Stromos AT GEC ( German e-Cars ) - Motorwelle /Getriebe defekt - Reparaturbeschreibung

[Joe-Hotzi]

So, in diesem Strang möchte ich über einen Defekt von E-Motor + Getriebe beim Stromos AT, die Ursachen und die Behebung /Reparaturmöglichkeit berichten.

Achtung:
Die Arbeiten sind nichts für unbedarfte /unerfahrene Selbst-Schrauber !
Nicht nur weil Arbeiten an der Hochvoltverkabelung nötig sind (Servicestecker entfernen!!!), sondern weil einige Arbeitsgänge (Aus- /Einbau des Motors) ohne Hebebühne, Hebewerkzeuge, ... nicht oder nur sehr schwer durchzuführen sind! Die Beschreibung dient zur Information - ich übernehme keinerlei Haftung für Nachahmer!

Am 23.12.2020 drehte der Motor unseres Stromos nach ca. 128.000km beim Anfahren am Berg plötzlich frei - keine Kraftübertragung mehr vorhanden vom Motor zu den Rädern - lediglich das Surren des E-Motors und ein etwas kratzendes Geräusch.

Ich habe die seltenere AT-Version des Stromos mit Eingang-Untersetzungsgetriebe - also ohne Kupplung und ohne Schaltgetriebe!
Die Besitzer eines Stromos mit Schaltgetriebe können sich also recht entspannt zurücklehnen. Dass dieser Defekt bei der Ausführung mit dem originalem Schaltgetriebe auftritt, halte ich für recht unwahrscheinlich.

Vermutet wurde ein defektes Motorritzel, da dies im Forum schon einmal als Ausfallursache erwähnt wurde. Bei GEC in Kassel wurde damals ein Austauschmotor für 3.500€ angeboten - was angesichts des Restwertes von <5.000€ nicht wirklich eine Option darstellt.
Abgesehen davon ist die Firma GEC in Kassel momentan (Stand Ende 2020) und vermutlich für immer nicht mehr zu erreichen.

Der Defekt hatte sich durch lauter werdende Fahrgeräusche während der letzten paar tausend Fahrkilometer schleichend angekündigt.
Aus dem schon original vorhandenen "Sirren" war eher ein etwas lauteres "Kreischen" beworden ...
In meinem gut gedämmten Innenraum beim Fahren hat man es weniger gehört - beim Vorbeifahren fiel das Geräusch schon deutlich hörbar auf ...

Mein erster Fehler war, dass ich aus der ursprünglichen Fehlerbeschreibung "Antriebsritzel der Motorwelle verschlissen" geglaubt habe und die eigentlich bessere spätere Beschreibung "Verzahnung der Motorwelle ist fast vollständig abgeschliffen" komplett ignoriert habe.

Warum habe ich die zweite Beschreibung ignoriert und mich auf das "Motorritzel" versteift?
Nun, ich hatte schon eine anderes E-Auto, bei dem tatsächlich durch Überlastung /schlechte Stahlqualität /fehlerhafte Härtung das Motorritzel defekt war. Die Ritzel bestehen üblicherweise aus einem zähen Stahl, der nur an der Oberfläche zusätzlich gehärtet ist. Ist diese gehärtete Schicht beschädigt, kommt es zu fortschreitendem Materialabrieb bis zur Totalzerstörung. Genau dies befürchtete ich nach der Darstellung im Forum auch für unseren Stromos.

Bei einem vorsorglichen Ölwechsel wurden auch Metallspäne am Magnet der Ablassschraube festgestellt. Der ursprüngliche Verdacht schien sich also zu bestätigen und mit neuem Getriebeöl und einer sehr defensiven Fahrweise hofften wir, das Sterben unseres Stromos zu verhindern bzw. längstmöglich hinauszuzögern.

Ölablassschraube mit Metallspänen bzw. Magnet wieder gereinigt

Mein zweiter Fehler war, der Ursache nicht weiter nachgegangen zu sein.
Hätte ich damals gewusst was ich heute weiß, hätte man den Total-Schaden an der Motorwelle evtl. vermeiden können. Ich bin aber eben von einem (allenfalls durch einen Wechsel behebbaren) Ritzeldefekt ausgegangen. Da bleibt halt nur (vorsichtig) fahren, bis es eben dann doch nicht mehr weiter geht ...
Besonders ärgerlich für mich, da ich erst im Herbst 2020 eine Sitzheizung für die Vordersitze nachgerüstet hatte. Dazu evtl. bei Bedarf ein extra-Bericht.

Das Auto wurde nach Großhartmannsdorf zu Olaf Heinecke geschleppt, einem Wartburg-Restaurator und E-Auto-Fahrer, der eine (beheizte) Autowerkstatt besitzt und unter den Typus "Mann mit goldenen Händen" fällt. Ich glaube nicht, dass es noch viele Menschen gibt die in der Lage sind, aus einer Blechtafel einen neuen Kotflügel zu "dengeln" /zu treiben - der letztlich nicht vom Originalteil zu unterscheiden ist ...
Es ist ein Glücksfall, dass er auch ein "E-Mobilist der ersten Stunde" ist und ich ihn dadurch schon länger kenne. Ich glaube auch nicht, dass eine normale Werkstatt einen solchen Reparatur-Auftrag für einen Stromos annehmen würde bzw. die Reparatur (nicht einmal die De- bzw. Montage) zu einem vertretbaren Preis durchgeführt hätte. Da ist Freundschaft unbezahlbar.

Nach den Weihnachts-Feiertagen und wetterbedingter Wartezeit wurde Mitte Januar Motor und Getriebe ausgebaut.

AT-Getriebe (in der Schachtel die Eingangswelle) und E-Motor Stromos

Das klingt harmlos, aber abgesehen davon, dass der Motor doch einige Kilogramm auf die Waage bringt, musste dazu die rechte Antriebswelle gezogen werden und einige schwer zugängliche Verschraubungen gelöst werden.
Nach dem Ausbau stellte sich heraus, dass auf der Motorwelle gar kein Ritzel sitzt, sondern diese eine Vielverzahnung aufweist. Dieser Vielzahn greift in die Hohlwelle am Getriebeeingang ein. Der Vielzahn am Wellenstumpf wurde im Forum fälschlich als "Antriebsritzel der Motorwelle" beschrieben.
Diese Profilwellen-Verbindung ist radial formschlüssig, kann aber achsiale Verschiebungen der Getriebeeingangswelle ausgleichen. Diese Verschiebungen ergeben sich aus der Schrägverzahnung der Ritzel und den ständigen Lastwechseln beim Beschleunigen /Rekuperieren.
Leider wurde die Erstmontage völlig ohne Schmiermittel /komplett trocken an der Vielverzahnung durchgeführt, was bei Verschiebungen /Vibrationen logischerweise zu höherem Verschleiß führt. Ich bin ziemlich überzeugt, dass mit etwas hochwertigem Schmierstoff der Defekt an der Motorwelle nicht /erst sehr viel später eingetreten wäre.

Außerdem sind die beiden Radialkugellager der Getriebeingangswelle wohl nicht für die wechselnde achsiale Belastung /die Verschiebungen beim Beschleunigen /Rekuperieren ausgelegt. Einer der Kugellagerkäfige war defekt und beide Lager wiesen deutliches Spiel auf. Die Metallspäne an der Ablasschraube stammten also NICHT von der Motorwelle, sondern vom defekten Radilkugellager.
Durch das entstandene Spiel im Lager, die hohen Drehzahlen /Vibrationen am Getriebeeingang und die Verschiebung der Eingangswelle durch die Lastwechsel beim Beschleunigen und Rekuperieren hatte sich die wohl aus weicherem (ungehärtetem?) Stahl bestehende Vielzahlwelle stark abgearbeitet.

abgenutzte Vielzahnwelle E-Motor Stromos

Die Hohlwelle vom Getriebeeingang wies ebenfalls deutliche Abnutzungsspuren auf. Vor allem im mittigen Bereich war sie ausgeschlagen /ausgeschliffen, während am äußeren und am inneren Ende der Vielzahn noch besser erhalten war.

abgenutzte Hohlwelle am Getriebeeingang

Natürlich stand damit die Frage nach einer Verschrottung im Raum. Auch weil sich trotz vieler telefonischer Versuche keinerlei Kontakt mehr zu GEC in Kassel herstellen ließ. Aber als gelernter Maschinenbauer /Gerätetechniker gibt man da nicht gleich auf.

[umberto]

Verdammt, ein Cliffhanger.

[Joe-Hotzi]

Wieder einmal zeigte es sich, dass "Vitamin B" /Beziehungen und ein Quentchen Glück bei einer Suche sehr hilfreich sein können. Es wurde eine Werkzeugbau-Firma gefunden, die fachlich in der Lage war, die Motorwelle zu regenerieren. Es war ein spezieller Glücksumstand, dass der "Senior-Geschäftsführer" und Gründer der Firma lange Jahre mit meinem Vater zusammengearbeitet hat. Denn dieser Tip kam letztlich von meinem Vater - ich war eine Weile recht ratlos /planlos und zeitweise auch etwas mutlos.
Die Firma hat nicht nur einen umfassenden, modernen Maschinenpark, sondern ist glücklicherweise auch ausgefallenen Problemen gegenüber aufgeschlossen. So unterstützt die Firma seit Jahren die Studenten der TU Bergakademie Freiberg beim Aufbau elektrischer Rennwagen für die vollelektrische, studentische Rennserie.

Um die Welle aufarbeiten zu können, musste der E-Motor natürlich demontiert /der Rotor /die Motorwelle ausgebaut werden. Mit Abziehern und etwas "sanfter Gewalt" wurde zuerst das vordere Lagerschild entfernt und dann die Welle von hintern herausgedrückt. Das hintere Lagerschild sollte /muss montiert bleiben, da dort der Resolver-Hall-Geber für die Drehzahl und auch die Stromanschlüsse für die Motorwicklungen sitzen.

Ausdrücken der Motorwelle vom hinteren Lagerschild nach vorn /unten

Auch das Getriebe wurde geöffnet und die Eingangswelle mit den defekten Lagern entfernt. Dabei stellte ich fest, dass GEC wohl geplant hatte, eine Wegrollsperre zu integrieren. Das entsprechende Profilrad war schon auf der Welle aufgepresst. Sperrklinke o.ä. fehlten allerdings. Vermutlich aus Kostengründen hat man auf die Umsetzung verzichtet. Der (funktionslose) Bedienknopf ist in der Mittelkonsole schon vorhanden ...

Untersetzungsgetriebe Stromos AT - Eingangswelle ausgebaut

Angedacht war von mir ursprünglich, auf die Welle neues Material aufzuschweißen und den Vielzahn /die Profilwelle dann neu herauszuarbeiten. Diese Variante (hoher Wärmeeintrag, unklare Festigkeiten) wurde im Gespräch vor Ort zugunsten einer aufgeschrumpften Profilhülse verworfen.
Als Erstes wurden mehrere Profillehren erstellt, da ja durch die Abnutzungen weder vom Wellenstumpf, noch an der Getriebewelle genaue Maße der Originalteile abgenommen werden konnten.

Profillehren zur Rekonstruktion

Zu Beachten war, dass das volle Drehmoment (max. 190Nm) des E-Motors durch den dann abgedrehten, schwächeren Wellenstumpf und die Hülse übertragen werden muss. Für das kraftschlüssige Aufschrumpfen muss aber auch die Hülse eine gewisse Materialdicke besitzen. Sonst könnte unter Last die Hülse auf dem Wellenstumpf durchzurutschen.
Letztlich wurde die Motorwelle nicht etwa nur abgedreht, sondern als abgerundeter Achtkant abgefräst. Die aufgeschrumpfte Hülse ist dabei formschlüssig, so dass durch den Achtkant ein Durchrutschen unmöglich ist.

Die passgenaue Hülse sollte dabei durch Drahterodieren aus einem hochwertigen Stahl herausgearbeitet werden. So lassen sich hohe Genauigkeiten erreichen - die dann aber eben auch eine passgenaue Gegenseite erfordern.
Also wurde beschlossen, auch das Profil der Getriebe-Eingangswelle nachzuarbeiten.
Mit einfachem Drahterodieren - wie anfangs gedacht - ließ sich aber das Innen-Profil der Welle nicht nacharbeiten, da sie sich nach dem Getriebeeingang verjüngte /sich der Durchmesser der Welle verringerte. Die verbleibende Wandungsstärke wäre evtl. nicht mehr ausreichend gewesen.
Also wurde beschlossen, die Getriebewelle durch Senkerodieren nachzuarbeiten. Dafür wurde eine Elektrode aus Kohlenstoff angefertigt.

Senkelektrode f. Getriebewelle + neue Profilhülse f. Motorwelle + Profillehre

Der Außendurchmesser der Profil-Hülse auf der Motorwelle wurde ca. 1mm im Durchmesser vergrößert, so dass das entsprechend Innenprofil in der Getriebe-Welle auch um diesen Millimeter nachgearbeitet werden konnte. Dadurch passen Profil-Hülse und Profil-Welle nun spielfrei ineinander und die neuen Profilflanken können fast ohne abgenutzte Stellen das Drehmoment übertragen.

Motorwelle + Getriebewelle regeneriert

Nun mussten natürlich noch Motor und Getriebe inkl. neuer Lager und Simmerringe wieder zusammengebaut werden. Dabei sollte man überlegt vorgehen, um Beschädigungen zu vermeiden. Die Gehäuse mit dem Lagersitzen habe ich mit Heissluftpistole vorgewärmt (geweitet) und bspw. die Motorwelle in der Gefriertruhe abgekühlt. So ließen sich die Lager einfacher montieren.

überarbeitete Profilverzahnung der Hohlwelle am Getriebeeingang

Tja, "der Rest" ist letztlich nur noch die Montage /Einbau am Auto und das Wiederherstellen aller elektrischen Verbindungen /Auffüllen der Betriebsflüssigkeiten.
Auch einige "Anpassungen" haben wir an Stellen vorgenommen, wo es uns die Montage erleichterte. Bspw. zu lange Schrauben gekürzt.
Der Tragrahmen auf dem Motorcontroller und DC/DC sitzen wurde etwas umgearbeitet und an einer Halterung, bei der die Schrauben kaum mit einem normalen Schlüssel erreichbar waren, wurden "Schrauböffnungen" ausgefräst. Ich hoffe zwar nicht, dass ich den Motor je wieder ausbauen muss, aber die Änderungen haben uns schon die Montage erleichtert.

Motor + Getriebe wieder eingebaut

Ich habe noch etliche Fotos gemacht, um die Reparatur für mich zu dokumentieren.
Falls Bedarf ist /Hilfe benötigt wird, gebe ich meine Erfahrungen gern weiter.

Übrigens hat die Traktionsbatterie in dieser Zeit keinerlei Spannung /Kapazität verloren.
Die 12V-Bordbatterie hatte sich nach dem ersten Abstellen über 4 Wochen entladen - nach Aufladung wurde sie auch abgeklemmt.

Einen kurzen Angst-Schweißausbruch gab es noch beim ersten Versuch der Wieder-Inbetriebnahme: Der Motor drehte nicht, obwohl BMS freigegeben hatte und alles i.O. schien ... Ursache war ein wegen falscher originaler Beschriftung (!) vertauschtes Motorkabel!

Ziemlich genau 3Monate nach dem Defekt rollt der Stromos nun wieder auf die Straße - bereit hoffentlich für weitere 100.000km ...

[umberto]

Children, don't try this at home.
Coole Aktion, cooler Bericht.

[BinKino]

Eben im Twizy Forum darauf aufmerksam geworden.
Geniale Aktion, gratuliere zum Erfolg!
Da denkt man, wir mit unseren Twizy haben es schwer, haha, aber das war ja echt gar nicht mal so schlecht - 100.000km und muss mehr Last Bewegen
Da sind so manche Comex Getriebe bzw. deren Verbindung mit Motor schon oft früher am Ende gewesen.
(was sich hoffentlich durch unser Zusatzlager bessern wird?)

[BinKino]

Die Firma hat nicht nur einen umfassenden, modernen Maschinenpark, sondern ist glücklicherweise auch ausgefallenen Problemen gegenüber aufgeschlossen. So unterstützt die Firma seit Jahren die Studenten der TU Bergakademie Freiberg beim Aufbau elektrischer Rennwagen für die vollelektrische, studentische Rennserie.

TOP!
Genau so ein Denken benötigen wir, solche FIrmen werden auch dann noch eine Zukunft haben und sind den Gestrigen immer mehrere Schritte voraus.
(Wer sich dem Markt stur nicht anzupassen weiß, wird ausrangiert werden)
Kann sich die Firma noch ein weiteres Standbein aufrecht erhalten, man weiß nie, was im regulären Geschäft mal passieren wird

[Joe-Hotzi]

Danke für die Rückmeldungen.

Da sind so manche Comex Getriebe bzw. deren Verbindung mit Motor schon oft früher am Ende gewesen.
(was sich hoffentlich durch unser Zusatzlager bessern wird?)

Tolle Aktion, aber irgendwie habe ich aber von dem zusätzlichen Lager gar nicht viel gesehen?
Im Twizy-Strang wurde erwähnt, dass (angeblich) das Segeln ohne Last die Verbindungsstelle belastet. Das kann ich nicht nachvollziehen, denn ohne Last nutzt sich nichts ab - wenn kein Lagerspiel durch ein defektes /ausgeschlagenes Lager besteht. Diese Fehlkonstruktion ist m.M.n. das Hauptübel.
Das Comex-Getriebe war schon im Hotzenblitz in sehr ähnlicher Art verbaut. Das darf alles möglichst nichts kosten von wegen Weiterentwicklung /Verbesserung. Beim Twizy gibt es ja wenigstens schon das Vielzahnprofil für den achsialen Ausgleich. Beim Hotzi sitzt das schrägverzahnte Ritzel direkt auf der (auch nur mit zwei Radiallagern versehenen) Motorwelle ...

Bei Euch lief wohl wenigstens die verzahnte Welle nicht gänzlich trocken wie bei mir! Auf meinem Foto sieht man ja noch den Roststaub, der herausrieselte ...
Ich habe die neue Vielzahn-Verbindung mit Molybdänsulfid leicht geschmiert. Aber das passt jetzt so genau, dass man schon kein Spiel mehr hatte, wenn die Getriebewelle ca. 1cm auf die Motorwelle aufgeschoben war - ein Traum.

Den Sackgang mit den (nicht passenden) Papierdichtungen habe ich mir übrigens gespart - war auch original nur Dichtmasse dran.

[BinKino]

aber irgendwie habe ich aber von dem zusätzlichen Lager gar nicht viel gesehen?

Wenn das Video gesehen hast, dann sollten dir die Arbeiten aufgefallen sein, die durchgeführt wurden.
3 Löcher für Aschenbrödel ins Getriebe, das Lager aufgeschraubt, mit der Dichtung geärgert .. ?

Es ist jedenfalls ein bedeutend ruhigere fahren, wenn auch das Sirren gen 70km/h noch immer da ist - aber wenigst zersägt es in dem Bereich die Nervenstränge nicht mehr. Es brummt nichts mehr, man kann ihn auch mal ausrollen lassen, ohne das man Angst um die Juwelen bekommt.

[Joe-Hotzi]

Wenn das Video gesehen hast, dann sollten dir die Arbeiten aufgefallen sein, die durchgeführt wurden.
3 Löcher für Aschenbrödel ins Getriebe, das Lager aufgeschraubt, mit der Dichtung geärgert .. ?

Ja, sind mir schon aufgefallen. Aber ich hätte gern etwas von der Lagerschale usw. gesehen. Das ging im Video letztlich (für mich) viel zu schnell. Dass der Effekt spürbar /hörbar ist, kommt mir bekannt vor ...

So, ich habe auch noch einen kleinen "Nachtrag".
Wie jeder gute Bastler habe ich nach dem Zusammenbauen natürlich etwas übrig.

"satte" 191g feinsten Stahl eingespart ...

Der aufmerksame Leser ahnt es sicher:
Es ist das Sperrzahnrad, welches GEC schon auf die Eingangswelle aufgeschrumpft hatte, welches dann allerdings mangels Umsetzung der elektrisch angedachten Parksperre funktionslos war.
Die Eingangswelle rotiert ja mit bis zu 12.000 U/min Motordrehzahl und da muss diese rotierende (Zusatz-)Masse mit den nach außen ragenden Zähnen (Masseverteilung /Masseträgheit) jedes Mal mit beschleunigt /abgebremst werden.
Dass der Stromos durch die "Erleichterung" nun zum spritzigen Rennwagen wurde ist natürlich nicht eingetreten.
Aber ich bilde mir zumindest ein, dass auch die Kräfte, die bei jedem Lastwechsel auf die Vielverzahnung wirken dadurch etwas geringer sind. Schaden kann der Ausbau sicher nicht und wenn man schon einmal gerade mit Abziehern herumhantiert.
Von außen mit der Heissluftpistole erwärmt und in die Hohlwelle (damals noch vorhandenen) Schnee eingepresst ...

Der Stromos fährt derzeit im "Probemodus" jeden zweiten Tag die übliche Pendelstrecke werktags 2x ca. 43 km.
Dazwischen bin ich noch beim Umbau der originalen Typ2-Buchse auf die heute üblichen Typ2-Einbaustecker /Autoinlet.
Er lädt schon über den neuen Stecker und auch die neuen /geänderten Ladekabel werden durchprobiert.
Noch ist jede Fahrt wieder ein Erlebnis /ein Genuss /eine Freude.
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[BinKino]

Dafür darfste ins Twizy Forum schauen, Link in Beschreibung (die niemand liest)
Das Video behandelt nur den Umbau.