Von der Idee zur Innovation und darüber hinaus - am Beispiel eines urbanen Elektroleichtfahrzeuges

Abstract

Diese Diplomarbeit stellt einen Überblick über das Projekt flexBike, bzw. einen großen Ausschnitt daraus dar. Dieses Projekt ist Teil eines Gesamtprozesses einer umfassenden Produkt- und Unternehmensentwicklung. Das Gesamtziel des Projektes ist das Erreichen eines "product-market-business-fit" um ein nachhaltiges Unternehmen entstehen zu lassen, also der Kombination eines Produktes, das am Markt angenommen wird und ein gewinnbringendes Unternehmen entstehen lässt. Hauptziel der Untersuchungen in dieser Diplomarbeit war es, ein dreirädriges Fahrzeug innerhalb der rechtlichen Rahmenbedingungen eines Fahrrades zu konzipieren, welches zwei Fahrzeuge vereint und somit in zwei Größenpositionen einsatzfähig ist. Das Fahrzeug ist sowohl in der Breite, als auch der Länge veränderbar. Einerseits kann das Fahrzeug als herkömmliches Dreirad mit breiter Spurweite zum Lastentransport eingesetzt werden, bezeichnet als Maxi, andererseits als kurvenneigendes Dreirad mit schmaler Spurweite für mehr Fahrgeschwindigkeit, bezeichnet als Mini. Es wurde vor allem die Fahrdynamik des Fahrzeugs in einem Mehrkörperdynamikprogramm untersucht. Die Ergebnisse der fahrdynamischen Untersuchungen zeigen, dass sich das Fahrzeug in der breiten Variante Maxi wie ein herkömmliches Dreirad fortbewegen lässt. Durch eine erarbeitete Kinematik ist es möglich, das Fahrzeug auch in der schmalen Variante Mini sicher, in Bezug auf die Kippstabilität fortzubewegen. Hier wurde ein Fahrverhalten realisiert, das annähernd dem eines Zweirades gleicht. Wie diese Arbeit zeigt, können durch die Kurvenneigung aller drei Räder und so des gesamten Fahrzeugs höhere Kurvengeschwindigkeiten erzielt werden, um so ein wendiges Stadtfahrzeug zu erhalten. Durch die Untersuchung diverser Fahrmanöver und Variationen konnte aus der Sicht der Simulation gewährleistet werden, dass durch die erarbeitete Konstruktion ein sicheres Fahrverhalten, ähnlich dem Fahrverhalten von herkömmlichen Zweirädern, in den untersuchten üblichen Fahrsituationen möglich ist. Somit wurde mittels Simulation ein Ergebnis erlangt, das für einen ersten Prototypen als Konstruktionsvorgabe herangezogen werden konnte. Weitere Fragen zur Fahrdynamik, die sich ergeben haben, konnten dann anhand des Funktionsmodells behandelt und weiter eruiert werden. Vor allem Unsicherheiten im Empfinden des Fahrers können in der virtuellen Entwicklung nicht vollständig erarbeitet werden. Hinsichtlich der Fahrdynamik wurden einige Optimierungsvorschläge erarbeitet, und so erscheint in weiterer Entwicklung z. B. die Auslegung des Fahrzeugs auf eine geringere Gesamtzuladung als sinnvoll. Durch die bisherige Entwicklung ist man dem Ziel eines marktfähigen Fahrzeugs viele Schritte näher gekommen.

This thesis is an overview on the flexBike project, which is a product driven developing process that results in a startup company. The final goal is to reach a so called "product-market-business-fit", to develop a sustainable company. That means to build a product that is useful for customers and may be the basis of a profitable company. The main development goal of this thesis was to create a three wheeled vehicle, based on bicycle regulations, that is able to be used in two different and changeable vehicle sizes. On one side a vehicle with 1.2m width for cargo transport, called Maxi and on the other side a vehicle with 0.6m width for faster urban transportation, called Mini. The vehicle is therefore changeable in width and length. In this thesis vehicle dynamics was investigated using multibody simulation software. The results show, that the vehicle reacts like a common three wheeled vehicle in the Maxi version. Because of the developed kinematics, the vehicle may be controlled by the driver in the Mini version too. A handling characteristic similar to a common two wheeled vehicle was realised. The results show that tilting the vehicle in corners results in a higher turning speed, realizing an agile urban vehicle. The optimised parameters of the virtual vehicle model have been transferred to a physical prototype. More specific vehicle dynamic questions can now be answered in the functional model that is also described in this thesis. Especially, the uncertainties in the riding experience for the rider can only be proofed in a physical model. From vehicle dynamics perspective, there are more future tasks to optimise the vehicle. Especially heavy payload bears a lot of risks. Finally, a big step towards the goal of a market ready vehicle for urban mobility has been achieved.