Verwindung von LKW-Rahmen und Bemessung der Federlagerung
Ermittlung einer Faustregel zur Dimensionierung der Federlagerung und zur Bestimmung des notwendigen Federwegs für Aufbauten auf Allrad-Expeditionsmobilen.
Messung der Verwindung an einem MB 1019 AF
Für die Dimensionierung der Federlagerung hat die „Arbeitsgruppe Federkraft“ (Danke, Jörg!) nach den theoretischen Vorüberlegungen einen Mercedes MB 1019 systematisch in 5-cm-Schritten in die Verwindung getrieben und dabei entsprechende Messwerte gesammelt.
Die nachfolgende Tabelle zeigt in den Spalten 5 bis 9 zunächst die Messergebnisse für die notwendige Bewegungsfreiheit eines Koffers von 240 cm Breite. Die angegebenen Höhen beziehen sich also auf die Außenkanten des provisorischen Hilfsrahmens mit einer Breite von 240 cm. Um den maximal erforderlichen Federweg ermitteln zu können, wurden diese Werte (Rahmenmitte plus 120 cm) in den Spalten 10-14 auf die etwaige Federnposition (Rahmenmitte plus 47,5 cm) umgerechnet werden (Strahlensatz: 120 : x = 47,5 : y mit x = gemessene Lageänderung außen und y = gesuchte Lageänderung an der Feder).
Die maximale Torsion und damit der mindestens erforderliche Federweg ergibt sich aus der Summe der Lageabweichungen der vorderen und hinteren Messpunkte von der Ruheposition (Spalte 4). Der Hilfsrahmen ist hinten auf beiden Rahmenseiten fixiert und liegt immer auf dem oberen Rahmenteil auf, also dort, wo das Vorderrad angehoben wird. Wird also das vordere rechte Rad angehoben, „taucht“ die linke vordere Feder unter dem Hilfsrahmen weg und nimmt durch den hinten fixierten Hilfsrahmen die Summe beider Lageänderungen in vorderer und hinterer Position auf.
Dimensionierung der Federlagerung
Bei einer Aufbaulänge von 450 cm und einer Diagonalverschränkung von 25 cm benötigt der vermessene MB 1019 AF demnach unter den gegebenen Messbedingungen einen maximalen Federweg von 10,9 cm (Spalte 15, Zeile 16), damit der Zwischenrahmen ohne Krafteinleitung frei abheben kann. Bei einer Übertragung und Fortschreibung der Maße auf andere Fahrgestelle und Aufbaulängen ist zu beachten, dass die Verwindung sicherlich nicht linear erfolgt.
Die Verwindung des LKW-Rahmens des MB 1019 (Mercedes NG) dürfte aber ziemlich ähnlich (wenn nicht identisch) zum MB 1017 sein. Und auch der Rahmen der LK-Baureihe von Mercedes sollte sich ähnlich verhalten (MB 917, MB 1117, MB 1120 oder – wie bei mir – einem MB 1124 AF). Wichtiger als der Typ dürfte die Art der Kabine (Einzelkabine, Fernfahrerhaus oder Doppelkabine) sowie die Lage des Festlagers sein. Aber die Länge der Doka geht letzlich über die Aufbaulänge in die Rechnung ein. Letztlich helfen nur eigene Messungen durch schrittweise Verschränkung des LKW’s und Messung der Verwindung am LKW-Rahmen.
Konstruktion Hilfsrahmen Expeditionsmobil: Bemessung der Federlagerung
Faustregel für die Federlagerung: 5 cm freier Federweg pro 1 m Aufbaulänge
Für eine Faustregel zur Bemessung der Federlagerung sind die vorstehenden Messergebnisse in der Zeile 16 natürlich idealisiert, da folgende Punkte unberücksichtigt geblieben sind:
- Die Messung erfolgte nur an einem einzigen Mercedes NG (MB 1019)
- Der Rahmen wird sich unter Last anders verwinden.
- Die allein schwerkraftbedingte Verwindung des Hilfsrahmens ist unberücksichtigt.
- Mess, Rechen- oder Denkfehler
Für Diagonalverwindungen von mehr als 25 cm wurden keine Messungen durchgeführt – hier bin ich also auf eine Prognose für den maximalen Federweg angewiesen, auch hier wieder ein linearer Verlauf unterstellt. Demnach sollte bei einer Diagonalverwindung von 50 cm (also 2 diagonale Räder jeweils um 50 cm angehoben) und einer Aufbaulänge von 450 cm mindestens 20 cm Federweg erforderlich sein.
Als Faustregel kann also gelten, dass für den Hilfsrahmen mit einer Federlagerung am Loslager pro 1 m Aufbaulänge 5 cm Bewegungsspielraum gegenüber dem Fahrzeugrahmen vorhanden sein sollte, um für das LKW-Fahrgestell eine freie Diagonalverwindung von 50 cm zuzulassen. Die Federn und dass Loslager müssten nicht unbedingt am Ende des Hilfsrahmens positioniert sein. Eine möglichst große Entfernung zum Festlager ist aber sinnvoll.
Bemessung der Federlagerung am LKW: Prognose der Verwindung
Rein theoretisch lässt sich die Funktion zur Bemessung der Federlagerung natürlich beliebig fortsetzen, praktisch ist dann aber ein Knoten im Rahmen. Aber wo die Grenzen liegen, will sicherlich keiner versuchen. Wenn ich mir aber die maximalen Federwege professioneller Aufbauhersteller mit maximalen Federwegen von 3 cm bei einer Aufbaulänge von 600 cm ansehe, kommen mir hier echte Zweifel.
Alle Beiträge zum Zwischenrahmen an meinem MB 1124 AF
1. Kofferlagerung im Bestand
2. Analyse der Aufbaurichtlinien von Mercedes
3. Grundlagen für die Planung des Zwischenrahmens
4. Messung der Verwindung und Bestimmung der Federwege
5. Konstruktion und Bau des Hilfsrahmens
6. Erfahrungen mit der Aufbaulagerung und Verbesserungsmöglichkeiten
7. Kosten für den Zwischenrahmen
Käufer neuer oder gebrauchter Expeditionsmobile sollten sich zudem damit befassen, wie man Fehler der Aufbaulagerung erkennt.
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Hallo Tom,
Deine hp ist eine schier unendliche Quell an Informationen und guten Tips – meinen Dank für all diese Arbeit vorab!
Wir planen kein Expeditionsmobil für Zentralafrika sondern eher ein „Schlechtwegefahrzeug“ auf Basis eines LNFZ Mitsubishi Fuso Canter 4×4, Radstand 3,865m. Euro 6 allen Unkenrufen zum Trotz ist fast schon „alternativlos“ da wir von Umweltzonen umgeben sind. Hauptreisegebiet Nordeuropa, ggf Kanada.
Die Auswahl und Auslegung des Zwischenrahmens nimmt in den Foren fast schon“religiöse“Züge an – die Verschränungsmessungen am MB habe ich so noch nirgends in vergleichbarer Weise gefunden um tatsächliche Fakten festzustellen!
Da ich (noch) keinen Fuso mein Eigen nennen kann, stellt sich die Frage, wie ich die erforderliche Auslegung des Zwischenrahmens vor Beauftragung fixieren kann? Wäre es over-engineert für ein deutlich leichteres FHZ einfach Deine Messreihen zu verwenden ? Sind die 5cm/m Aufbau als eine übertragbare Größe zu sehen? Offenbar ist dieser Wert in viele Forenbeiträge eingeflossen – bezogen auf einen Fuso habe ich aber leider keine Werte oder Aussagen finden können.
Ich würde mich freuen, wenn es hier Einschätzungen von Dir oder Erfahrungen anderen Nutzern dieser hp gäbe!
Mit freundlichen Grüßen
Florian
Messe für die richtige Dimensionierung der Federlagerung die Verwindung einfach selbst. Vorn links und hinten rechts einfach schrittweise die Räder anheben und messen. Und schon hast du eigene Werte. Ist eigentlich ganz einfach. Wenn du aber keinen Zugriff auf einen nackten Fuso hast, könnte man die freie Verwindung des Koffers auch anders vereinbaren. Hab mir hier schon mal Gedanken über eine belastbare Lastenheftdefinition gemacht.
Meine Erfahrung zur Verwindung vom Rahmen
Ich möchte den Beitrag von Florian ergänzen. Ein sehr gut recherchierter Artikel von Florian mit fundamentierten Gedanken und Schlussfolgerungen.
Florian weist in seinen Analysen immer darauf hin, dass sich seine Überlegungen auf einen spezifischen Rahmen beziehen. Ich war aber in meinen ersten Gedanken geneigt, die Messwerte pauschal anzuwenden. Danke, Danke nochmals für die Eingebung und den Hinweis, am eigenen Fahrzeug zu messen.
Zusammenfassung.. jedes Fahrzeug ist anders
Heute kann ich zusammenfassend sagen, es ist eine zwingende Notwendigkeit, eine eigene Messung, am einzelnen Fahrzeug vorzunehmen.
Eigentlich logisch, z.B. hat der eine Mercedes 1224 einen 4 mm Rahmen der andere 1224 (1424) einen 6 mm starken Rahmen. Das gleiche LKW- Modell hat bei dem einen, ein Radstand von 3600 und dem anderen von 4300mm. Bei dem einen, sind die Lastpunkte gleichmäßig verteilt, der andere hat eine erhöhte Hecklast. … Ein anderer hat die Seilwinde mit ihren Verstärkungen im Chassis belassen der andere nicht.
Pauschal, mm pro Kofferlänge
Die pauschale Aussage von einer notwendigen Rahmenabhebung von 50mm pro Meter Kofferlänge, kann wie im Beitrag von Florian, nur auf das im Beitrag vermessene Fahrzeug angewendet werden. Mein Fahrzeug z.B.: mit einem Achsabstand von 4300 mm, benötigt bei einer Kofferlänge von 6300, bei diagonal Verschränkung, nur 15mm/m Kofferlänge.
Festlegung der maximal zulässigen Abhebung des Hilfsrahnes vom Chassis
Die Festlegung der zulässigen Fahrzeug-Verschränkung ist genauso wichtig wie das notwendige Maß zu Abhebung des Hilfsrahmens vom Chassis.
Mit der Festlegung der zulässigen Fahrzeug-Verschränkung wird mittelbar die maximal zulässige Abhebung des Hilfsrahnes vom Chassis definiert. Mit anderen Worten, wann sollten die Federn in Block oder Anschlag gehen.
Denn erst wenn keine Abhebung des Hilfsrahmens vom Chassis möglich ist, kommt es zu einer Versteifung des Chassis und das jeweilige Rad wird (wenn Hilfsrahmen und Chassis steif genug ist) vom Boden abheben.
Für einen Unimog, ist sicherlich eine Diagonalverschränkung von 500mm (50 cm, beidseitig) keine Herausforderung. Für einen Mercedes SK ist nach meiner Einschätzung, bei einer Diagonalverschränkung von 250 mm Schluss. Bei dieser Höhe sind bei meinem Fahrzeug, die Parabelfedern längst im Anschlag und sind einer inneren unzulässigen Torsion ausgesetzt.
Sicherlich kann man mit anderen Hilfsrahmentypen geringere Kräfte in die Kabine bekommen, aber auch hier ist für die maximal zulässige diagonal Verschränkung das Fahrzeug Chassis entscheidend. … Ein Straßen LKW mit „schlecht Wege Fahrwerk „ wird kein Unimog werden und umgedreht.
Danke nochmal für den Beitrag von Florian, der die Grundlage für viele Anwender gelegt hat.
Enrico_Sudamerica
Okay, 10.000 Komentare sind kein Problem für meine kleine Webseite. Da kann ich ja munter weiter Fragen beantworten. Aber manchmal lerne ich einfach nur dazu, wenn es so wie hier wieder neue und interessante Einsichten gibt.
Hallo, schöne Dokumentation,
kurze – salopp vormulierte – Verständnisfrage zum Meßaufbau.
Du hast eine 240cm Dachlatte hinten am Festlager mit Schraubzwinge befestigt, eine 240cm Dachlatte vorne mit Schraubzwinge fixiert (bei 4500mm Aufbaulänge) und dann zwei Räder diagonal hochgebockt.
Die Meßwerte Im ersten Excel-Block beschreiben die Höhendifferenzen an den Ecken des imaginären 2400mm breiten Koffers.
(Diese Werte sind ja nur wichtig für dem freizuhaltenen Bauraum (in dem der Koffer „rumeiert“) über den Dieseltanks, Staukisten, usw., der gewährt werden muss, damit der Koffer (mit Hilfsrahmen) diese Anbauteile nicht von oben zerdeppert.)
Der ganz rechte Datenblock beschreibt die Korrektur (nach Strahlensatz, proportional) an der Einbaustelle am LKW-Leiterrahmen (hier 475mm von Rahmenmitte)?
Also sollte eine der beiden seitlich angebrachten Federn dort mind. noch 109mm freie Federlänge haben – nach einer „sinnvollen“ Vorspannung – bevor sie auf Block geht um den Aufbau (Schuhkarton) nicht zu tordieren?
Ich glaube ich habs verstanden :-))
So ungefähr ist es. Genau genommen müsste man den Test mit einem beladenen Lkw-Fahrgestell machen, insofern ist das alles noch ungenau. Dann hängt natürlich auch viel von der Steifigkeit des Koffers ab. Jedenfalls ist das Ziel, die Verdrehung des Rahmens vom Koffer fernzuhalten. Das muss eine gute Aufbaulagerung können.