entwickeln
Nun soll er gebaut werden, der Anhänger. Aber wie? Woraus? Mit welchen Maßgaben? Zunächst war lediglich klar, dass zwei Kinder darauf Platz finden sollen und mittreten können müssen.
Zunächst stellt sich die Frage nach der Anzahl der Räder. Wenn man -- so wie bei einem einsitzigen Nachläufer -- nur ein Rad einbauen würde, würde das Gewicht zweier Kinder nebst Gepäck auf einem Rad lasten; das Gesamtgefährt müßte über eine Kupplung mit zwei Freiheitsgraden balanciert werden. Neben den auftretenden starken Torsionskräften hieße dies auch, vor dem Aufsteigen ein Gewicht von deutlich über 200 kg balancieren zu müssen. Dies geht vielleicht gerade so noch in der Ebene, ist aber am Berg oder auf unebenem Terrain unrealistisch.
Mehr als zwei Räder würden den Anhänger zu einem eigenständig stehenden Gefährt machen. Dann müßte wenigstens eines der Räder gelenkt werden. Ein einzelnes Rad wäre sowohl vorne als auch hinten am Anhänger denkbar, die Steuerung der Lenkung könnte über eine Deichsel erfolgen. Mit drei Rädern allerdings hätte man ein Gerät mit recht kurzem Radstand, bei dem die Laufruhe hinter der eines zweirädrigen Anhängers weit zurücksteht. In der Kurve ergeben sich die üblichen Stabilitätsprobleme bei einem Dreirad, denen man durch einen sehr tiefen Schwerpunkt begnenen könnte - zu Lasten der Bodenfreiheit. Drei Räder hätten den Vorteil, dass sich der Anhänger recht leicht zu einem eigenständigen Gefährt umbauen ließe und auf der Kupplung keine Stützlast läge. Andererseits ist der Einbau eines lenkbaren Rades aufwendig.
Den besten Kompromiß hinsichtlich dieser Überlegungen bietet ein Anhänger mit zwei Rädern: der Anhänger neigt sich in der Kurve nicht, liegt zwar mit einer nicht zu unterschätzenden Stützlast auf dem Zugrad auf, aber folgt dem ziehenden Rad problemlos. Der lange effektive Abstand zwischen Kupplungspunkt und den beiden Rädern sorgt für die nötige Laufruhe und damit den gewünschten Fahrkomfort.
Mit der Anordnung der Sitze ist es schwieriger: nebeneinander oder hintereinander? Der begrenzende Faktor ist die Breite: viel mehr als 80 cm dürfen es nicht sein, damit man noch zwischen den Pollern auf den Radwegen hindurchpaßt. Zwei größere Kinder allerdings passen so nicht mehr zwischen die Räder. Hintereinander anordnen? Mit dem für die Pedale nötigen Raum würde der Anhänger extrem lang. Letztendlich bleibt nur, die Sitze der Kinder so dicht wie möglich vor den Rädern anzuordnen.
Als erstes mußte geklärt werden, ob die beiden Hinterräder unabhängig voneinander angetrieben werden sollen, oder aber die Kraft der tretenden Kinder von den Pedalkurbeln kommend zusammengeführt und dann mit Hilfe eines zwischengeschalteten Differentialgetriebes auf die beiden Räder verteilt wird. Derartige Differentialgetriebe werden für Dreiräder und Rikschas gefertigt, scheinen aber in der weithin verkauften Version nicht von guter Qualität zu sein. Eine Welle, die von beiden tretenden Kindern angetrieben wird, bräuchte überdies zwei Freiläufe, damit die Tretkurbeln der Kinder nicht gekoppelt sind und sich jedes Kind nach Belieben ausruhen kann. Rechnet man überdies die Gewichte von Welle, Differential und den erforderlichen Ketten und Zahnrädern zusammen, so wird schnell klar, dass ein Einzelantrieb der beiden Räder die bessere Lösung ist. Nachteilig ist es, dass man dann statt einer zentralen Schaltung im Antriebsstrang derer zwei benötigt. Von Vorteil ist es aber, dass jedes Kind sich die gerade passende Übersetzung selbst wählen kann. Insbesondere ist dies wichtig, wenn man die Ritzelgrößen an den Hinterrädern unterschiedlich groß wählt.
Im einfachsten Falle wird die Kraft von der Tretkurbel über eine Kette direkt an das Ritzel des Hinterrades übertragen. Die erforderliche Kette überbrückt einen knappen Meter und benötigt einen kräftigen Kettenspanner. Die Montage des Kettenblattes auf der linken Seite des Tretlagers ist unproblematisch. Der einzige Nachteil besteht darin, dass nun die Gewinde für Aufnahme der Pedale falsch herum sind: mit ein wenig Loctite und einem gesunden Anzugsmoment halten die Pedale aber die Kraft der Kinder problemlos aus. Dies ist die Lösung für das links sitzende Kind.
Auf der rechten Seite des Anhängers muß die Kette auf die rechte Seite des Hinterrades geführt werden. Vom ganz normal rechts montierten Kettenblatt erreicht man aber auf natürliche Weise nur die linke Seite des Hinterrades. Das Versetzen der Kettenlinie wurde mit Hilfe einer Vorderradnabe gelöst, an deren Speichenflansch zwei Zahnräder aus einer alten Kassette montiert wurden. Dies erzeugt die erforderlichen zehn Zentimeter Versetzung. Leider benötigt man dann auch zwei Kettenspanner, für jedes Kettenstück einen. Diese lassen sich aber in einfacher Form auch gut aus Holz herstellen.
Ein Stahl- oder Aluminiumrahmen ist für einen Fahrradanhänger gewiß die erste Wahl. Wenn es aber darum geht, ein Konzept erst einmal auszuprobieren, dann ist ein leicht zu bearbeitender Werkstoff auch eine Überlegung wert: der Vorschlag für einen Rahmen aus Sperrholz kam von Tristan August und Felix Piela von Konstruktiv.
Sperrholz ist in verschiedenen Qualitäten zu erhalten: für den Anhänger wurde Birkensperrholz mit einer wasserfesten Verleimung gewählt. Buchensperrholz wäre etwas schwerer und auch haltbarer, aber auch deutlich teurer. Holz hat ungefähr ein Zehntel des Gewichts von Stahl und (sehr) ungefähr ein Zehntel der Festigkeit. So kann man also deutlich höhere Wandstärken aus Holz wählen, um bei ähnlichem Gewicht eine vergleichbare Festigkeit zu erreichen.
Der Holzrahmen des Anhängers ist natürlich auch ein Prototyp. Das heißt vor allem, dass er deutlich zu stabil und deutlich zu schwer ist. Im Hinblick auf die Sicherheit der Kinder und den verschwindenden Gewichtsnachteil im Vergleich zum mit Gepäck bepackten Anhänger war es dennoch wichtig, zunächst so zu bauen, dass die Konstruktion auf jeden Fall hält. Die Mecklenburger Feldsteinpisten hat die Holzkonstruktion ohne jede Probleme weggesteckt.
Das Holz des Rahmens muß natürlich vor Feuchtigkeit geschützt werden. Wir haben eine Öllasur gewählt, die wir in zwei Schichten aufgetragen haben. Der Anstrich ist offenporig und erlaubt dem Holz zu atmen, während Wassertropfen abperlen und so nicht ins Holz eindringen können. Ein Lackieren ist bei Holz nicht ratsam, weil (selbst bei Sperrholz) die Ausdehnungen durch Temparaturschwankungen so hoch sind, daß der Lack reißen würde. Leider muß man die Lasur gelegentlich erneuern.
Zunächst sollte für den Anhänger eine vorhandene Weber-Kupplung benutzt werden. Einer der beiden Träger für die Pedalkurbeln war aus diesem Grunde etwas länger ausgelegt und verfügte über eine Halterung für eine Weber-Deichsel. Ein kurzer Anruf bei Weber ergab, dass die Stützlast der Standard-Weber-Kupplung 7 kg nicht überschreiten darf. Mit Gepäck und den beiden Kindern auf den Sitzen nahe der Achse wären wir ungefähr bei diesem Wert gelandet.
Der Anstoß für eine andere Kupplungslösung war die Überlegung über eine Dämpfung. Da der Anhänger insgesamt mit Kindern und Gepäck etwas mehr als 100 kg wiegt, benötigt man eine Vorrichtung, die die Stöße abfängt. Stöße sind die Hauptbelastungen für die Deichsel: es sind solche Belastungsspitzen, die die innere Struktur der Deichsel beschädigen. In der Weber-Kupplung werden die Stöße durch ein Elastomerelement abgefangen. Für höhere Gewichte allerdings genügt das nicht.
Eine weitere Erwägung ist die der Stabilität des Anhängers. Mit einer Kupplung an der Hinterradachse des Zugrades wird das Gewicht nur an einer der vorderen Ecken des Anhängers abgestützt. Natürlicherweise führt das zu Verwindungen, die der Holzrahmen sicher aushalten sollte. Es besteht allerdings die Gefahr, dass er sich mit der Zeit verformt. Wichtiger jedoch ist, dass Schwingungen nicht symmetrisch abgeleitet werden: die asymetrische Einleitung der Kräfte sorgt für Schwingungen zwischen der rechten und linken Seite des Anhängers und würde somit die Laufruhe empfindlich stören. Stützlastbeschränkung, fehlende Pufferung und die asymmetrische Belastung haben letztlich dazu geführt, dass die Kupplung an der Radachse zugunsten einer zentralen Kupplung unterhalb des Sattels des Zugrades verworfen wurde.
Eine zentrale Kupplung am Zugrad muß sich in drei Achsen bewegen können, ein Pufferung ermöglichen und eine große Stützlast tragen können. Die Deichsel sollte dann möglichst gut abgestützt mit dem Anhänger verbunden werden und die Kraft bis zur Radachse des Anhängers abgeleitet werden. Die Lösung, die letztendlich konstruiert wurde, macht Zugeständnisse an den schon existierenden Holzrahmen: die Deichsel endet in einem Zapfen, der über einen Metallschuh die Verbindung zu den beiden Hauptträgern herstellt. Zusätzlich wird die Deichsel über eine Strebe, die zwischen den beiden Kindersitzen endet, abgestützt, so dass die Kraft in der Tat weit nach hinten geleitet wird und der Zapfen kaum Biegemoment aufnehmen muß. Eine seitliche Abstützung der Deichsel sorgt für Stabilität quer zur Längsachse des Anhängers.
Gemeinsam mit Sebastian Schultze von Spleenworks, der auch die Metallarbeiten ausgeführt hat, wurde die endgültige Form der Kupplung entwickelt. Die Deichsel wurde aus einem Stahlrohr mit einer soliden Wanddicke (2.5 mm) gebogen, das sich mittels einer Klemmung auf dem Zapfen des Metallschuhs befestigen läßt. Der Zapfen sowohl als auch der Metallschuh sind aus Aluminium gefertigt. Auf der vorderen Seite der Kupplung ist ein etwas dünneres Stahlrohr in die Deichsel eingeschweißt, welches wiederum in einem T-förmigen Metallstück gleiten kann: das Gleitlager wird durch einen dünnwandigen Zylinder aus einem Elastomer realisiert, der sich im horizontalen Teil des T-förmigen Verbindungsteils befindet. Das dünnere Gleitrohr der Deichsel wird an beiden Seiten des horizontalen Teils des T-Stücks von Spiralfedern eingefaßt, die zusammen mit der Gleitreibung für die nötige Abfederung und Dämpfung der Kupplung sorgen.
Die Federn wurden von der Firma Sauerbier in Berlin extra für die Kupplung gewickelt. Gleichfalls von dort wurden auch die Schenkelfedern für die Kettenspanner bezogen. Die Stärke der Federn ist so bemessen, dass sie eine angenehme Dämpfung ermöglichen, wenn der Anhänger nur mit Kindern, nicht aber mit Gepäck beladen ist. Für ein höheres Zuggewicht müßte man andere Federn verwenden, deren Federkonstanten etwas größer sind.
Die zweite Drehachse der Kupplung wurde mit Hilfe eines handelsüblichen Steuersatzes realisiert. Der innere Teil, also das Steuerrohr, wird vom vertikalen Teil des T-Stücks gebildet. Das äußere Rohr ist aus Aluminium: an ihm sind zwei Laschen angeschweißt, in deren Bohrung die dritte Drehachse verläuft. Die Bohrungen werden auf eine Edelstahl-Hohlachse aufgesteckt, die ihrerseits durch einen Schnellspanner im Kupplungsteil des Zugrades fixiert wird.
Das gesamte Gefährt, also Tandem, Anhänger, Gepäck und fünf Personen wiegt etwas mehr als 300kg. Diese verteilen sich auf vier Räder, wobei die Hauptlast auf dem Hinterrad des Tandems liegt. Naturgemäß kann man dort auch die größte Bremswirkung erreichen. Das Tandem verfügt über zwei Cantilever-Bremsen an Vorder- und Hinterrad, die beide über den gleichen Bremshebel betätigt werden. Ohne Anhänger dient der zweite Bremshebel dazu, die am Hinterrad des Tandems befindliche Trommelbremse zu bedienen. Diese ist nicht bissig, vermag aber über einen längeren Zeitraum etwa 800 Watt abzuleiten und dient damit vor allem als mitlaufende Bremse für längere Abfahrten.
Angesichts des hohen Gewichtes war es klar, dass der Anhänger gebremst werden muß. Eine Auflaufbremse verbietet sich, da das Zugfahrzeug kippen kann: wird in einer (steileren) Kurve die Auflaufbremse aktiv, erhält das Zugrad einen seitlichen Impuls, der es zum Umkippen bringen kann. Eine durch die Kinder zu bedienende Bremse ist nicht sinnvoll: sie könnte nur durch einen genau festgelegten Kommunikationsmechanismus ausgelöst werden, würde nicht funktionieren wenn die Kinder schlafen und birgt – insbesondere bei einer unerwarteten Betätigung – großes Gefahrenpotential.
Somit müssen die Bremsen an beiden Rädern des Anhängers vom Zugrad aus betätigt werden. Dies wird durch einen Bowdenzug realisiert, der vom Rahmen des Zugrades über die Deichsel zum Anhänger geführt wird. Während eine Kopplung des Bowdenzuges verhältnismäßig einfach zu realisieren ist, liegt das Problem in der Länge des Übertragungsweges. Ein Großteil der am Bremshebel ausgeübten Kraft geht auf dem Wege bis zu den Bremsen am Anhänger verloren. Eine Verbesserung ließ sich erzielen, indem große Strecken des Zuges hüllenlos geführt werden und unnötige Biegungen im Bowdenzug vermieden werden. Die Situation verbessert sich weiterhin durch die Verwendung von V-Brakes. Da die eingesetzten Bremshebel für die Verwendung von Cantilever-Bremsen vorgesehen sind, hat man mehr Moment bei weniger Weg. Zusammen mit einer genauen und griffigen Einstellung der V-Brakes läßt sich eine akzeptable Bremswirkung erzielen. Im unbeladenen Zustand ist es jederzeit möglich, die Hinterräder zu blockieren. Beladen gelingt dies auf Asphalt nicht mehr – die Bremswirkung ist aber akzeptabel.
Aus praktischen Gründen wurden die beiden Bremsen am Anhänger mit dem linken Bremshebel des Tandems verbunden. Die Trommelbremse wurde über einen alten Suntour-Schalthebel bedient, der es auch ermöglicht, die Bremse festzustellen. So konnte unser Gefährt gleichzeitig gegen Wegrollen gesichert werden.
In den vorangegangenen Abschnitten wurden die Bremsen und die Rahmenkonstruktion schon behandelt: hier geht es um weitere Sicherheitsaspekte. Zunächst müssen die Kinder festgeschnallt sein, da sie das Verkehrsgeschehen nicht überblicken können und von einer plötzlichen Bremsung überrascht werden könnten. Auch bei einem Unfall sind die Chancen mit geringen Verletzungen davonzukommen gróßer, wenn man angeschnallt ist. Im Gegensatz zu geschlossenen Kinderanhängern bietet dieser hier keinen Schutz, wenn sich das Fahrzeug überschlägt. Im etwas wahrscheinlicheren Fall eines Umkippens landet der Anhänger auf dem äußeren Brett des Rahmens. Es ist aber zu erwarten, dass die die Kinder auch Blessuren davontragen werdne, denn sie sind nicht durch einen extra Handlauf oder ähnliches geschützt. Hier gibt es gewiß Verbesserungspotential. Der tiefe Schwerpunkt des Gefährts allerdings verhindert ein Umkippen zuverlässig.
Während die ersten Planungen noch von zwei zu befördernden Kindern ausgingen, war bald klar, dass ein dritter Sitz für ein Kleinkind vonnöten sein würde. Die Überlegung den Sitz auf dem Tandem zu befestigen wurde schnell verworfen: dies hätte den für Gepäck zur Verfügung stehenden Platz stark verringert. Auf dem Anhänger gibt es nur einen sinnvollen und sicheren Platz: über dem Gepäckabteil, also hinter den Sitzen der Kinder. Nun fehlt natürlich auf dem Anhänger die Stange des Rahmens, an der sonst die Halterung für den Kindersitz befestigt wird. So haben wir einen Halterung aus Holz gebaut, die zentral zwischen den beiden Sitzen montiert sowohl die beiden Metallstangen des Kindersitzes als auch die Versteifung der Deichsel aufzunehmen vermag. Die Metallstangen des Kindersitzes werden dabei in passende Bohrungen eines massiven Buchenholzblocks gesteckt und mittels eines kleinen Holzstückes arretiert.
Die Kupplung zwischen Anhänger und Fahrrad/Tandem ist ausgesprochen robust ausgeführt. Um im Falle eines Versagens der Kupplung dennoch die Kontrolle über den Anhänger nicht zu verlieren, wurde die Deichsel zusätzlich noch durch einen Riemen gesichert, der im Falle eines Brechens der Kupplung die Deichsel wenigstens auf dem Gepäckträger gehalten hätte. Gleichwohl ist auch dies ein Punkt, über den weiter nachzudenken es sich lohnen würde.
Nicht zuletzt müssen die Füße der Kinder durch Körbchen an den Pedalen vor dem Abrutschen geschützt werden. Die Liegeradposition erfordert ohnehin griffige Pedale; wichtig ist jedoch, dass es neben den Körbchen auch noch Schlaufen gibt, in die man die Fersen einhängen kann: so können die Füße eines schlafenden Kindes nicht auf die Straße fallen.
Weiterhin soll der Anhänger natürlich mit Licht ausgerüstet sein. Dies wird durch eine hinten am Anhänger mittig plazierte Batterielampe erreicht. Außerdem befindet sich an der Lehne des linken Kindersitzes eine Halterung für eine Stange, die ihrerseits einen Wimpel trägt: so ist man hinter Bergkuppen oder für weit oben sitzende Fahrzeuglenker nicht zu übersehen.
Wenn man zu fünft mit Tandem und Kinderanhänger unterwegs sein möchte, dann versteht es sich von selbst, dass man verhältnismäßig wenig Gepäck mitnehmen kann. Vier Fahrradtaschen können auf dem Tandem untergebracht werden. Am Anhänger befindet sich ganz hinten ein Gepäckträger, der aus einer waagerecht quer zur Fahrtrichtung befestigten Edelstahlstange besteht. Dort können zwei große Ortliebtaschen eingehängt werden, deren Gewicht gleichzeitig für eine Verringerung der Stützlast auf der Kupplung sorgt. Zwischen den beiden Hauptträgern, unter den Sitzen der Kinder (und unter dem Kleinkindsitz) wurde eine Schnur durch die dafür vorgesehenen Löcher gefädelt und verwoben, so daß ein etwa 60 x 40 cm großes Gepäcknetz entsteht. In der Höhe ist dieses Gepäckabteil durch die Sitze begrenzt; es paßt aber ein 5-Personen-Zelt, eine Isomatte, ein Schlafsack sowie eine Trinkflasche hinein. Über den Rädern und am Kindersitz können weitere Isomatten festgeschnallt werden.
Weiteren Platz für Gepäck gibt es zwischen Deichsel und deren seitlicher Abstützung auf dem Metallschuh: dort finden zwei wetere Schlafsäcke Platz.
Um den Anhänger transportieren zu können, soll er möglichst gut zerlegt werden können. Die Deichsel, die seitlichen Deichselstützen sowie die Deichselstrebe sind durch Lösen einiger (Flügel-)muttern leicht zu entfernen. Den Sitz für das Kleinkind kann man ohnehin abnehmen. Wichtig ist jedoch, daß man auch die Sitze für die größeren Kinder möglichst flach transportieren kann. Dies wird durch Befestigung der Sitze an den Hauptträgern an nur drei Punkten erreicht: nach Entfernen der Bolzen an den unteren Enden der Lehnen können diese nach vorne geschoben werden und liegen dann einigermaßen flach auf den Hauptträgern auf.
Soll der Anhänger noch flacher werden, so lassen sich auch die Räder nach Lösen der Achsmuttern und Entfernen der Schaltansteuerungen entfernen. In diesem Zustand ist der Anhänger lediglich 24 cm hoch und kann gut aufrecht transportiert werden.