Wissenschaftlicher Newsticker Mai 2018
Montagegerechte Produktgestaltung eines E-Halfbike
Mai 2018 Zur Ergänzung des Forschungsschwerpunktes E-Mobilität an der OvGU und als Anschauungsobjekt für die Studenten wird im Rahmen der Vorlesung „Montagesysteme“, die Masterstudenten des Maschinenbaus und des Wirtschaftsingenieurwesens Maschinenbau der OvGU besuchen können, ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug auf Basis einer bestehenden, neuartigen Mobilitätslösung aufgebaut. Mit diesem Projekt sollen unter anderem die theoretischen Grundlagen für montagegerechte Produktgestaltung, Montageverfahren und Montagestrukturen aus der Vorlesung am Objekt anschaulich dargestellt und gleichzeitig auf die besonderen Anforderungen der Montage von E-Fahrzeugen eingegangen werden.
Als Basis für das Projekt dient ein sogenanntes Halfbike. Dabei handelt es sich um ein durch Muskelkraft angetriebenes Landfahrzeug, bei dem die Kraftübertragung über Tretkurbeln erfolgt. Vereinfacht zusammengefasst besteht das Halfbike aus einem einklappbarem Hauptrahmen mit einem 20 Zoll großen Antriebsrad und einer daran befestigten, mittels zweier Druckfedern gelagerten Hinterachse mit zwei 8 Zoll Rädern. Der Kettenantrieb soll im Rahmen des Projektes elektrifiziert werden, um so den Fahrer zu unterstützen oder alleine für Vortrieb zu sorgen. Die Erscheinungsform und die Funktionsweise des Systems sollen durch die Elektrifizierung nicht verändert werden.
Um diese Vorgaben zu erfüllen, wurde ein handelsüblicher E-Bike Umbausatz mit Elektrogetriebemotor in das System integriert. Durch das geringe Gewicht und das kleine Motorengehäuse kann dieser Motor in das vorhandene 20 Zoll Rad eingespeicht werden. Der Antrieb verfügt über eine Dauerleistung von 500W bei einer Systemspannung von 36V. In Verbindung mit dem Antriebsrad erreicht das E-Halfbike im rein elektrischen Betrieb eine Geschwindigkeit von 25 km/h und eine Reichweite von 25 bis 50 km (je nach Grad der Tretunterstützung).
Die Herausforderung bei der Integration des Umbausatzes in die bestehende Systemstruktur lag darin, alle E-Komponenten so mit dem Rahmen zu verbinden, dass ein problemloser Betrieb des E-Halfbikes möglich ist. Dazu wurden verschiedene, konstruktive Maßnahmen ergriffen und zusätzliche Halterungen mit der bestehenden Rahmenstruktur verbunden. Auf diese Weise wird das begrenzte Platzangebot des Rahmens optimal ausgenutzt und erweitert. Damit werden unter anderem die Unterbringung des Steuergerätes im vorderen Bereich des Rahmens und die Befestigung des Energiespeichers zwischen Tretlager und Hinterachse realisiert (Abbildung 1).
Abbildung 1: Konstruktionsmodell E-Halfbike
Mit dem Aufbau des ersten Prototyps eines E-Halfbikes wird der theoretische Inhalt der Vorlesung „Montagesysteme“ für die Studenten direkt am Objekt erfahr- und erlebbar. Der Prototyp wird durch weitere Verbesserungen den Anforderungen an die montagegerechte Produktgestaltung angepasst. Des Weiteren sollen mit dem gewonnenen Wissen weitere Anschauungsobjekte aufgebaut werden, die den Grad der Einbindung der Studenten in den Vorlesungsinhalt weiter erhöhen.
Abbildung 2: fertiger Prototyp E-Halfbike
Kontakt: Robert Kretschmann M.Sc., Dipl.-Ing. Gerd Wagenhaus