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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