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Lineartechnik Besonders flache Rollstuhlrampe dank Schwerlast-Aktuatoren von Thomson

| Autor/ Redakteur: Anders Karlsson / Dipl.-Ing. (FH) Sandra Häuslein

Um aus Kleintransportern und Vans behindertengerechte Fahrzeuge zu machen, setzt Fenton Mobiity einen universellen Fahrzeugboden ein. Dieser ermöglicht die Montage einer Rollstuhlrampe am Heck des Fahrzeugs. Schwerlast-Aktuatoren helfen dabei die konstruktive Herausforderung zu bewältigen.

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Die Abilitrax-Plattform bietet Nutzern mehr Flexibilität bei der Anordnung der Sitze und Zugangsrampen. Die flachwinkelige Rollstuhlrampe soll einen einfachen und sicheren Heckzugang ermöglichen.
Die Abilitrax-Plattform bietet Nutzern mehr Flexibilität bei der Anordnung der Sitze und Zugangsrampen. Die flachwinkelige Rollstuhlrampe soll einen einfachen und sicheren Heckzugang ermöglichen.
(Bild: Thomson)

Um die Mobilität für Fahrzeuginsassen mit Behinderung zu verbessern, bedarf es einige Funktionalitäten, die klassische Automobilhersteller normalerweise nicht anbieten. Auch wenn einige Standardmodelle einfache Rollstuhl-Lifte und Optionen für ein angehobenes Dach bieten, erfordern weitergehende Optimierungen sowie die Ergänzung durch Rampen, einstellbare Sitze, Handbedienungen und sonstige Erleichterungen spezielle Anpassungen. Fenton Mobility ist ein Unternehmen in den USA, das sich auf solche Fahrzeugumbauten spezialisiert hat und auch einige Patente in diesem Bereich aufweisen kann, darunter eine besonders flache Rollstuhlrampe, die einen einfachen und sicheren Heckzugang ermöglichen soll. Dabei ist eine stoßfreie, zuverlässige Betätigung der Rampe für den Komfort und die Sicherheit der Insassen wichtig. Dies erreichten die Ingenieure von Fenton auf kostengünstige Weise mit sogenannten „smarten“ Schwerlast-Aktuatoren.

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Die Nachfrage durch städtische Behindertenfahrdienste, Pflegeheime und andere Nutzer von Kleintransportern nach speziell umgebauten Fahrzeugen wächst stetig. Daher war auch die nachträgliche Erhöhung der Dächer und Türen für den Rollstuhlzugang in Vans des Typs Ford Transit lange Zeit ein wichtiger Teil des Geschäfts von Fenton Mobility – bis 2015 neue europäische Vans mit werksseitig hochgezogenen Dächern und Türen auf den Markt kamen.

Universeller Fahrzeugboden für behindertengerechte Kleintransporter

„Wir sahen die Veränderungen schon 2013 kommen und haben uns auf die Suche nach Lösungen begeben, um den Einstieg für Patienten und Rollstuhlfahrer in diese Vans europäischer Bauart noch einfacher zu gestalten“, erklärt Scott Fenton, Präsident von Fenton Mobility Products. „Das Ergebnis ist unsere patentierte Abilitrax-Plattform, ein universeller Fahrzeugboden, der sich in den europäisch konzipierten, auch in den USA erhältlichen Kleintransporter-Typen Dodge Ram Promaster, Ford Transit oder Mercedes Sprinter verschrauben lässt. Mit dieser Plattform lassen sich sowohl die Sitze als auch die Zugangsrampen flexibler positionieren.“ Die Montage der Rampe am Heck des Fahrzeugs sorgt vor allem bei begrenztem Platzangebot, z.B. in Garagen oder auf engen Parkplätzen für einen komfortableren Zugang.

Da die Vans europäischer Bauart jedoch nach wie vor einen relativ steilen Rampenwinkel erfordern, arbeiteten die Fenton-Konstrukteuren daran, einen flacheren Zugangswinkel zum Heck des Fahrzeugs herzustellen. Rollstühle sollten so noch einfacher und sicherer ins Fahrzeug gelangen.

Zu diesem Zweck mussten Aktuatoren im Heck des Fahrzeugs eingebaut werden, die mit rund 1000 kg abwärts gerichteter Kraft auf die Standardaufhängung wirken. Die Konstrukteure dachten dabei zunächst an pneumatische Aktuatoren, verwarfen diese Idee jedoch schon bald, da sie befürchteten, bei kalten Außentemperaturen könnte Kondensation den zuverlässigen Betrieb der Aktuatoren gefährden.

So kamen sie zu dem Schluss, dass elektromechanische Schwerlast-Aktuatoren die effektivste Lösung wären. Um den Anforderungen von Fenton zu genügen, mussten diese Aktuatoren einerseits kompakt sein und anderseits über höhere Verstellkräfte als vergleichbare Hydrauliksysteme verfügen. Mit der Fähigkeit, mindestens 1000 kg Schubkraft auf die hintere Fahrzeugaufhängung auszuüben, würden die Aktuatoren dem Van erlauben sozusagen „in die Hocke zu gehen“ und die Rampe um rund 15 cm abzusenken.

Elektromechanische Linearaktuatoren von Thomson

Nach Tests mit verschiedenen elektromechanischen Aktuatoren entschied man sich bei Fenton für Thomson Linearaktuatoren des Typs Electrak HD, denn diese Modelle sind sehr belastbar, lassen sich dank eingebauter Elektronik mit Niederstrom schalten und sind unempfindlich gegen widrige Umgebungseinflüsse.

„Wir können die hohe Spannung zur Betätigung der Aktuatoren direkt von der Batterie abgreifen, während wir sie mittels Niederspannungsschalten steuern“, erläutert Fenton. „Immer, wenn eine hohe Spannung mit Niederspannungssignalen gesteuert werden kann, ist dies erheblich einfacher, sicherer und kostengünstiger, da zur Realisierung weniger Verdrahtung mit geringeren Leitungsdurchmessern benötigt wird.“

Niederstromschalten erlaubt das Aus- und Einfahren der Aktuatoren über ein einfaches Steuersignal, was erheblich sicherer ist, als den vollständigen Speisestrom des Motors zu schalten. Eingebaute Endlagensignale zeigen dem Anwender, wenn ein Aktuator vollständig aus- oder eingefahren ist. Außerdem erlaubt die Aktuator-Elektronik einen Zähler für die Arbeitsspiele des Abilitrax-Systems.

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Aktuatoren per Hand aus- und einfahren

Genauso gefiel Fenton die Möglichkeit, die Aktuatoren im Falle eines Stromausfalls manuell betätigen zu können: „Sollte es zu einem Kabelbruch oder sonstigen Problem kommen, das die Aktuatoren deaktiviert, lassen sie sich problemlos per Hand aus- oder einfahren“, erklärt er. „Wenn also in der abgesenkten Position eine elektronische Störung oder ein Stromausfall auftritt, kann der Anwender das Fahrzeug manuell auf die werksseitig vorgesehene Fahrhöhe bringen.“

Ebenso lobt Fenton, dass die Electrak-HD-Aktuatoren immer mit ihrer Nennleistungsaufnahme oder deutlich darunter laufen, dass jedes einzelne Gerät konstant die gleiche Leistung bietet, und dass sich die Verkabelung erheblich einfacher gestaltet. „Sie führen ein einziges Kabel zur Batterie, während alle Schaltvorgänge in einem wasserdichten Gehäuse erfolgen“, erklärt der Präsident von Fenton Mobility Products.

Integrierte Platine macht separate Steuerungen überflüssig

Anspruchsvolle Anwendungen wie das Abilitrax-System sind das ideale Einsatzfeld für Electrak-HD-Aktuatoren, da sie laut Hersteller leistungsstärker (Lasten bis 16 kN) sind und längere Hübe bieten als vergleichbare Modelle. Den Fenton-Ingenieuren kam außerdem entgegen, dass die eingebauten Steuerungsfunktionen des Electrak HD nicht nur das Niederstromschalten ermöglichen, sondern ihnen darüber hinaus eine digitale Positionsrückführung, erweiterte Diagnosefunktionen und die Vernetzung am CAN-Bus bieten. Erreicht werden diese Leistungsmerkmale durch eine integrierte Platine, die separate Steuerungen überflüssig macht. Der Electrak HD erfüllt zudem die strengen Widerstandstest für OEM-Komponenten bis zur Schutzart IP69K.

„In diesem konkreten Projekt werden nicht alle der verfügbaren Thomson-Leistungsmerkmale genutzt. Es gibt weitaus mehr, das mit der eingebauten Platine möglich wird“, sagt Fenton. „Alles Notwendige ist bereits direkt im Aktuator integriert. Man kann die benötigte Funktionalität auf sehr einfache Weise anpassen. In unseren zukünftigen Projekten werden wir auf jeden Fall die anderen Möglichkeiten wie beispielsweise die CAN-Bus-Anbindung und die Synchronisierung nutzen.“

Die flache Rampe ist nur eine der vielen Ausstattungskomponenten, mit der die Abilitrax-Plattform zum Erfolg von Fenton Mobility auf dem Markt des behindertengerechten Fahrzeugumbaus von Kleintransportern beiträgt. Aufgrund der konstruktiven Flexibilität der Plattform und des bislang ungenutzten Potentials der in den Thomson-Electrak-HD-Aktuatoren eingebetteten Intelligenz ist Fenton bestens aufgestellt, den Insassenkomfort in diesen Fahrzeugen weiter voran zu treiben.

* Anders Karlsson ist Produktspezialist Linearaktuatoren Europa & Asien bei Thomson Schweden

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