Schwerlast-Aktuatoren verhelfen behinderten Fahrgästen zu mehr Mobilität

Die Verbesserung der Mobilität für Fahrzeuginsassen mit Behinderung erfordert mehr Funktionen der Barrierefreiheit als klassische Automobilhersteller normalerweise anbieten. Wenngleich 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 – den sogenannten “Fahrzeugumbau“.

Fenton Mobility, eines der größten auf den Fahrzeugumbau spezialisierten Unternehmen in den USA, besitzt zahlreiche Patente im Bereich von Innovationen für die persönliche Mobilität, darunter eine besonders flache Rollstuhlrampe, die einen einfachen und sicheren Heckzugang ermöglicht. Eine stoßfreie, zuverlässige Betätigung dieser Rampe ist für den Komfort und die Sicherheit der Insassen von entscheidender Bedeutung. Die Ingenieure von Fenton erreichen dies auf kostengünstige Weise mit sogenannten „smarten“ Schwerlast-Aktuatoren.

Herausforderungen des Marktes

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

“Wir sahen die Veränderungen schon 2013 kommen und haben uns auf die Suche nach Lösungen begeben, den Einstieg für Patienten und Rollstuhlfahrer in diese Vans europäischer Bauart, die auch in den USA angeboten werden, 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 deutlich flexibler positionieren.“

Reduzierter Einfahrwinkel

Die Montage der Rampe am Heck des Fahrzeugs sorgte gerade bei Situationen mit begrenztem Platzangebot wie in Garagen oder auf engen Parkplätzen für einen komfortableren Zugang. Die Tatsache, dass die Vans europäischer Bauart jedoch nach wie vor einen relativ steilen Rampenwinkel erforderten, bot den Fenton-Konstrukteuren eine einzigartige Chance: Wenn es ihnen gelänge, einen flacheren Zugangswinkel zum Heck des Fahrzeugs herzustellen, kämen Rollstühle noch einfacher und sicherer ins Fahrzeug.

Die AbiliTrax-Plattform bietet Nutzern mehr Flexibilität bei der Anordnung der Sitze und Zugangsrampen. Die flachwinkelige Rollstuhlrampe ermöglicht einen einfachen und sicheren Heckzugang.

Zu diesem Zweck mussten Aktuatoren im Heck des Fahrzeugs eingebaut werden, die mit rund 1000 Kilogramm abwärts gerichteter Kraft auf die Standardaufhängung wirken. Die Konstrukteure hatten zunächst erwogen, hierfür pneumatische Aktuatoren einzusetzen, verwarfen diese Idee jedoch schon bald aufgrund der Befürchtung, dass bei kaltem Wetter Kondensation die Zuverlässigkeit gefährden könnte.

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.

Eine kluge Wahl

Nach Tests mit verschiedenen elektromechanischen Aktuatoren entschied man sich bei Fenton für Thomson Linearaktuatoren des Typs Electrak® HD, denn diese Modelle verfügen über eine hohe Belastbarkeit, 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. Außerdem versetzt es uns in die Lage, etwas anzubieten, das unsere Wettbewerber nicht haben.“

Fenton wählte Thomson Electrak HD Linearaktuatoren aufgrund ihrer hohen Verstellkräfte, Widerstandsfähigkeit gegen Umgebungseinflüsse sowie der eingebauten „Bordelektronik“, die eine digitale Positionsrückführung, erweiterte Diagnosefunktionen und CAN-Bus-Vernetzung ermöglicht.

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, während die Aktuator-Elektronik außerdem einen Zähler für die Arbeitsspiele des AbiliTrax-Systems erlaubt.

Genauso gefiel Fenton die Möglichkeit, die Aktuatoren im Falle eines Stromausfalls manuell zu betätigen: “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, im Unterschied zu Modellen des Wettbewerbs, immer mit ihrer Nennleistungsaufnahme oder deutlich darunter laufen, dass jedes einzelne Gerät konstant dieselbe 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“.

Thomson Electrak HD Linearaktuatoren erlauben der AbiliTrax-Plattform das Absenken des Hecks, sodass das Fahrzeug „in die Hocke geht“ und die Rampe um rund 15 cm absenkt.

Nutzung weiterer Leistungsmerkmale

Anspruchsvolle Anwendungen wie das AbiliTrax-System sind das ideale Einsatzfeld für Electrak HD-Aktuatoren, da sie 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 strengsten Widerstandstest für OEM-Komponenten, bis zur Schutzart IP69K.

“Wenngleich in diesem konkreten Projekt nicht alle der verfügbaren Thomson-Leistungsmerkmale genutzt wurden, gibt es weitaus mehr, das mit der eingebauten Platine möglich wird“, so 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.“

Rampe zum Erfolg

Die flache Rampe ist nur eine der vielen Ausstattungskomponenten, mit der die AbiliTrax-Plattform zum nachhaltigen Erfolg von Fenton Mobility auf dem Markt der Kleintransporter und Luxus-Vans beiträgt. Angesichts der konstruktiven Flexibilität der Plattform und des bislang ungenutzten Potentials der in den Thomson Electrak HD-Aktoren eingebetteten Intelligenz ist Fenton bestens aufgestellt, den Insassenkomfort in diesen Fahrzeugen auf neue Höhen zu bringen.