Cargo Bikes können massgeblich zur Verkehrswende beitragen. Allerdings erkennt man nach Recherchen und Tests, dass die aktuell erhältlichen meist dreirädrigen Räder alles andere als ausgereift, komfortabel und sicher sind.

Im Rahmen des Seminar haben wir beobachtet, recherchiert, Lastenräder testet, zerlegt, Konzepte entwickelt, Fahrzeuge gestaltet, Modelle und fahrfähige Prototypen gebaut.

Research

Die erste Aufgabe im Kurs bestand darin so viele Cargobikes wie möglich zu recherchieren. Jeder sollte min 5 Fahrzeuge zusammentragen. Zusätzlich erstellten wir einen Spezifikationskatalog mit Merkmahlen wie: Hersteller, Fahrzeugname, Typ, Anzahl Räder, Preis, Zielgruppe/Nutzung, Zulassungsklasse und noch einige weitere. Gemeinsam kamen wir so auf ca. 50 Fahrzeuge. Dieser Katalog diente als Basis für weitere Schritte.

1000km in 17 Stunden

Die reine Bild- und Datenrecherche ist sinnvoll und wichtig jedoch leider auch theoretisch. Aus diesem Grund kaufte Holger kurzerhand drei Cargobikes auf Ebay. Zwei davon standen leider in Dänemark und eins in Hamburg und mussten abgeholt werden. Alexander Zoller und ich erklärten uns bereit die Cargobikes abzuholen. So mieteten wir uns einen Bulli und fuhren Freitagabend los Richtung Norden. Wir kamen spät in der Nacht in Vejen, Dänemark an und verbrachten eine recht kurze Nacht im Sporthotel Vejen. Samstag um 7Uhr standen wir dann pünktlich beim Verkäufer auf der Matte der uns sehr herzlich mit Kaffee begrüßte. Wir luden die Cargobikes in den Bulli und klärten die Formalien. Gegen 7:30 führen wir ab Richtung Hamburg. In einem Vorort Hamburgs holten wir dann das letzte Cargobike ab und waren am frühen Abend wieder in Potsdam und luden die Cargobikes an der FH ab. Nun hatten wir endlich etwas zum Testen und zum Schrauben. Gleich am nächsten Kurstermin wurden die Fahrzeuge vom Kurs begutachten und Testgefahren. Dies war sehr aufschlussreich im Hinblick auf Konstruktion, Gewicht und Fahrverhalten.

Inspiration

Nach dem wir uns einen Überblick über den Stand der Technik verschafft hatten suchte sich jedes Team Fahrzeuge aus die als Inspirationsgrundlage dienen sollten.

Ich entschied mich für Aluca Gazelle D10, Velove Armadillo und Ruthman Cargoloader. Die Gazelle D10 und der Armadillo sind recht ähnlich. Jedoch empfinde ich die aufrechte Sitzposition der Gazelle als sinnvoller im Straßenverkehr. Die im Vergleich hohe Sitzposition der Gazelle ermöglicht es über PKWs drüber zu sehen was ein klarer Vorteil im Straßenverkehr ist und Sicherheit bietet. Der Velove Armadillo ist technisch spannender durch das nach vorne versetzte Tretlager und den Unterlenker. Jedoch denke ich dass das Lenk- und Fahrverhalten eines Liegerades gewöhnungsbedürftig ist und somit die Zugänglichkeit für Verbraucher schwieriger ist als die der Gazelle D10.

Der Ruthman Cargoloader sticht heraus weil es kein Cargobike ist. Ich fand dieses Fahrzeug bei Recherchen nach Hebemechanismen und war gleich begeistert. Die Möglichkeit zur barrierefreien Beladung bringt Vorteile die ich bei keinem Cargobike finden konnte.

Aluca Gazelle D10

Velove Armadillo

Ruthmann Gargoloader

Konzept

Mein Ziel war ein Cargobike mit folgenden Spezifikationen: 

Breite: < 100cm
Länge: < 270cm
Höhe: < 150cm

4 Räder (20„)  
Aufrechte Sitzposition
Mittelmotor + 2 Akkus
Hebemechanismus
Ladung (124,5cm x 64cm x 120cm+)
Vollgefädert
Hydraulische Scheibenbremsen
Nabenschaltung

Ein wichtiger Schwerpunkt war es die Möglichkeit zur barrierefreien Beladung zu schaffen.

Prozess

Ausgehen von den definierten Maßen und Spezifikationen entstand das 3D-Modell zum größten Teil in Fusion360. Der erste Schritt war die Positionierung der Räder, der Ladung und eines Dummys in voller Körpergröße. Der Aufbau der gesamten Konstruktion begann mit dem Frontend. Die Doubblewishbone-Aufhängung und das Lenkgestänge stammen aus einem Quad-CAD-Modell das ich entsprechend anpasste und vervollständigte. Die Felgen, Räder, Mittelmotor, Tretlager, Nabenschaltung und einige andere Kleinteile sind fertige Bauteile die ich lediglich einbauen und ggf. anpassen musste. Den Rest des Rahmen, die Cargobox, Akkus + Halterungen sowie die Schwingen bzw. die Aufhängung der Hinterräder sowie das Federsystem verbunden mit dem Hebemechanismus sind Eigenkonstruktionen und nahmen die meiste Zeit in Anspruch. Der Hebemechanismus ist dem des Ruthmann Cargoloaders sehr ähnlich. Ich brauchte ein paar Tage um die Funktionsweise zu verstehen und das Konzept auf mein eigenes Fahrzeug übertragen zu können.

Modell

Wie bereits erwähnt entstand das Modell zum größten Teil in Fusion360. Die Animationen und die Renderings realisierte ich in Blender 2.8. Das DHL-Branding dient lediglich einer Kontextualisierung und ist rückblickend betrachtet unglücklich gewählt.

3D-Druck 1:5

Neben dem Konzept und dem CAD-Modell war es auch Teil der Prüfungsleistung ein 1:5 Modell zu drucken. Dies ist auch geschehen. Es dauerte fast drei Tage und Nächte.

Digital 1:1

Das digitale Modell habe ich noch nach dem Ende des Kurses weiter entwickelt und ausgebaut. Dazu gehören das Bremssystem, die Schaltung und die Akkus mit der dazugehörigen Montagevorrichtung. Über einen Mechanismus lassen sie die Akkus einzeln entnehmen und laden. Die Cargobox verfügt über ein Lamellenrolltor das auf Schienen in den oberen Bereich der Cargobox geschoben werden kann.

Ladung

Das barrierefreie Beladen der Cargobox war ein wichtiger Schwerpunkt. Nach dem die Cargobox durch den Hebemechanismus abgesetzt wurde lässt sich das Lamellenrolltor nach oben öffnen und eine Rampe die im unteren Rand der Cargobox eingelassen ist heraus ziehen. Die Ladung kann dann mit Hilfe von Rollwagen in den Laderaum befördert werden. Es passen drei mal fünft DIN EN ISO 9001:2015 Transportboxen in den Laderaum. Die Cargobox könnte noch höher sein sodass noch mehr Transportboxen rein passen würden.

Antrieb

Ein weiterer Schwerpunkt war der Antrieb. Durch die tiefe Ladung musste der Antriebsstrang geteilt und über Zahnkränze zu den Hinterrädern geführt werden. Die vom Fahrer eingebrachte Kraft in das Tretlager wird vom Mittelmotor elektronisch unterstütz und über eine Kette auf die Nabenschaltung gegeben. Von der Nabenschaltung wird die Kraft an das Differenzial gebracht und auf zwei unabhängige Stränge aufgeteilt und über Zahnkränze weiter geleitet durch den Rahmen über die Schwingen bis hin zu den Hinterrädern. Das Doppellager der Schwingen, kurz vor den Federbeinen, ist sowohl die Drehachse der Schwingen als auch die Lagerachse für den Antrieb. Dadurch wird die Funktion des Antriebes in jeglicher Position der Schwingen gewährleistet zudem wird das Federn der Hinterradaufhängung möglich.

Hebemechanismus

Der Hebemechanismus lässt sich am einfachsten mit dem einer Schere vergleichen. Es gibt eine Drehachse an dem zwei Schenkel beweglich gelagert werden. Diese können auf und zugeklappt werden. Dadurch ist die Position der Cargobox immer waagerecht.

Ausblick

Zu Gunsten von Komfort und Sicherheit braucht es eine Verkleidung, Karosserie. Das ist ein eigener Bereich der im Kurs nicht behandelt wurde. Dennoch ließ ich es mir nicht nehmen eine Verkleidung skizzenhaft der Vollständigkeit halber zu entwerfen. Diese Aufgabe könnte allein ein ganzes Semester füllen. Daran würde ich gerne anknüpfen und weiter machen.

Fazit

Der Kurs war mit viel Eigeninitiative und einem hohen Workload verbunden. Das Thema ist aber auch sehr komplex. Die Welt der Cargobikes ist eine ganz eigene.  Es war sehr spannend und aufschlussreich.