtig, dass wir kurz vor C auftreffen wollen, da wir das starkes Gleiten vermeiden wollen um den ersten Pistonzahn zu schonen. Weiters wollen wir unseren ersten Kontakt genau auf der Eingriffslinie haben und nicht irgendwo. Klar renken sich Piston und Sektor-Gear später auch alleine ein, aber das ist alles mit Materialabnützung verbunden.

Damit der erste Pistonzahn überhaupt auf den optimalen Punkt eingreifen kann, müssen wir den zweiten und oft auch den dritten Pistonzahn kürzen bzw. ganz wegnehmen. Wie man an meiner Grafik gut sieht, geht es gar nicht anders.

Hier ein schlechtes Beispiel. Der Schnittpunkt der zwei grünen Linien liegt beim Wälzpunkt C. Der halbtransparente rote Kreis markiert ca. den Wälzkreis des Sector Gears. Unser Eingriffspunkt hier liegt bei Zahnkopf auf Zahnkopf. Viel zu früh. Was passiert? Das Sektor-Gear schiebt den Piston nach oben, das geht trotz Führung ein paar Zehntel mm. Der Kopf des ersten Pistonzahnes wird abgeschliffen weil sich die Zahnflanke vom ersten Sektor-Gear-Zahn hier von Kopf bis Fuß bis Punkt A abreibt.

Weiteres schlechtes Beispiel: Wieder zu früh dran.

So soll es sein. Der Punkt ist etwas zu hoch eingezeichnet, aber man sieht schon, worauf es ankommt. Der erste Sektor-Gear Zahn schnappt sich ohne viel Reibung den ersten Pistonzahn auf der Eingriffslinie.

Also was jeder tun kann und sollte ist den zweiten Pistonzahn komplett wegnehmen und den 3. je nach Bedarf kürzen. Wie gesagt bekommt man mit Beilagscheiben zwischen Pistonhead & Piston oder mit Material am Cylinderhead oder Pistonhead den Piston je nach Bedarf weiter nach hinten.

Ich werde noch ein Tut machen, das genau beschreibt, wie man das mit Pads (Gummi oder Sorbo) macht, ist aber auch keine Hexerei :).

Noch was: Eine nicht lineare Feder (non-linear spring) belastet den ersten Pistonzahn auch weniger als eine lineare Feder und verlängert so auch die Lebensdauer des Pistons.

Die AoE anpassen sollte jeder mit Federn ab M120 (400 fps Bereich). Darunter auch, wenn man mit hohen ROFs (20+ BBs/Sekunde) fährt.

Der starke Abrieb, der bei falscher AoE entsteht, ist auch ein Grund, warum ich keine Alu-Pistons für AEGs mit 400fps empfehle: Wieviel kostet ein Piston und wieviel ein Gearset?

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Kommentare:

  1. Sehr gutes Tut!!! Erklärt alles und einfach. Mit dieser Mod lassen sich auch stärkere Federn benutzen, ohne das der Piston direkt hops geht!

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  2. Exzellenter Guide mit sehr verständlichen Bildern!

    Nur weiter so! Hoffe auch mal was über eine V2 Gearbox lesen zu können ;-)

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  3. Danke, danke! :). Bei einer V2 und anderen Gearboxen ist es im Prinzip genauso.

    V2 eigene Dinge habe ich aber auch :).

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  4. Ich sehe ein Problem mit dem Anpassen komplett über Sorbo: Federn werden schwächer.
    Das heisst, dass nach einigen Tausend Schuss der Piston aufgrund nachlassenden Drucks von hinten weiter hinten landet, was dazu führen kann, dass das Sector Gear in die falschen Zähne greift.

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  5. Ist die Frage, ob das Sorbo (bin ich eigentlich der einzige, der dabei an Kevin Sorbo denkst? ;) über die Nutzungsdauer absolut formstabil bleibt. Würde es nämlich leicht nachgeben, könnte damit der Spannungsverlust der Feder zumindest teilweise ausgeglichen werden.
    Aber grau ist jede Theorie, wahrscheinlich kann diese Frage erst nach ein paar Saisonen mit diesem Mod beantwortet werden...

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  6. @anonym vom 23.7.:
    Gut mitgedacht aber
    1.Es dauert schon länger, bis eine Feder nachlässt. Da geht vorher, trotz AoE sicher der Piston kaputt.
    2. Bei M110 und M120er Feder war der Abstand immer ziemlich gleich. Die Feder müsste also schon sehr viel verlieren.
    Sicherheitshalber kannst du aber vom 3. Zahn mehr wegnehmen.

    @Red:
    Ist sehr formstabil. Ansonst würde es nicht z.B. auch für Schuheinlagen verwendet werden.
    Genaue Materialeigenschaften hier: http://www.sorbothane.com/material-properties.php

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  7. Ich nehm immer die Gummifußmatten vom Auto, funktioniert fabulös :D

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  8. Nehmt Nonliner-Federn die halten Garantierte 1.000.000 Schuss mit konstanter Energie.

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  9. Hast du noch paar Sorbos? Ich bräuchte auch 2 zum AoE Korrigieren.

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  10. @anonym 12.9. 19:06:
    Ja, schreib mich unter der mailadresse
    free07 (ät) wolke7. net
    an.

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  11. hey godwin,
    wo grigt man denn sorbos her?

    gruß ;)

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  12. Antworten
    1. was verlangste denn? ;)

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    2. Schreib mich einfach an:
      free07 (ät) wolke7. net
      Stückzahl und für welche Gearbox

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  13. was kosten die denn?^^

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    1. Einfach per Mail anschreiben:
      free07 (ät) wolke7. net
      ^^ das ist eine E-Mail Adresse :).

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  14. Geiler Beitrag ;o) endlich mal logisch und verständlich erklärt !!! hat leider seltenheitswert!!!

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