ᐅ LKW Zwischenrahmen: Aufbaulagerung auf Allrad LKW

Wozu braucht man einen LKW Zwischenrahmen? Dieser Erfahrungsbericht erläutert die Grundlagen anhand meines Allrad – Expeditionsmobils MB 1124 AF. Die nachfolgende Zeichnung zeigt ungefähr eine Diagonalverschränkung von (nur) 30 cm. Dabei werden das linke Vorderrad und das rechte Hinterrad eines LKW jeweils um 30 cm angehoben. Und nun wird klar, was dabei mit dem linken (im Bild hinteren) und dem rechten Rahmenprofil passiert. Der Leiterrahmen verwindet sich. Zumindest bei den meisten LKW-Fahrgestellen. Schließlich sind die meisten 4×4-LKW’s darauf ausgelegt, sich im Gelände dem Untergrund anzupassen. Demgegenüber hat der MAN KAT1 ein starres Fahrwerk, das sich kaum verwindet.

LKW Zwischenrahmen: Prinzipskizze zur normalen Verwindung eines Allrad-LKW's

LKW Zwischenrahmen mit Prinzipskizze zur normalen Verwindung eines Allrad-LKW’s

Eine derartige Verbindung ist gewollt und an sich unproblematisch. Allerdings entstehen extreme Spannungen, wenn ein Wohnkoffer fest auf diesem weichen Rahmen befestigt wird. Dadurch würde es diesen fest verschraubten Aufbau bei einer derartigen Verschränkung quasi zerreißen. Also braucht man eine Aufbaulagerung mit einem LKW Zwischenrahmen. Nur dieser Zwischenrahmen kann die Kräfte aus der Verwindung eines „weichen“ Allrad-LKW’s im Gelände vom Aufbau fernhalten.

Begriffliches und konstruktives Durcheinander bei der Federlagerung eines LKW Zwischenrahmen

Als ich meinem Karosseriebauer beim Aufbau unseres Expeditionsmobils gesagt habe, dass ich in einen LKW Zwischenrahmen mit Federlagerung einbauen will, wollte er den Zwischenrahmen des Allrad-LKWs auf Federn setzen. Erst als ich ihm dann am LKW „mein“ Konzept der verwindungsarmen Lagerung (Federlagerung) erklärt habe, war alles klar. Diese kleine Episode zeigt, wie unterschiedlich die Begrifflichkeiten sind und wie wenig genormt Zwischenrahmen konstruiert werden. Schaut man sich die Allrad-Fahrzeuge der führenden Hersteller von Expeditionsmobilen an, ist leicht zu erkennen, dass alle Aufbaufirmen sich hier eigene Lagerungen zusammenbasteln. Empirisch gesicherte Daten scheinen schlichtweg nicht erfasst zu werden. Woher auch, schließlich verlieren die Hersteller der Zwischenrahmen ihre LKWs in der Regel später aus den Augen.

Im Prinzip gibt es 3 Haupttypen zur Konstruktion von Zwischenrahmen am LKW. Die 4-Punkt-Lagerung oder auch Rautenlagerung, die 3-Punkt-Lagerung und die „Federlagerung“. In diesem Beitrag geht es ausschließlich um die bei meinem MB 1124 AF realisierte Federlagerung oder besser die „federverspannte Loslagerung“.

Grundüberlegungen zum LKW Zwischenrahmen

Alle Hersteller von LKWs haben eigene Aufbaurichtlinien. Jeder Hilfskonstrukteur eines Zwischenrahmens sollte sich also zunächst einmal diese Grundprinzipien und Vorschriften gründlich durchlesen. Schließlich kann so ein LKW-Rahmen auch schnell mal von Unkundigen geschrottet werden. Wenn zum Beispiel (unerlaubterweise) Löcher in den Obergurt gebohrt oder irgendwelche Träger angeschweißt werden, um dort den Koffer zu befestigen.

Letztlich geht es darum, dass der Zwischenrahmen in Verbindung mit der Aufbaulagerung (hier der Federlagerung) sowohl den LKW-Rahmen vor einem zu steifen Koffer, als auch den steifen Koffer vor einem zu weichen LKW-Rahmen schützt. Das nächste Foto zeigt ganz gut das Funktionsprinzip. Der vordere Teil des LKWs mit dem Fahrerhaus folgt der Vorderachse, die bereits einen Hang hinabtaucht. Die Hinterachse aber steht noch auf der Rampe. Hier beträgt die Diagonalverschränkung zwischen Vorderachse und Hinterachse vielleicht 30 cm.

Am Winkel zwischen Fahrerhaus und Koffer ist gut zu erkennen, dass der vom Zwischenrahmen unterstützte Koffer der Bewegung der Hinterachse und das Fahrerhaus der Bewegung der Vorderachse folgt. Diese Verschränkung ist nur wegen des LKW Zwischenrahmens möglich. Nur die Federlagerung mit einer relativ geringen Vorspannung gewährleistet, dass sich der Zwischenrahmen (und mit ihm der gesamte Aufbau) nahezu verspannungsfrei vom LKW-Rahmen abheben kann. Und nur so behalten alle 4 Räder die volle Traktion, während die Gläser im Schrank bleiben.

Allrad - LKW mit Zwischenrahmen im Gelände: MB 1124 AF mit Federlagerung in der Verschränkung

LKW Zwischenrahmen im Gelände (MB 1124 AF mit Federlagerung in der Verschränkung)

Funktionen des Zwischenrahmens und der Federlagerung am Allrad – LKW

Bei der Planung meines LKW Zwischenrahmens hat mir ein (im Rahmen einer Legostunde mit meinen beiden jüngsten Söhnen) gebautes Legomodell sehr geholfen, die Diagonalverschränkung eines Allrad-Fahrgestells besser durchdenken zu können. Das Lego-Modell im Bild wird gerade in 50 cm Diagonalverschränkung gepresst. Dem Zwischenrahmen macht das nichts.

Verwindung am Lego-Modell. Der Zwischenrahmen hebt ordentlich vom Fahrgestell ab

Verwindung am Lego-Modell. Der Zwischenrahmen hebt ordentlich vom Fahrgestell ab

Anschließend habe ich anhand des Modells verschiedene Lastfälle durchgespielt.

Fixierung des Koffers / Shelters bei vertikalen Kräften

Hauptfunktion des LKW-Zwischenrahmens ist die Lagerung des Koffers auf dem Hauptrahmen. Dazu reicht die Schwerkraft voll aus. Wenn sich aber der Hilfsrahmen vom Fahrzeugrahmen lösen möchte, zum Beispiel bei schnell gefahrenen Kuppen oder bei einem Backflip, muss der Koffer des Expeditionsmobils auf dem Fahrgestell fixiert bleiben. Obwohl dieser Fall im Reisebetrieb wohl eher unwahrscheinlich bzw. ungewollt ist, wird der Zwischenrahmen mit langen Bolzen am Rahmen gesichert. Die Frage ist aber, wie lang die Bolzen sein müssen. Und wie stark die Vorspannung sein sollte. Falls der Rahmen abhebt, kracht es bei einer federverspannten Loslagerung halt zweimal. Das erste Mal, wenn die Federn auf Block gehen. Und das zweite Mal, wenn der Hilfsrahmen wieder aufs Fahrgestell fällt.

Längsfixierung gegen Schubkräfte beim Bremsen

Die wohl wichtigste Funktion des Zwischenrahmens ist, dass der Koffer auch beim Bremsen (oder meinetwegen auch beim Beschleunigen) an Ort und Stelle bleibt. Die Längskräfte sollen also sicher in den Fahrzeugrahmen eingeleitet werden.

Querfixierung gegen die Fliehkräfte bei schneller Kurvenfahrt

Bei schneller Kurvenfahrt hingegen gibt es wahrscheinlich praktisch keine Verwindung, so dass der Koffer nicht abhebt. Schließlich liegen das hintere Festlager und mindestens der kurvenäußere Längsträger aufgrund der Schwerkraft auf dem Fahrzeugrahmen auf. Vielmehr nimmt das kurveninnere Festlager Die Fliehkräfte auf Zug auf. Ich würde einmal vermuten, dass dadurch eher das kurveninnere Hinterrad abhebt als der Koffer (zumindest bis zum Fall 3). Um bei schnellen Kurvenfahrten kein Drehmoment auf das hintere Festlager wirken zu lassen, müssen natürlich die Halteplatten für die Quersicherung entsprechend dimensioniert werden.

Entkopplung des Koffers vom Fahrgestell bei Diagonalverwindung

Ohne Trennung des Koffers von dem weichen Fahrzeugrahmen würde es die Konstruktion des Aufbaus buchstäblich zerreißen. Der Koffer oder Shelter wurde so stark arbeiten, dass sich Risse bilden, die dann auf Wellblechpisten locker gerüttelt werden. Sinn des Hilfsrahmens ist also, den Fahrzeugrahmen relativ frei verwinden zu lassen und eine fast verwindungsfreie Unterlage für den Koffer zu schaffen.

Selbst die Montagerahmen gemäß den einschlägigen Aufbaurichtlinien lassen dem Fahrzeugrahmen meiner Meinung nach viel zu wenig Bewegungsfreiheit und gefährden damit den Koffer. Dabei sollte nicht übersehen werden, dass standardmäßig in einem LKW-Koffer nur irgendwelche Produkte auf Paletten und damit ohne starre Verbindung zum Koffer transportiert werden. Beim Expeditionsmobil sieht das anders aus. Ein hochwertig ausgebauter LKW-Koffer ist in der Regel extrem steif und verfügt über zahlreiche, teure Innenausbauten, die Verwindung überhaupt nicht vertragen. Plötzlich klemmen dann die Schranktüren, Verschraubungen reißen auf und es können Risse entstehen.

Daher sind sowohl die Aufbaurichtlinien (ARL) als auch die Lösungen professioneller Aufbauhersteller für „normale“ LKW-Koffer immer mit Vorsicht zu genießen. Hier geht es oft um das gefahrlose Befahren von Bordsteinen. Falls z. B. das Festlager (wie in der ansonsten sehr empfehlenswerten Zetros-Aufbaurichtlinie beschrieben) über der Hinterachse mit dem Fahrzeugrahmen verschraubt werden würde, entsteht im Hilfsrahmen bei größeren Diagonalverwindungen ein nicht unerhebliches Biegemoment über der Hinterachse. Dabei gehe ich davon aus, dass dieses Biegemoment eher von Zwischenrahmen als vom Fahrzeugrahmen aufgenommen wird. Ein weiteres Biegemoment würde entstehen, wenn bei einer Diagonalverwindung die vordere, abhebende Ecke des Hilfsrahmens mit zu starker Federkraft auf den Fahrzeugrahmen gezogen werden würde.

Regeln für die Konstruktion eines Zwischenrahmens am LKW bei Federlagerung

Es ist aus meiner Sicht zwingend erforderlich, die Festlager gemäß der Mercedes – Aufbaurichtlinie für LK/SK am hinteren Ende des LKW-Zwischenrahmens zu positionieren. Zwar könnte das Festlager auch ganz vorn positioniert werden, allerdings wird der Aufbau dann wahrscheinlich zu unruhig und die bei Expeditionsmobilen ohnehin bereits meist ausgereizte Vorderachse wird zu stark belastet – vor allem bei Pistenfahrten. Das sind aber meine persönlichen Konstruktionsgedanken für die Umsetzung bei meinem MB 1124 AF – noch dazu in Verbindung mit einem sehr seltenen Koffer mit integrierter Wippe – also ist alles natürlich ohne Gewähr. Ich denke aber, das es auf folgende Regeln ankommt.

  • Entscheidend für einen möglichst verwindungsfreien Zwischenrahmen ist bei einer Federlagerung der vordere freie Federweg. Wie groß der sein sollte, kann nur am konkreten Fahrzeug bei vollkommen gelösten vorderen Lagern ermittelt werden.
  • Die Vorspannung sollte nur relativ schwach eingestellt werden, um nicht zusätzliche Kräfte in den Hilfsrahmen einzuleiten. Auch hier kann man sich im Fahrbetrieb an den Optimalwert herantasten.
  • Die vordere seitliche Führung sollte ausreichend dimensioniert werden, weil hier erhebliche Querkräfte aufgefangen werden müssen.
  • Längskräfte (zum Beispiel beim Bremsen) werden über das hintere Festlager (Schublager) aufgenommen.

Hier geht es zu den Verwindungsmessungen mit Ermittlung des Mindestfederweges.

Alle Beiträge zum Zwischenrahmen für LKW bei meinem MB 1124 AF

1. Kofferlagerung im Bestand
2. Analyse der Aufbaurichtlinien
3. Grundlagen für die Planung von Zwischenrahmen für LKW
4. Messung der Verwindung und Bestimmung der Federwege
5. Konstruktion und Bau des Hilfsrahmens
6. Erfahrungen mit der Federlagerung und Verbesserungsmöglichkeiten

Käufer neuer oder gebrauchter Expeditionsmobile sollten sich zudem damit befassen, wie man Fehler der Aufbaulagerung erkennt.

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2 Antworten

  1. Ronald B. sagt:

    Vielen Dank für das Teilen der Untersuchungsergebnisse und Erfahrungen mit dem Zwischenrahmen. Ich habe lange gesucht und im Internet kaum etwas vergleichbares gefunden. Das hilft mir sehr beim Aufbau meines Expeditionsmobils.

  2. Karl sagt:

    Guten Abend, ihr 7 Globetrotters,

    ich bin immer wieder begeistert von den vielen schönen Reiseberichten. Vor allem gefällt mir die Mischung mit Technikthemen. Gerade das Thema der Lagerung der Wohnkabine ist für mich doch ziemlich neu. Ich hoffe, auch selbst einmal mit meinem fahrzeug fertig zu werden.

    Karl

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