Racer

Ein sich transformierender,
mechanisch angetriebener Racer.

Gruppenarbeit mit Hans Mehrgard, entstanden an der Hochschule Darmstadt unter der Betreuung von Prof. Tom Philipps.

Aufgabenstellung

Ein sich transformierendes Fahrzeug mit der Funktion, einen 20 cm breiten Graben überwinden zu können, angetrieben durch einen Gummibandmotor und festgelegten Wechsel der Fahrtrichtung nach 4,20 m. Die Abmaße beim Start sollten 20 x 20 x 20 cm nicht überschreiten. Berücksichtigt sollten zudem Leichtbau sowie Nachhaltigkeit und Recycelbarkeit werden. Das Fahrzeug muss sich rein mechanisch fortbewegen.

Antrieb

Nach vielen Testversuchen stellte sich der Vedrillantrieb, hier wird ein Gummiband in sich verdreht, als am besten geeignet heraus. Für die Überwindung des Grabens wurde schnell klar, dass das Fahrzeug muss sich nach vorne und hinten während der Fahrt verlängern muss, um den Graben überwinden zu können.

Richtungswechsel

Mithilfe eines Stifts in der Hauptachse lässt sich ein Faden auf der einen Seite in eine Richtung wickeln, durch den Stift umlenken und anschließend auf der anderen Seite entgegengesetzt aufwickeln. Zieht man nun an dem Faden, wird die Hauptachse erst in die eine Richtung gedreht, sobald der Faden abgewickelt ist, sodass er den Stift passiert, dreht sich die Achse in die andere Richtung.

Grabenüberwindung

Für die Überwindung des Grabens sollte das Fahrzeug größer als 20 cm sein, da es sonst hineinfallen würde. Dies hat zur Folge, dass die Fähigkeit, sich während der Fahrt zu transformieren, gegeben sein muss.

In diesem Fall hat das Fahrzeug dreiteilige Teleskopauszüge, die sich jeweils nach vorne und nach hinten ausfahren. Die Teleskopauszüge stehen bei Fahrtantritt unter Spannung und werden durch Fäden, die an der Hauptachse mit Schlaufen befestigt sind, arretiert. Sobald die Hauptachse in Bewegung gerät, fallen die Schlaufen ab und die Auszüge schnellen aus dem Fahrzeug heraus. Im Zuge der Entwicklung haben wir stetig versucht, Komponenten des Fahrzeuges auf die notwendigen Parameter zu minimieren. Die Abstimmung im Millimeterbereich der Laufräder untereinander (im Unterboden, die der Auszüge und der Hauptachse) ermöglicht eine sanfte Überquerung des Grabens.

Konstruktion

Die Vormodelle wurden stetig einer Revision in Bezug auf die Konstruktion und der Gestaltung unterzogen. Die entstehenden Zugkräfte der gespannten Gummibänder hatten zur Folge, dass die Karosserie, Formstabilität und die geforderten Leichtbaukriterien vereinen musste.

Stabilität wurde durch eine Abkantung des ein Millimeter starken Aluminiumbleches erzielt, zudem bietet die Verschraubung von Karosserie und Fahrgestell eine zusätzliche Versteifung. Die Karosserie wurde in zwei Teilen im Tiefziehverfahren gefertigt. Dafür ist eine Negativform notwendig, die mithilfe einer CNC-Fräse hergestellt wurde.

Um einen vereinfachten und kontrollierten Verdrillvorgang der Antriebsgummibänder zu gewährleisten, wurde ein Gummibandspanner entworfen. In die dafür vorgesehene Aussparung lässt sich ein Haken einführen und somit per Akkuschrauber das Gummiband spannen. Über Zahnriemenscheiben und einen Zahnriemen wird die Antriebskraft der zwei Gummibänder auf die Antriebswelle übertragen. Zudem lässt sich durch eine Spannvorrichtung des Zahnriemens genaue Einstellungen vornehmen.

Im Zuge der Reduktion werden zwei große Antriebsräder und mehrere kleine Räder genutzt. Um einen Wippeffekt beim Überqueren des Grabens vorzubeugen, wurden zwei kleine Räder vorne sowie hinten am Fahrgestell benötigt. Kleine Räder an den Auszügen gewährleisten zudem die Spurtreue.

Eine funktionalistische und organische Konstruktion kombiniert mit klaren kubischen Formen bestimmen die visuelle Erscheinung. Die transparente Karosserie gewährt Einblick auf die Antriebstechnik sowie das Fahrgestell. Zudem orientiert sich die Formsprache an Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen vergangener Tage. Bewusst wurden die Bauteile unbehandelten belassen, um die Materialität dieser zu betonen.