Ein einmaliges Städtefahrzeug - SWISS ENGINEERING STZ

Leichtbau
Ein einmaliges Städtefahrzeug
Stockender Verkehr, verschmutzte Luft und Energieverschleiss – in
verkehrsreichen Grossstädten Asiens ist ein neues Konzept für die
inviduelle Mobilität dringend gefragt. Ein unkonventionelles Leichtfahrzeug
zeigt, wie das Städtefahrzeug der Zukunft aussehen könnte.
Die Fortbewegung in asiatischen Grossstädten
ist kein Vergnügen: Tonnenschwere
Autos quälen sich im Stop-and-go-Verfahren
vorwärts, oft kaum schneller als im
Schritttempo. Fahrradfahrer schlängeln sich
in einer Staub- und Abgaswolke durch die
Blechlawine, der Witterung ausgesetzt und
ungeschützt bei Unfällen. «Das Automobil
ist im dicht bevölkerten Asien die falsche
Lösung», ist Walter Janach, emeritierter
Professor der Hochschule Luzern, überzeugt.
«Es ist konzipiert für die Überwindung
grosser Distanzen mit hohen Geschwindigkeiten.
In asiatischen Städten führen die
meisten Fahrten zur Arbeit, zum Einkaufen
oder zur Schule aber über kürzere Distanzen
auf Strassen mit dichtem Verkehr.» Staus,
Energieverschleiss und Umweltbelastung
sind die Folgen.
«Wir sehen hier die Folgen einer Entwicklung,
die mit Henry Ford ihren Anfang
nahm», schildert Janach. «Dieser führte mit
Walter Janach
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der Fliessbandtechnik die Massenproduktion
im Automobilbau ein und machte damit das
zuvor nur für die Reichsten erschwingliche
Fahrzeug für die breite Masse zugänglich.»
Die Auswirkungen waren für Ford nicht voraussehbar.
Der verschwenderische Verbrauch
an Materialresourcen und Energie stösst nun
nach 100 Jahren aber an Grenzen und zeigt,
dass eine grundsätzlich neue Lösung gefragt
ist. «Die Leistung eines Elektrofahrrads ist
mit 500 W 100-mal kleiner als die 50 000 W
eines Automobils», so Janach. «Die grosse
Lücke dazwischen wartet auf den Durchbruch
von kompakten, leichten Fahrzeugen
mit angepasster Motorleistung.»
Ein innovatives Ei
In einer kleinen Werkstatt im nidwaldischen
Ennetbürgen entwickelte Janach deshalb
ein ultraleichtes Elektromobil, das sich als
Städtefahrzeug bewähren könnte. Das Fahrzeug
für zwei Personen trägt den ehrgeizigen
Namen «Unique City Vehicle» – kurz UCV.
Bloss 500 US $ soll es kosten und damit auch
für jene Verkehrsteilnehmer erschwinglich
sein, die sich bisher mit dem Fahrrad durch
die Strassen kämpfen. Mit einer Län ge von
170 cm und einer Breite von 120 cm beansprucht
Janachs UCV nicht mehr Strassenfläche
als zwei Fahrräder nebeneinander und
ist mit 53 kg – 35 kg Leergewicht und zusätzlich
18 kg für die Batte rien – nicht schwerer
als zwei Elektrofahrräder. Möglich macht
dies eine revolutionäre neue Bauart: Grundlage
des Fahrzeugs ist eine leichte aber steife
Sandwichplattform, die in der momentanen
Ausführung aus einer 10 cm dicken Styroporschicht
(Expandiertes Polystyrol, EPS)
besteht, die unten mit einem 0,5 mm dicken
Aluminiumblech und oben mit einer 5 mm
dicken Sperrholzplatte verklebt ist. Da das
Polystyrol ab einer Temperatur von 60 °C
allmählich weich wird, soll für eine spätere,
verbesserte Version des Fahrzeugs Polypropylen
gewählt werden, das neben seinen
ther mischen auch mit seinen elastischen
Eigenschaften überzeugt und so bei Kollisionen
einen zusätzlichen Schutz bieten könnte.
An den Ecken der Plattform sind die vier
Räder befestigt, wobei zur Aufnahme der
Radaufhängung zusätzlich eingeklebte Verstärkungsteile
dienen. Dank des niedrigen
Gewichts konnte Janach sogar auf eine Federung
verzichten, die das Fahrzeug schwerer
und teurer gemacht hätte. Die beiden Insassen
nehmen nebeneinander auf den Sitzen
Sogar mit zwei Insassen lässt
sich das «Ultimative City
Vehicle» leicht anschieben.

Platz, wobei der Beifahrer etwas weiter hinten
sitzt, so dass trotz minimaler Fahrzeugbreite
genug Ellbogenfreiheit besteht. Über
der Plattform ist eine helmartige Schaumstoffkabine
angebracht, die dem Fahrzeug
seine charakteristische Ei-Form gibt. Die Kabine
besteht wie ein Fahrradhelm aus rund
5 cm dickem Schaumstoff mit einer reissfesten
Aussenbeschichtung. Zum Einsteigen
wird sie nach oben und hinten geschwenkt.
Haben die Insassen Platz genommen, wird
der eiförmige Schutzhelm fest mit der Bodenplatte
verriegelt. «Da zum Einsteigen
der Helm als Ganzes angehoben wird, muss
die eiförmige Hülle des Fahrzeugs nicht von
einer Tür durchbrochen werden», erklärt
Janach. «Dadurch gewinnt das Fahrzeug an
Stabilität». Bei einer Kollision bleiben die
Insassen wie in einer Schaumstoffverpackung
eingeschlossen. Von aussen bildet die
leichte Kabinenwand aus Schaumstoff auch
einen wirksamen Kollisionsschutz für Fussgänger
und Zweiradfahrer.
Lenkung mit dem Joystick
Die Lenkung des Fahrzeugs erfolgt mit einem
mechanischen Joystick, der mit einem
Hebel für die hydraulischen Scheibenbremsen
der Vorderräder versehen ist. Der Handgriff
am Joystick ist nach oben verschiebbar
und dient zur Veränderung der Motorleistung,
ähnlich wie das Gaspedal im Auto. Am
Bremshebel befindet sich zusätzlich ein klei-
Das «Ultimative City Vehicle» bietet
Platz für zwei Personen. Mit einer Länge
von 170 cm und einer Breite von 120 cm
beansprucht das Fahrzeug nicht mehr
Strassenfläche als zwei Fahrräder.
Walter Janach
ner Fahrcomputer für die Geschwindigkeitsanzeige.
Den Antrieb übernimmt ein Gleichstrom-Elektromotor,
der bei 4000 U/min
eine Leistung von 1250 W abgibt, was eine
Geschwindigkeit von 20 km/h ergibt. Die
maximale Geschwindigkeit beträgt 25 km/h
bei einer Motordrehzahl von 5000 U/min
und einer elektrischen Leistung von 350 W.
Das ergibt einen Energieverbrauch von nur
1,4 kWh/100 km. Grund für diesen niedrigen
Wert ist das tiefe Fahrzeuggewicht. «Das
UCV lässt sich leicht von Hand anschieben»,
schildert Janach. «Das zeigt deutlich, wie
wenig Leistung der Antrieb erfordert».
Mit den beiden unter dem Beifahrersitz
ver stauten Bleibatterien mit einer Kapazität
von rund 20 Ah erreicht das Fahrzeug
eine Reichweite von 30 km. «Das ergibt bei
einer Durchschnittsgeschwindigkeit von
20 km/h rund 1,5 Std. Fahrzeit, was für
ein Stadtfahr zeug ausreichend ist», so der
Konstrukteur. Das Fahrzeug soll vor allem
leicht und günstig sein, daher müssen die
Funktionen genau an die Anforderungen
angepasst werden. Bei einer höheren
Geschwindigkeit wäre auch eine grössere
Reichweite und damit eine Batterie mit
viel höherer Kapazität erforderlich. «Unnötige
Reserven an Geschwindigkeit und
Reichweite müssen unbedingt vermieden
werden», erklärt Janach. «Nur so kann die
Batterie so leicht, klein und günstig wie
möglich gehalten werden».
Den Mut nicht verlieren
Beim Bau des Prototypen stiess der Innerschweizer
Maschinenbauingenieur immer
wieder auf technische Herausforderungen.
«Die Entwicklung des UCV verlief nicht
gradlinig,» erzählt Janach. «Es erfordert Mut,
trotz der Schwierigkeiten und ungeklärten
Fragen nie aufzugeben». Für die nächste
Version des Fahrzeugs sind noch einige
Ver besserungen geplant. So sollen Plattform
und Helm aus dem thermisch stabileren
und dennoch elastischeren Polypropylen
ge fertigt werden, zudem soll der Antrieb für
die Serienproduktion neu gelöst werden.
Auch die Aerodynmaik und das Design des
Gefährts sind noch zu optimieren. «Hier gilt
aber der Grundsatz: form follows function»,
betont Janach.
Der Prototyp des UCV konnte bereits im
Januar an der Schweizer Kunststoffmesse
«Swiss Plastics» und Ende April an der
«18th China International Bicycle & Motor
Fair» in Shanghai bestaunt werden. Falls
sich ein Forschungsinstitut oder ein Unternehmen
für das Leichtbau-Ei begeistert,
wird Janach die Chinesen mit seinem
Know-how un terstützen. Er selbst wird
seine Entwicklung aber in der Schweiz perfektionieren.
«Die Schweiz ist ein idealer
Standort für unkonventionelle Neuentwicklungen»,
schwärmt Janach. «Dank der
gut funktionierenden Netzwerke ist unglaublich
viel Spezialwissen auf kleinem
Raum verfügbar».
Alles ist möglich
Ob das «Unique City Vehicle» in China
Anhänger finden wird, bleibt abzuwarten.
«Es gibt eine Redensart, die China meiner
Meinung nach gut beschreibt:. Everything is
difficult, everything is possible «, erzählt Janach.
Nötig wären nun für das UCV gültige
Vorschriften für Abmessungen, Gewicht und
Geschwindigkeit, da die bestehenden Vorschriften
für Elektrovelos und Autos nicht
anwendbar sind. Bevor solche Vorschriften
existieren, wird sich kaum ein Hersteller
an die Produktion wagen. Es besteht aber
durchaus Hoffnung für das Elektromobil –
so zeigt sich der neue Wissenschafts- und
Technologieminister Wan Gang durchaus
offen für alternative Antriebstechniken. Sollte
das Leichtbau-Ei einst auf Chinas Strassen
fahren, könnte dies auch in der Schweiz
Interesse auslösen. «Eine Schweizer Firma
könnte die Ausführung des Fahrzeugs für
den Schweizer Markt tauglich machen»,
hofft Janach. «Gewisse Komponenten könnten
aus China importiert werden – vielleicht
liesse sich so mit dem Ultimative City Vehicle
auch in der Schweiz ein gewinnbringendes
Geschäft erzielen, 20 Jahre nach der
versuchten Lancierung eines Swatch Mobiles.»
(ab)
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