Elektrisch unterstützte Lastenräder, als umweltfreundliche Alternative in den Städten für Paket- und Lieferdienste sowie für den Personentransport, sind das Spezialgebiet der BAYK AG. Der Hersteller aus Regensburg gilt international als Innovationstreiber für gewerblich genutzte Pedelecs. Die Fahrzeuge müssen den rauen Arbeitsalltag überstehen und möglichst hohe Laufleistungen im gewerblichen Einsatz schaffen. Mit Elastomerkupplungen von R+W gelang den Cargobike-Spezialisten wieder ein entscheidender Entwicklungsvorsprung.

Die BAYK AG trifft mit ihren Transport-Pedelecs den Nerv der Zeit. Die Zunahme von Onlineshopping auf regionaler und überregionaler Ebene lässt den Lieferverkehr anschwellen. Jeder kennt die gelben, braunen oder weißen Kastenwagen, die in zweiter Reihe zur Auslieferung parken und die Straßen versperren. Die Auspuffgase der Verbrennermotoren belasten die Luft der Städte. Dennoch wollen beispielsweise nun auch Lebensmittelmärkte und der örtliche Einzelhandel dem Wunsch der Kunden „Lieferung direkt nach Hause“ entsprechen. Die Branche der Kurier-, Express- und Paketdienstleister, kurz KEP, weiß schon heute nicht mehr, woher sie die vielen dazu benötigten Personen mit Führerschein nehmen soll. Außerdem gilt die „letzte Meile“ als der größte Kostenfaktor bei der Zustellung.

Emissionsfreie Transportlösung für den urbanen Dschungel

Nun kommt eine elegante Lösung aus Bayern. Genauer gesagt aus Pielenhofen bei Regensburg. Entstanden aus einer Fahrradmanufaktur, findet sich dort heute in der BAYK AG ein hochprofessioneller Hersteller und Entwickler von emissionsfreien Transportmitteln. Als Pedelec 25 gelten sie rechtlich als Fahrrad und dürfen ohne Führerschein oder Versicherungskennzeichen auf allen für Räder zugelassenen Wegen gefahren werden. Staus lassen sich somit geschickt auf Radwegen umgehen, für Autos vorgeschriebene Zeitfenster zum Be- und Entladen entfallen, der Abgasausstoß liegt bei null. Damit avancieren sie zum idealen Allzwecktransporter im urbanen Dschungel. Das Konzept umfasst inzwischen drei Produktlinien: Lastentransport mit dem Modell BRING, Personentransport mit dem CityCRUISER – DAS VELOTAXI und dem CareCRUISER – DAS ERLEBNISMOBIL für Senior*innen. Johannes Maier ist verantwortlich für die Bereiche Einkauf & Logistik bei der BAYK AG und bringt die Vorteile auf den Punkt: Ganz nebenbei fungieren die modern designten und auffälligen Funktionsräder noch als attraktive Werbefläche.



Allen drei Produktlinien gemeinsam ist die harte Beanspruchung im gewerblichen Bereich. Im Gegensatz zur privaten Nutzung gibt es gerade in der KEP-Branche tägliche Fahrerwechsel, Zeitdruck, wenig Verantwortungsgefühl für das Fahrzeug und hohe Fahrleistungen auf unterschiedlichstem Terrain. Johannes Maier zitiert hier gerne einen seiner Kunden, der einen großen Paketdienstleister vertritt: „`Die härteste Anforderung an Nutzfahrzeuge hat in Deutschland das Militär, auf Platz zwei folgt bereits die KEP-Branche´. Das bedeutet für uns, dass wir nicht einfach Rücksichtnahme auf unsere Fahrzeuge von unseren Kunden erwarten können, sondern dass wir gefordert sind, die Fahrzeuge so zu konstruieren und zu bauen, dass diese den Gegebenheiten standhalten.“

Antrieb neu positioniert

Das Herzstück eines jeden Lastenrades bildet der Antrieb. Um diesen maximal zu schützen und einfach zu warten, ist er bei BAYK in einem eigens konzipierten Schutzgehäuse nahe der Hinterachse untergebracht. Jede Antriebswelle verfügt über einen separaten Antriebsmotor mit jeweils 110 Nm Drehmoment. Dieser spezielle Antrieb über die Hinterachse und die geschützte Unterbringung ist zwar optimal für die BAYK-Modelle, ist aber vom Motorenhersteller so nicht vorgesehen, wie Johannes Maier erläutert: „Im Geschäftsumfeld der Nutz- und Cargobikes gibt es in Deutschland im Prinzip nur einen Motorenhersteller. Dieser bietet standardmäßig Nabenmotoren, die in der Regel im Rad eingespeicht sind, an. Für die extreme Art der Beanspruchung der Motoren wollten wir mit unserem Cargobike einen neuen Ansatz finden. So haben wir uns die Frage gestellt, wie die Kraftübertragung von Motor auf die Antriebswelle aussehen könnte“

Das Ausgleichselement einer der Elastomerkupplungen ist der Elastomerkranz. Dieser überträgt das Drehmoment spielfrei und schwingungsdämpfend. Es gibt ihn in 5 Standard- Ausführungen in verschieden Shorehärten und aus verschieden Werkstoffen.

Beratung vor Ort bei BAYK bringt den Durchbruch

In der Folge kam es zu einem regen Austausch zwischen den Entwicklungsingenieuren der BAYK AG und den Kupplungsfachleuten der R+W Antriebselemente GmbH. Das Ergebnis war eine bahnbrechende Neukonstruktion für Cargobike-Antriebe. Der Kontakt ergab sich aus einem Tipp des BAYK-Vorstandsvorsitzenden, welcher noch ein Metalltechnik-Unternehmen führt und den Erfahrungen eines BAYK-Konstrukteurs, welcher an der Uni Bayreuth studierte. R+W betreibt eine Entwicklungspartnerschaft mit der Uni Bayreuth und der RWTH Aachen. BAYK-Geschäftsführer Johannes Maier beschreibt die Zusammenarbeit mit R+W: „Für uns war es höchst erfreulich, dass sich mit Herrn Bremauer sofort jemand persönlich um uns gekümmert hat, obwohl wir bestimmt nicht die größten Stückzahlen an Kupplungen abnehmen. Im Vor-Ort-Termin mit unserer Konstruktion hat sich dann auch sofort eine Lösung abgezeichnet, durch die Verwendung der richtig konfigurierten Elastomerkupplung in Kombination mit einer optimalen Passung zur Achsverbindung.“

Dämpfung, Toleranz, Montage

Im März 2019 kam es dann zur Auslieferung der ersten Kupplung für den Musterbau. Die wesentlichen Eigenschaften einer Elastomerkupplung sind die Toleranz gegenüber axialen, lateralen und angularen Versätzen sowie die Dämpfung von Stößen. Außerdem sind die Kupplungen steckbar. Diese vielfältigen Eigenschaften kommen den Ansprüchen von BAYK sehr entgegen, da bei der Verbindung von Motor und Achse Toleranzen notwendig sind und selbstverständlich im Betrieb jede Toleranz und Dämpfung die Lebensdauererhaltung des Antriebsstrangs fördert. Bei der Anbindung der Kupplung ist seitens R+W exakt auf die Anforderungen von Passfeder und Klemmung bei BAYK eingegangen worden. Die Steckbarkeit der Kupplungen erleichtert die Montage im eng begrenzten Bauraum.

Mehr als Elastomer

Heute stecken in jedem Schwerlastenrad-Antrieb von BAYK zwei R+W-Präzisionskupplungen basierend auf der EKL-Serie. Die Präzision definiert sich über die hochgradig angepasste Geometrie der Klauenkontur, die mit einem eigenen Prüfmaß garantiert wird. Der Elastomerkranz passt sich dieser spielfrei an. Nur so ist eine verschleißarme Drehmomentübertragung unter jeder Belastung gewährleistet. Die Elastomerkränze gibt es in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen Shorehärten, je nach gewünschtem Dämpfungsgrad. Das Besondere der R+W-Elastomerkränze ist die speziell entwickelte Geometrie in Verbindung mit der zur Auswahl stehenden Shorehärte. Selbst bei einer Überlast gerät der Elastomerkranz nicht in den kritisch plastischen Bereich der irreversiblen Umformung. Vielmehr kehrt er zurück in seine ursprüngliche Form und kann seiner Aufgabe wieder anstandslos gerecht werden. Das Vorhandensein all dieser Faktoren in der Standardausführung, macht eine R+W-Elastomerkupplung sehr besonders.

Erfolgreiches Konzept

„Für uns hat sich die Entscheidung für Elastomerkupplungen von R+W mehr als bewährt“, fasst Johannes Maier zusammen. „Wir sind gerade dabei, das Konzept auf die VELOTAXI-Modelle zu übertragen, eben weil es so robust und modular ist. Sollte beispielsweise ein Speichen-Rad angefahren oder beschädigt sein, kann man dieses unabhängig vom, in der Regel eingespeichten Motor, austauschen. Wir sind bereits international damit erfolgreich. Aktuell läuft die Integration des VELOTAXIs in den öffentlichen Nahverkehr von Paris. Trotz der hohen Belastung mit durchschnittlich 1.000 km pro Monat und 70 km Akkureichweite geben wir auf unsere BAYKs zwei Jahre Garantie. Ein hohes Qualitätsversprechen, dessen Einhaltung wir nicht zuletzt der guten partnerschaftlichen Zusammenarbeit mit unseren Ansprechpartnern bei der R+W Antriebselemente GmbH zu verdanken haben.“

Wer steckt hinter der Applikation:

• Die BAYK AG ist als Hersteller von Lastenrädern und Fahrradrikschas wichtiger Bestandteil der Verkehrswende im Bereich der Mikromobilität. https://bayk.ag/
• Die R+W Antriebselemente GmbH konstruiert und produziert Kupplungen für den Maschinen- und Anlagenbau und sucht immer wieder Applikationen und Kunden, die die Welt mit innovativen Ideen prägen.

Ventilatoren begegnen uns nicht in der warmen Jahreszeit in unserem Alltag in vielen Bereichen. Hinter ihrem Luftstrom verbirgt sich mitunter eine komplexe Technik, bei der oft die passende Kupplung eine zentrale Rolle spielt. So sorgen Elastomerkupplungen bei verschiedenen Ventilatorbauarten, wie Axial- und Radialventilatoren, die auf unterschiedliche Weisen Luft bewegen und kühle Luftströme erzeugen, für eine hohe Effizienz.

Ob in einfachen Axialventilatoren oder komplexen Lüftungssystemen – ohne die Unterstützung von Kupplungstechnik ist die zuverlässige Kühlung durch Ventilatoren nicht möglich. Bei einem Axialventilator erzeugen die Rotorblätter, die um die Achse angeordnet sind, einen Luftstrom, der parallel zur Achse des Ventilators verläuft. Dieser Luftstrom wird durch den Motor angetrieben, der die Rotorblätter bewegt – der Aufbau ähnelt dem Propeller eines Flugzeugs. Dank dieses Aufbaus ist ein Axialventilator kostengünstig herzustellen und benötigt zudem wenig Platz.. Im industriellen Bereich wird die gerade Luftführung mit direkter Ansaugung und direktem Ausblasen etwa bei Wand- oder Fensterventilatoren genutzt.

Ein Radial- oder Zentrifugalventilator funktioniert hingegen durch die Erzeugung eines Luftstroms, der radial von der Mitte des Ventilators nach außen strömt. Dies geschieht durch das Drehen eines Schaufelrads, das von einem Motor angetrieben wird. Die Form erinnert an ein Schneckenhaus mit einer Ansaugung der Luft in der Mitte, die dann am Ausgang wieder ausgeblasen wird. Durch die rotationssymmetrische Anordnung der Schaufeln wird die Luft in einem 90°-Winkel zur Ansaugrichtung abgegeben. Durch ihren hohen Druckaufbau sind Radialventilatoren in der Lage, Luft über lange Entfernungen zu transportieren und einen starken Luftstrom zu erzeugen. Radialventilatoren werden daher typischerweise in industriellen Prozessen eingesetzt, um Luft bzw. Gas zu fördern, Abgase abzuführen oder Kühlung zu gewährleisten.

Elastomerkupplungen sorgen für effizienten Betrieb

Die Verwendung einer präzisen Elastomerkupplung in Ventilatoren ist insbesondere in komplexen Lüftungssystemen von großer Bedeutung, da sie dazu beiträgt, die Betriebsbedingungen zu optimieren. Die Komponente überträgt als Verbindungsglied Motor und Lüfterrad das Drehmoment. Ihre Flexibilität und Elastizität hilft, die durch den Motor erzeugte Wärme effizient abzuführen, indem der Elastomerkranz der Kupplung Vibrationen und Belastungen reduziert. Der eingesetzte Elastomerkranz wirkt schwingungsdämpfend und vermindert zusätzlich Stoßbelastungen, die durch Unwuchten oder Ausrichtungsfehler entstehen können. Dies führt zu einem leiseren und stabileren Betrieb des Ventilators – speziell über lange Entfernungen in industriellen Anwendungen zur Förderung von Luft oder Gasen.

R+W bietet Elastomerkupplung mit Klemmnaben, Klemmringnaben und reinen Passfederverbindungen sowie eine Kompaktversion für besonders enge Einbausituationen an. Qualitativ hochwertige Naben und steckbare Zwischenelemente garantieren bei allen Modellen eine hohe Rundlaufgenauigkeit. Dadurch werden Geräusche und Vibrationen reduziert, was zu einem leiseren und stabileren Betrieb des Ventilators führt.

Das ausgleichende Element

Die Anforderungen, die an entsprechende Präzisionskupplungen gestellt werden, sind neben der Wirtschaftlichkeit insbesondere drei Kriterien: das Laufverhalten, die Übertragungseigenschaften und die Lebensdauer. Parameter für das Laufverhalten einer Kupplung sind Rundlaufgenauigkeit, Wuchtgüte und Geräuscharmut. „Unrunde“ Naben haben nicht nur schlechtere Rundlaufeigenschaften zur Folge, sondern führen im Betrieb zu pulsierenden Querkräften auf die Drehachsen. Je größer die Fluchtfehler beider Achsen sind, desto mehr kommen die Nachteile ungenau gefertigter Kupplungen zum Tragen. Eine Lebensdauerverlängerung der An- und Abtriebsaggregate ist dann kaum mehr zu erwarten. Ein diesbezüglich optimales Ergebnis ist nur durch eine hoch präzise Fertigung von Nabe und Elastomerkranz zu erreichen.

Bei der zwischen der Motorwelle und der Welle des Schaufelrads installierten Kupplungstechnik von R+W fungiert der Elastomerkranz als ausgleichendes Element. Dieser überträgt das Drehmoment spielfrei und schwingungsdämpfend. Der Elastomerkranz bestimmt dabei maßgebend die Eigenschaften der gesamten Kupplung bzw. des gesamten Antriebsstrangs: Die Spielfreiheit der Kupplung ist durch die Druckvorspannung des Elastomerkranzes gewährleistet, während unterschiedliche Shorehärten für eine drehschwingungsmäßige Optimierung sorgen.

Effiziente Wärmeabführung

Wenn Ventilatoren über längere Zeit bei hohen Temperaturen betrieben werden, ergeben sich verschiedene Herausforderungen. Eine davon ist die Erzeugung von Wärme, die durch die Motor- und Lüfterkomponenten eines Ventilators während des Betriebs erzeugt wird. Kann diese Wärme nicht effektiv abgeführt werden, besteht die Gefahr einer Überhitzung der Komponenten, was zu einer Beeinträchtigung der Leistung und schlussendlich auch zu Schäden führt.

Erneut kommen hier die Elastomerkupplungen von R+W ins Spiel: durch ihre Flexibilität und Elastizität helfen sie, die durch den Motor erzeugte Wärme effizient abzuführen, indem der Elastomerkranz der Kupplung Vibrationen und Belastungen reduziert. Dies trägt dazu bei, die Lebensdauer des Ventilators zu verlängern und eine erschwerten Leistung auch unter starken Hitzebedingungen zu gewährleisten