Strukturdämpfer im E-Rollstuhl: Mehr Komfort in jedem Terrain

Strukturdämpfer in der Praxis: Segways als Basis für die Rollstühle der Zukunft zu nutzen, erscheint zuerst paradox. Denn auch Menschen ohne Handicaps erhalten bei der Erstnutzung des Freizeitgefährts zunächst eine Einweisung, um Umfaller oder gar Unfälle zu vermeiden. Für diejenigen Menschen, die sich per Rollstuhl fortbewegen und auch mal asphaltierte Pfade verlassen wollen, ist das Thema Sicherheit noch wichtiger. Gerade an jene richtet sich die Innovation von Lukas Riglers Team, der eher zufällig auf die Rolli-Idee kam: „Als ich mich von meinem privaten Segway getrennt habe, war ich überrascht, dass ein Rollstuhlfahrer der Käufer war. Er wollte ihn zu einem neuartigen Rolli umbauen. Erst dadurch habe ich den Mehrwert der Einachs-Technologie erkannt.“

Der Weg zum Prototypen des Hoss Mobility

Im Rollstuhlbereich sind das Fahrverhalten und die intuitive Bedienung eines Segways tatsächlich nicht nur für Konstrukteure wie Lukas Rigler revolutionär. Denn die Konstruktion, die er zusammen mit dem Antriebstechniker Dominik Lorenz perfektioniert und mittlerweile mehr als 200 Mal ausgeliefert hat, erlaubt es erstmals, sich in einem Rollstuhl sitzend auf der Stelle zu drehen, über Stock und Stein zu fahren und selbst sicher durch verschneites Gelände zu kommen, und das alles bei kompakten Abmessungen. Auch die im Vergleich zu den kleinen Rädern handelsüblicher Modelle größeren Räder erweisen sich als vorteilhaft. Das zeigte sich, als er dem Käufer seines alten Segways dabei half, den Umbau zu realisieren und dabei den Prototypen des Hoss Mobility zu entwickeln. Um das volle Potenzial des selbstbalancierenden Segway-Antriebs ausschöpfen zu können, konzipierte der Konstrukteur einen von Grund auf neu entwickelten Rolli.

Geschwindigkeiten und passende Dämpfung

Das Besondere an seinem „Hoss“ getauften Rolli und der Schlüssel zu dessen intuitivem Fahrverhalten ist die Fähigkeit des Einachsfahrzeugs, sich dynamisch zu stabilisieren. Lukas Rigler zieht als Erklärung dafür einen Vergleich mit dem uns wohl am meisten vertrauten intuitiven Fortbewegungsmittel, unserem Körper: „Lehnt sich ein Mensch nach vorne, ohne die Beine zu bewegen, würde er auf die Nase fallen. Um den Sturz zu verhindern, befiehlt das Gehirn in diesem Moment, ein Bein nach vorne zu bewegen. Wenn Du dich also vorlehnst, bewegst du dich unweigerlich vorwärts, immer einen Schritt nach dem anderen. Unser Hoss macht es ebenso, aber mit den Rädern anstelle der Beine. Die Funktion von Gehirn und Muskeln übernehmen in unserem Fahrzeug leistungsstarke Prozessoren sowie Elektromotoren, und vor dem Umfallen schützen Bewegungs- und Neigungssensoren.“ Diese haben die Aufgabe, ständig das Fahrverhalten zu analysieren, wobei ein unabhängiges mechanisches Stützsystem bei Bedarf den Rolli mit Rädern an der Vorder- und Hinterseite stabilisiert. Ein Klappmechanismus fährt bei Systemversagen sofort aus und bringt den Hoss zum Stehen.

Während sich ein konventioneller elektrischer Rollstuhl in der Regel mit ca. 6 km/h fortbewegen lässt, kann der Hoss Mobility Geschwindigkeiten von 15 km/h erreichen. Denn laut Antriebsspezialist Dominik Lorenz wollen mobilitätseingeschränkte Menschen beim Fahrspaß so wenig eingeschränkt wie möglich sein.

Eine Herausforderung, vor der das Team stand, waren diese vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten, die ein Hoss Mobility auf ebener Strecke erzielen kann. Diese stellen auf Dauer hohe Belastungen für die Anatomie der Fahrenden dar, vor allem auf unwegsamerem Gelände. Auf diese konstruktionstechnische Aufgabe stieß Lukas Rigler bei der Entwicklung hin zur Serienreife ebenfalls eher zufällig und merkt an „Bei der Recherche, etwa auf Messeständen, hat interessanterweise kaum jemand in einem Rolli mir gegenüber das Anliegen einer besseren Dämpfung zur Sprache gebracht. Der Eindruck war eher, Rollstühle sind, wie sie sind, und daran muss man sich gewöhnen. Erst als einmal ein Interessent zu Besuch kam, wurde ich auf die Dämpfung aufmerksam. Der Herr hatte einen manuell angetriebenen Rollstuhl, welcher aussah, als hätte Angus MacGyver daran geschraubt, und eine wichtige Änderung, die sich der Anwender selbst gebaut hatte, war seine Dämpfung.“

Während Lukas Rigler an Einzelradaufhängungen oder Stoßdämpfer oder Gasfedern gedacht hatte, brachte ihn der Mann auf die Idee, fortan die Sitzfläche als ganzes zur Dämpfungs- und Komfortzone zu machen. Für die Überwindung dieser Herausforderung begann er eine Internetrecherche.

Festkörperdämpfung durch Strukturdämpfer als Lösung

Schnell fiel sein Blick auf die ACE Stoßdämpfer GmbH. Das vielfältige Angebot und die gut strukturierte Internetseite überzeugten. Zudem machte das Vorhandensein einer eigenen Vertriebsstruktur in Österreich die erste Kontaktaufnahme noch einfacher. Die Zusammenarbeit vor Ort erwies sich als so unkompliziert wie zielorientiert. Denn obwohl der Konstrukteur mit Hydraulikkomponenten an eine zweckmäßige Lösung gedacht hatte, überraschte ihn Hans-Jürgen Greindl, der zuständige Vertriebsingenieur der ACE Stoßdämpfer GmbH, mit eigener Recherche und einem viel kostengünstigeren Alternativvorschlag. „Mein Ansprechpartner von ACE schlug vergleichsweise einfache Gummidämpfer als intelligentere Wahl für die Dämpfung der Sitzfläche vor. Die ihm vorschwebenden Strukturdämpfer sind unempfindlicher gegen Schmutz, haben auch keine Führungen oder sonstige sensible Teile und sind dadurch quasi unzerstörbar. Nach einigen Fahrtests war ich überzeugt“, blickt Lukas Rigler zurück.

Dass die wegen ihrer rohrähnlichen Form genannten Tubus ihren Job erfüllen würden, stand für die Spezialisten von ACE nicht nur wegen der vorgenommenen Auslegung außer Frage. Die Ingenieure aus Langenfeld im Rheinland konnten zudem auf Erfahrungen eines anderen Einsatzfalles zurückblicken. Auch bei Elektrorollern sind mit Hilfe von Tubus bereits die Fahreigenschaften für unterschiedlich schwere Pilotinnen und Piloten erfolgreich optimiert worden. Bei diesen maßgeschneiderten Lösungen haben die Konstrukteure von ACE für unterschiedliche Gewichtsklassen verschiedene Strukturdämpfer eingesetzt.

Aus einer Vielzahl von über 150 Standard-Einzellösungen fiel für die Hoss Mobility GmbH die Entscheidung auf die TR-Produktfamilie von ACE. Diese zeichnet sich durch weiche Verzögerung aus. Um die Vorzüge der wendigen Rollstühle ausspielen zu können, ist ihre kompakte Bauweise von entscheidender Bedeutung. So wurden die TR-Typen speziell für einen maximalen Hub zwischen 12 bis 60 mm bei minimaler Bauhöhe entwickelt, wobei die Energieaufnahme pro Hub von 1,2 Nm bis 146 Nm reicht. Die Dämpfer sind in Formaten mit Durchmessern von 29 mm bis zu 100 mm lieferbar. Dabei sind alle diese wartungsfreien, einbaufertigen Elemente aus Co-Polyester Elastomer gefertigt, das sich nur gering erwärmt und somit für eine gleichbleibende Dämpfung sorgt. Gegenüber anderen Massenkräfte verzögernden Komponenten wie etwa Gummidämpfern oder Stahlfedern überzeugen TUBUS mit Lebensdauern von mehr als 1 Million Lasthüben, sodass sie auch für den Dauerbetrieb im Gelände geeignet sind und sogar theoretisch von einer Fahrergeneration an die nächste vererbt werden könnten.

Weitere Anwendungen der Strukturdämpfer

In diesem Einsatzfall sind Modelle des Typs TR63-43 verbaut. Die erste Zahl steht dabei für den Durchmesser des Bauelements, die zweite für den maximalen Hub. Dabei ist dieser Typ in der Lage, 12,0 Nm/Hub abzubauen. Für Notfälle wären sogar 17,0 Nm/Hub zulässig. Wenn sie nicht an dem revolutionären Einachs-Rollstuhl montiert sind, eignen sich Tubus dieser Baureihe als Endlagendämpfung in Linearachsen, im Werkzeugbau und in Werkzeugmaschinen, in Hydraulik- und Pneumatikgeräten, Handlinggeräten und weiteren Anwendungen. Seitdem die Strukturdämpfer mit einer Spezialschraube schnell und einfach unter dem Sitz jedes Hoss Mobility angebracht werden, profitieren bereits viele Menschen mit Handicap von einem nicht unbedeutenden Stück an mobiler Lebensqualität.

Von Robert Timmerberg.