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woom unterstützt Schüler bei Entwicklung von elektronischer Schaltung

Vier Schüler einer Höheren Technischen Lehranstalt tüfteln mit Unterstützung der woom Entwicklungsabteilung am Prototyp einer stufenlosen Fahrradschaltung, die – Weltneuheit! – auf einer elektrischen Welle basiert.

Sarah Schwarz
Sarah Schwarz

Die Schulwerkstatt der HTL Rennweg, einer höheren technischen Schule für Jugendliche von 14 bis 19 Jahren in Wien, ist ungewöhnlich leer. Wo sonst an Werkbänken gearbeitet wird und rund 30 Maschinen drehen, bohren und fräsen, herrscht dieser Tage Stille. Lediglich Ivo, Luke, Tassilo und Alex  – vier Schüler der Abschlussklasse – stehen um einen Arbeitstisch herum und versuchen, ein 12 mal 5 mal 4 Zentimeter großes Gebilde aus zwei Zahnrädern, zwei Kettenblättern, zwei Passfedern, unzähligen Schrauben und einer gedrehten Antriebswelle in den Aluminiumrahmen eines woom 6 einzupassen.  

„Dieser Schritt ist eine größere Herausforderung als gedacht”, sagt Ivo, der Projektleiter im Team: „Die Lagersitze müssen auf ein tausendstel Millimeter genau gefertigt sein. Der Umschlingungswinkel von Kettenblatt und Ritzel muss genau getroffen werden. Außerdem muss die Kette gespannt werden.” 

Die vier jungen Menschen, die im Mai dieses Jahres ihre HTL-Matura (österreichisch für Abitur) machen wollen, haben als Abschlussarbeit ein anspruchsvolles Thema gewählt: Mit Unterstützung der woom Entwicklungsabteilung wollen sie den Prototyp für eine elektronische, im Rahmen verbaute Schaltung entwerfen. Eines Tages – hoffen die jungen Techniker – könnte dieses neuartige Getriebe das elektrisch unterstützte Radfahren revolutionieren. Allerdings ist es nicht ganz einfach. Und bis Mai, wenn sie vor die Prüfungskommission treten müssen, ist nicht mehr viel Zeit.

Erschwerend kommt hinzu, dass die Schüler aufgrund der Corona-Beschränkungen seit Mitte November nicht in die Schule dürfen. Doch Ivo ist zuversichtlich, dass sie diese Herausforderung mit vereintem Know-how und im Austausch mit woom bald lösen werden.

Der Austausch mit woom

„Innovationen und Kreativität sind das Herzstück von woom. Wir sind immer auf der Suche nach neuen Ideen”, freut sich woom Chef-Entwickler Nick Coverdale über die Zusammenarbeit mit den jungen Technikern. 

Dabei war der Start aus Sicht der Schüler ganz schön turbulent: Nur drei Tage vor der Präsentation ihrer Projektidee bei woom hatten sich die Schüler für ein neues Thema entschieden. „Wir wussten, dass woom grundsätzlich Interesse an einer Zusammenarbeit mit uns hatte und so saßen wir Tag und Nacht, um die neue Idee rechtzeitig bis zum ersten Termin bei woom in eine attraktive Präsentation zu packen.” erinnert sich Luke und lacht: “Sogar in der S-Bahn auf dem Weg zu woom hauten wir noch fleißig in die Tasten.” Als sie direkt vor Ort die Zusage von Nick bekamen, war die Erleichterung im Team groß.

woom Chef-Entwickler Nick ist direkter Ansprechpartner des vierköpfigen Teams. Neben Erfahrungen aus der Praxis und Unterstützung bei der Budgetplanung versorgt woom die Schüler mit einigen für den Bau der Schaltung erforderlichen Bauteilen wie Kugellager, Motor, Generator und Zahnräder. Zu Beginn fanden persönliche Treffen im woom Office in Klosterneuburg statt. Aufgrund der neuerlichen Corona-Beschränkungen musste man auf Videokonferenzen ausweichen. Dennoch meint Alex: „Alle unsere Fragen und Problemstellungen wie der Rahmeneinbau konnten im virtuellen Austausch schnell beantwortet werden, sodass wir trotz der Einschränkungen gut vorangekommen sind. Wir freuen uns, dass unser Projekt nun in die Zielgerade einbiegt.” 

Das Abschlussprojekt

Die vier Schüler besuchen die die Abschlussklasse der HTL Rennweg (Wien) und stehen kurz vor dem Abschluss ihrer Schullaufbahn. Der Abschluss ist mit einer Diplomarbeit und einem praktischen Projekt verbunden. „Dabei müssen wir selbstständig in der Freizeit an einer Problemstellung der Technik arbeiten. Wir haben uns entschlossen, eine stufenlose Fahrradschaltung zu entwickeln und einen Prototyp zu bauen”, erklärt Tassilo, der im August 2020 gemeinsam mit Luke, Tassilo und Alex ein Projektteam bildete. Die Schüler fragten sich, wieso ein Fahrrad überhaupt fixe Gänge hat, und so war die Idee geboren: Ein Fahrrad zu entwickeln, das stufenlos schaltbar ist und automatisch immer die beste Übersetzung und den maximalen Fahrkomfort bietet.

Seitdem ist viel passiert: Von der Konzeptentwicklung über seitenlange Berechnungen bis hin zu Simulationen in der Werkstätte. Die Elektronik ist fertig ausgelegt und muss jetzt programmiert, auf die Platine geätzt und verkabelt werden. Der Schaltplan dafür – der aufwändigste Schritt – ist schon erstellt. Auch die technische Planung steht kurz vor dem Abschluss.

Stellt sich noch die Frage, was mit der innovativen Schaltung passiert, wenn sie fertig entwickelt ist. Nick, der immer ein offenes Ohr für neue Ideen hat, meint dazu: „Wir entwickeln unsere Produkte laufend weiter. Wer weiß, eines Tages könnten die Ergebnisse solcher Kooperationen in unser Produktportfolio einfließen.” 

Ihr dürft gespannt sein!


Das Konzept der stufenlosen Gangschaltung

Die beim Treten eingebrachte mechanische Leistung wird im ersten Schritt auf ein Getriebe mit einer Übersetzung von 1:60 übertragen. Dadurch wird die Drehung des Zahnrades beschleunigt. Die mechanische Energie wird dann in einen Generator gespeist und in elektrische Energie umgewandelt. Über zwei Motorregler, einen Mikrocontroller und einen kleinen Akku gelangt die elektrische Energie zu einem Nabenmotor, der das Hinterrad des Fahrrads beschleunigt.

  • Voraussichtliches Gesamtgewicht der Schaltung: 3 kg 
  • Maximale Motorleistung: 1.000 Watt
  • Stufenlose Übersetzung: von 1:1 bis 4:1

Die Drehzahl des Motors kann über einen Regler, der an einem kleinen Mikrocontroller (Computer) hängt, gesteuert werden. Wie bei einer gewöhnlichen Gangschaltung kann höher und tiefer geschaltet werden, doch stehen unendlich viele Gänge zur Verfügung. Für eine kindgerechte Einstellung können Motorleistung und Antrieb individuell im Code programmiert werden.