Auf dieser Seite will ich allgemeine Designkriterien für Velomobile darstellen. Nicht alles beruht auf eigenen Erfahrungen. Ich habe auch fremdes Wissen aus Gesprächen und Literatur mitverwendet um möglichst umfassend die wichtigsten Designkriterien für meine Projekte darzustellen.
Grundlagen
Was ist ein Velomobil?
Der Begriff Velomobil wurde dem Hörensagen nach von Dovydénas (Russland) in seinem Buch "Velomobile" geprägt. Ich verstehe unter einem Velomobil ein Fahrzeug mit folgenden Kriterien:
- Fortbewegung ausschliesslich mit Muskelkraft
- Komfort für den/die Fahrer
- Sicherheit bei Unfällen
- Schutz vor jedem Wetter (Hitze/Kälte/Nässe)
- Alltagsgerechte Transportmöglichkeiten
Das grenzt sich ganz klar ab gegen die heute verbreiteten Sport-Velomobile. Nicht dass ich gegen diese etwas hätte, aber dazu schreibe ich hier nichts. Mich interessieren nur die Alltags-Velomobile (AVM).
Es gibt mehrere Möglichkeiten und Konzepte, die o.g. Grundvoraussetzungen zu erfüllen. Alle haben Vor- und Nachteile. Das Ergebnis kann immer nur ein Kompromiss sein.
Manchmal kann es sinnvoll sein, ein Velomobil mit einem Elektroantrieb auszurüsten. Dieser kleine Assistent ermöglicht vielleicht dann erst, das Velomobil für den täglichen Weg zur Arbeit einzusetzen, wenn der Weg sonst zu beschwerlich wäre.
Fahrzeugtypen, -Kaulquappe oder Frosch
Um Technik und Konstruktionsweise des Fahrwerks geht es hier nur am Rande. Wichtig ist die Unterscheidung in Zwei-, Drei- oder Vierrädrige Fahrzeuge.
Je mehr Räder, desto grösser der Rollwiderstand und desto grösser die Kippstabilität. Ein Zweirad erreicht beste Kurvenlage und geringsten Rollwiderstand auf guten Strassen, ist jedoch mit einer Wetterschutzverkleidung an böigen Tagen oder auf schlechten Wegen (Sand, Schnee) schwer zu handhaben. Auch beim Beladen kann ein Zweirad schneller umkippen.
Ein Vierrad ist aufwendig zu konstruieren. Alle vier Räder müssen bei unebenem Gelände immer der Strasse folgen können. Die Achsen müssen also sehr beweglich sein.
Der beste Kompromiss ist das Dreirad. Hier gibt es zwei Grundtypen: Zwei Räder hinten wird "Frog-Design" genannt, zwei Räder vorne nennt man "Tadpole-Design".
Der Antrieb, -Leisetreter bevorzugt
Der Antrieb durch reine Muskelkraft muss naturgemäss mit wenig Energie auskommen. Einen hohen Wirkungsgrad erreichen hier bis dato nur handelsübliche Fahrradketten-Antriebe. Für die Wahl Nabenschaltung oder Kettenschaltung ist der Wirkungsgradunterschied vernachlässigbar.
Eine Nabenschaltung ist einfacher zu bedienen und wenig wartungsaufwendig, aber schwerer. Das Gewicht ist besonders in Hinblick auf eine Federung interessant: Ein gefedertes Hinterrad ist starken Vibrationen ausgesetzt. Eine schwere Nabe erzeugt hier hohe Kräfte, die zu frühzeitigem Verschleiss führen kann. Ausserdem wird das Ansprechverhalten der Federung bei kleinen Unebenheiten schlechter.
Die Kettenschaltung hat Gewichtsvorteile, ist aber schwieriger zu bedienen und muss öfter nachgestellt werden.
Für alle Kettenantriebe gilt: Eine verschmutzte Kette führt zu deutlichen Wirkungsgradverlusten! Die Kette sollte also möglichst gekapselt sein.
Um mit der begrenzten Antriebsenergie auszukommen, muss das Velomobil möglichst leicht sein. Die Leichtbauweise ist eine der grössten Herausforderungen beim Velomobilbau.
Ebenfalls günstig ist eine gute Aerodynamik. Also niedrige, gestreckte Form, glatte Oberfläche und kleine Stirnfläche.
Komfort, -ohne Kompromisse
Der Komfort für den Fahrer muss in einem Velomobil nicht geringer sein als in einem Auto. Er soll sogar gleichwertig oder höher sein, da man in einem Velomobil nicht nur passiv sitzt (wie im Auto), sondern hohe Bewegungsleistung erbringt.
Das Fahrwerk sorgt durch seine Federung für Komfort auf schlechten Strassen. Ein Federweg von 5-10 cm ist hier wichtig, aber auch weniger führt schon zu einer deutlichen Erhöhung des Komforts. Auch die Masse des Gepäcks muss zu den gefederten Teilen des Fahrzeugs gehören. Also keine Gepäckträger an der Federschwinge anbauen!
Besondere Aufmerksamkeit verdient der Fahrersitz. Er muss gleichzeitig fest sein, um ein Wiederlager für die Beinkraft zu bilden, und bequem sein, um auch auf langen Strecken ausreichend komfortabel zu sein. Ein Spannsitz ist hier optimal. Die Rückenlehne sollte belüftet sein, idealerweise indem ein variabler Luftstrom den Rücken entlang nach oben geleitet wird.
Das Innenraumklima ist beim Velomobil viel schwieriger zu kontrollieren, als beim Auto. Zum einen, weil aktive Klimaanlagen nicht zum Einsatz kommen können, und zum anderen, weil der Fahrer selbst durch seine Wärmeabgabe und Schweissverdunstung das Innenraumklima permanent verändert. Eine Heizung ist völlig überflüssig. Dringend notwendig ist ein ausgeklügeltes Belüftungssystem.
Wetterschutz, -der Wetterfrosch kann einpacken
Der Wetterschutz ist auch ein wichtiger Bestandteil des Komforts. Gleichzeitig ist er das wichtigste und aufwendigste Merkmal jedes Velomobils.
Wetterschutz kann man erreichen, durch:
- Eine geschlossene, selbsttragende Karosserie, wie sie bei Autos verwendet wird.
- Eine geschlossene Verkleidung auf einem tragenden Fahrzeugrahmen
- Eine halboffene Verkleidung, bei der der Kopf des Fahrers herausragt
- Eine Teilverkleidung mit einem Verdeck.
Wichtig ist eine gute Rundumsicht und gute Sichtbarkeit auch bei wiedrigen Witterungen. Die Verkleidung darf das Ein- und Aussteigen nicht wesentlich behindern. Bei warmem, trockenem Wetter ist eine geschlossene Verkleidung unangenehm. Daher halte ich eine Verkleidung im Cabriostil für die praktikabelste Lösung.
Gestaltungsprinzipien, -das Auge verwöhnen
- Subjektiv muss das Velomobil gut aussehen, denn niemend wird sich in ein Fahrzeug setzen, das ihn zum Idioten macht. Dabei wird das Velomobil wohl eher mit dem Auto verglichen werden, als mit einem Fahrrad oder Motorrad. Daher kann man auch Gestaltungsprinzipien des Autos anwenden. Jedoch fände ich es wichtig, wenn trotzdem etwas velomobiltypisches dabei entstünde und nicht nur eine Miniaturisierung eines Autos. Man könnte hier ein besonders futuristisches Design anstreben.
- Die Verkleidung muss variabel sein. Bei trockenem Wetter und Temperaturen über 12°C ist es nach meiner Erfahrung lästig, in einer vollständig geschlossenen Verkleidung zu sitzen. Oft ist auch nur ein Teilschutz nötig, z.B. Schutz vor kaltem Wind im Gesicht.
Den Bug, das Heck und den Boden kann man als feststehende Fahrzeugbestandteile konzipieren, der Bereich oberhalb des Fahrers sollte sich aber in mehreren Stufen öffnen und schliessen lassen. Und zwar ohne Teile abnehmen zu müssen und idealerweise auch während der Fahrt ohne anhalten zu müssen. Ein gutes Beispiel einer variablen Verkleidung ist der Aeolos von Joachim Fuchs. Er hat eine Verkleidung mit einem feststehenden Bug und einem nach hinten verschiebbaren Heck gebaut. So kann er während der Fahrt die Verkleidung mit einem lässigen Handgriff öffnen und schliessen. - Wie schon erwähnt ist ein ausgeklügeltes Belüftungssystem wichtig. Dazu müssen mehrere variable Belüftungsöffnungen an Bug und Heck vorhanden sein. Ein Luftstrom muss auch von innen an der Frontscheibe entlanggeführt werden, um ein Beschlagen zu verhindern.
Der Fahrer braucht drei einstellbare Luftströme: Einen, der über den ganzen Körper reicht, einen, der den Kopf umströmt und einen auf der Rückseite des luftdurchlässigen Sitzes um einen verschwitzten Rücken zu verhindern. Dabei dürfen die Nieren aber nicht zu stark umströmt werden.
Ventilatoren kann man noch zusätzlich anbringen, z.B. im Luftstrom um den Kopf. Geeignet sind "Papst"-Lüfter mit wenigen Watt Leistung. - Besonderer Aufmerksamkeit bedarf die Frontscheibe. Sie darf die Sicht nicht einschränken. Durch den Einbau einer Frontscheibe erhöht sich der Konstruktionsaufwand beträchtlich.
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