Sähköistetyn kuorma-auton moottorin liittäminen alkuperäiseen vaihteistoon

Abstract

Akkuteknologian kehitys sekä eri maiden tiukentuneet päästötavoitteet ovat nostaneet sähköajoneuvojen suosiota huomattavasti viimeisen kymmenen vuoden aikana. Raskaiden ajoneuvojen sähköistyminen ei ole kuitenkaan edennyt samalla tavalla kuin henkilöautoilla.

Opinnäytetyö tehtiin osana Helsingin kaupungin rakentamispalveluliikelaitos Staran eRetrofit-hanketta, jossa yksi Staran kuorma-autoista muutetaan täysin sähkökäyttöiseksi. Projektin tavoitteena on selvittää Staran ajoneuvokaluston sähköistämisen mahdollisuudet. Opinnäytetyön tavoitteena oli suunnitella, miten kuorma-auton alkuperäinen vaihteisto ja uusi sähkömoottori saadaan liitettyä toisiinsa. Liittämistä varten täytyi suunnitella adapteri vaihteiston ja moottorin runkojen välille sekä moottorin akselin ja vaihteiston turbiinin välille.

Staran kuorma-auto oli tuotu Pirkkalaan muutostöitä varten. Aluksi vaihteistosta ja sen kiinnikkeestä otettiin kaikki tärkeimmät mitat, minkä jälkeen niiden pohjalta aloitettiin suunnittelu. Sähkömoottorin mitat saatiin valmistajan piirustuksista. Pääasiallisena suunnittelutyökaluna käytettiin SolidWorks 3D CAD -suunnitteluohjelmistoa, mutta lujuuslaskuja tehtiin myös käsin laskemalla.

Tuloksena saatiin valmis suunnitelma vaihteiston ja sähkömoottorin liittämiseen, mihin kuuluu liitokseen tarvittavien osien 3D-mallit, piirustukset sekä materiaalivalinnat. Osien valmistusmenetelmää ei ollut määritelty ennakkoon, mutta suunnittelu tehtiin CNC-koneistusta silmällä pitäen. Lopullinen menetelmä jää työn tilaajan päätettäväksi. Suunnitelma mahdollistaa eRetrofit-hankkeen etenemisen.

The advancements in battery technology as well as the increasing need to reduce greenhouse emissions have made electric vehicles significantly more popular during the last ten years. However, the electrification of heavy-duty vehicles has not been as swift as with passenger cars.

This thesis was done as a part of the eRetrofit project of Helsinki City Construction Services, Stara. In the project one of the diesel-powered trucks of Stara is converted to run completely on electricity. The goal of the project was to investigate the possibilities of electrifying the truck fleet of Stara. The goal of the thesis was to design a method for joining the original transmission of the truck to the new electric motor. The connection required an adapter between the bodies of the transmission and the motor, and another one between the motor’s axle and the turbine of the transmission.

Stara’s truck was brought to Pirkkala for the conversion. The work started by taking all the necessary measurements from the transmission and its mounting bracket. The electric motor’s measurements were found from the manufacturer’s technical drawings. The design work was then begun based on these measurements. The primary design tool was the SolidWorks 3D CAD software but some of the calculations were also done by hand.

The result is a completed design for joining the transmission and the electric motor, which includes 3D models, technical drawings and material selections for the designed parts. The manufacturing method was not specified in advance, but the parts were designed with CNC machining in mind. The final choice of the manufacturing method was left to the client. The resulted design will allow the advancement of the eRetrofit project.