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Normen Qualitätsinitiative E-Bikes: Für mehr Sicherheit bei Pedelecs

Redakteur: Juliana Pfeiffer

Der Boom an motorisierten Zweirädern ist ungebrochen – jedes siebte verkaufte Fahrrad ist ein Pedelec, allein 2016 waren es 605.000 Exemplare. Was dem Tempo des Booms allerdings nicht gefolgt ist, sind die entsprechenden Normen für die noch junge Fahrradgattung. Nun hat die Zweirad Einkaufsgenossenschaft (ZEG) zusammen mit dem Fraunhofer LBF das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Qualitätsinitiative E-Bikes“ gestartet.

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Ein MTB-Pedelec im Praxistest, ausgerüstet mit Messtechnik zur Erfassung der Betriebslasten an Sattel, Lenker, Gabel, Pedalen und Bremsen.
Ein MTB-Pedelec im Praxistest, ausgerüstet mit Messtechnik zur Erfassung der Betriebslasten an Sattel, Lenker, Gabel, Pedalen und Bremsen.
(Bild: Fraunhofer LBF)

Die derzeit geltenden Normen zur Prüfung der Festigkeit und Fahrsicherheit für Pedelecs sind teilweise wissenschaftlich nicht belastbar – so die Ansicht der Beteiligten am Forschungs- und Entwicklungsprojekt "Qualitätsinitiative E-Bikes". Nach intensiven Analysen der aktuell gültigen Normen konnte das Fraunhofer LBF feststellen, dass beispielsweise die Laufleistung oder das zulässige Gesamtgewicht, außer bei der Bremsprüfung, nicht berücksichtigt wird, obwohl es je nach Modell stark variieren kann. Ein weiteres Defizit ist die fehlende Beachtung fahrdynamischer Effekte wie das Lenkerflattern. „Für Hersteller bieten die aktuell geltenden Normen und Richtlinien keine ausreichende Vorgabe, um Pedelecs nach dem Stand von Wissenschaft und Technik mechanisch zu prüfen. Vorhandene Normenentwürfe können den Herstellern als Leitfaden dienen, jedoch zweifeln wir an, dass die dort beschriebenen Prüfungen eine anspruchsvolle Nutzung durch den Kunden ausreichend abdecken“, betont Marco Jackel, im Fraunhofer LBF verantwortlich für das Projekt.

Nutzertypen von Pedelecs genau unter die Lupe genommen

Da wesentliche Basisdaten zur Einstufung der Sicherheit von Pedelecs nicht oder kaum zur Verfügung standen, nahmen die Darmstädter Forscher nach der Analyse der Normen Pedelecs im praktischen Einsatz genau unter die Lupe. Dazu definierten sie anhand von Händlerbefragungen die verschiedenen Nutzertypen und deren Fahrstrecken. Die Fahrertypen wurden über ihre Gewichtsverteilung betrachtet. Im Fokus standen dabei beispielsweise die Laufleistungen der Bikes und die Art ihrer Nutzung in der Praxis, ob in der Freizeit, im Alltag oder im Urlaub sowie die Zuladung und Streckenprofile. Auch die Besonderheiten unterschiedlicher E-Bike-Arten, d.h. ob klassisches Fahrrad oder Mountainbike wurden untersucht.

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LBF-Wissenschaftler entwickeln Messfahrten, Prüfstände und Simulationen

Um Betriebslasten und Schwingungen praxisnah untersuchen zu können, entwickelten die LBF-Wissenschaftler auf Grundlage der bei den vorangegangenen Felduntersuchungen ermittelten Ergebnisse ein aufwändiges Programm von Messfahrten, Versuchen auf Prüfständen und Simulationen. Im Mittelpunkt standen Messfahrten, bei denen Daten zu den auftretenden Betriebslasten direkt gewonnen wurden. Bei diesen Alltags-realistischen Touren wurden Parameter wie Fahrergewicht, Zuladung, Geschwindigkeit, Streckenprofile aber auch das Fahren über Bordsteinkanten oder Absätze so erfasst und variiert, dass sie den aus den Felduntersuchungen bekannten Nutzungs-, Fahrzeug- und Nutzermerkmalen entsprachen.

Deutliche Verbesserungsmöglichkeiten bei der Prüfung von Pedelecs

Die intensive Praxis- und Laborarbeit des Fraunhofer LBF machte deutlich, woran es bei der derzeitigen Prüfung von Pedelecs fehlt. „So bildet die geltende Norm die Betriebslasten und den damit verbundenen Schädigungseintrag teilweise unzureichend ab. Dies kann zu einem vorzeitigen Versagen sicherheitsrelevanter Bauteile führen“, erklärt Jackel. Die Abhängigkeit der Betriebslasten vom Gesamtgewicht, das heißt von Bike-, Fahrer- und Zuladungsgewicht, ist deutlich erkennbar. „Das ist bei der Festlegung von Prüflasten zu berücksichtigen“, so der LBF-Forscher.

Betriebslasten von E-Mountainbikes und klassischem E-Bike unterschiedlich

Darüber hinaus konnte das Fraunhofer LBF nachweisen, dass sich die Betriebslasten von Elektro-Mountainbikes und klassischen E-Bikes signifikant unterscheiden. Der derzeitige Normentwurf berücksichtigt die höheren Lasten beim Geländeeinsatz von Elektro-Mountainbikes nicht. Dies müsste bei der Ableitung von Prüflasten berücksichtigt werden, finden die Darmstädter Forscher. Außerdem konnten sie zeigen, dass sich das Schwingungsphänomen Lenkerflattern auf einem Prüfstand nachstellen lässt und somit eine Weiterentwicklung zu einer Prüfmethode möglich ist.

Im weiteren Verlauf des Forschungsprojektes wird es darum gehen, aus den ermittelten Bemessungs- und Betriebslasten Prüflasten abzuleiten, Prüfungsmethoden und Prüfstandskonzepte zu überprüfen und gegebenenfalls weiter zu entwickeln. Am Ende soll ein dem Stand von Wissenschaft und Technik entsprechender Standard formuliert werden. Einen Entwurf hierzu wird das Fraunhofer LBF zusammen mit der ZEG Ende 2017 zur Diskussion vorlegen. (jup)

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