ᐅ Konstruktion und Bau von LKW-Hilfsrahmen mit Federlagerung

Jeder Allrad-LKW und erst recht jedes Expeditionsmobil benötigt im Gelände eine Entkopplung des Koffers vom Fahrgestell durch einen Hilfsrahmen am LKW. Nachdem durch Messungen an einem Allrad-Fahrgestell (MB 1019) ein minimaler Federweg von 15 cm ermittelt wurde, werden nachfolgend die Konstruktionszeichnungen für den Hilfsrahmen an meinem MB 1124 AF Expeditionsmobil dargestellt. Natürlich gemäß den Aufbaurichtlinien von Mercedes. Und mit Fotos von der Umsetzung.

Hilfsrahmen: Konstruktion für ein Expeditionsmobil

Auch an meinem LKW wird gemäß der Aufbaurichtlinie von Mercedes ein schubfestes Festlager am hinteren Ende des Hilfsrahmens und damit hinter der Hinterachse montiert. Dieses Schublager übernimmt als Festlager die Längsfixierung des Montagerahmens.

Meine Konstruktionszeichnung zeigt dieses Festlager des Hilfsrahmens (3) links am Ende des Fahrzeuges zwischen der hinteren Federaufnahme und dem Schlussquerträger. Da der Koffer bei mir selbsttragend ist und über einen eigenen Montagerahmen verfügt, steht der Koffer über den Hilfsrahmen über. Letztlich befindet sich die Federverspannung (2) da, wo am Rahmen Platz ist. Dies ist bei mir auf der rechten Seite zwischen der vorderen Federaufnahme der Hinterachse und dem seitlichen Lager. Dafür sitzt die Seitenführung (1) zwischen den Achsen am vorderen Ende des Hilfsrahmens.

Konstruktion Hilfsrahmen LKW - Expeditionsmobil: Seitenansicht des Zwischenrahmens (rot)

Hilfsrahmen am LKW – Expeditionsmobil: Konstruktion mit Seitenansicht des Zwischenrahmens (rot)

Koffer und Hilfsrahmen von unten gesehen

Die nächste Zeichnung zeigt meinen spezifischen Koffer von unten (grau) mit dem dazwischen geschobenen Hilfsrahmen am LKW (rot). Dieser Montagerahmen oder auch Zwischenrahmen war am LKW erforderlich, um den Koffer anzuheben und mehr Platz zwischen den Rädern und dem Koffer zu schaffen. Gleichzeitig wurde so auch nochmals die Trennung des Koffers vom LKW-Fahrgestell verbessert.

Hierzu ist anzumerken, dass mein Koffer original über eine Wippe verfügt, die in meinem sehr speziellen Fall jedoch im Normalbetrieb deaktiviert wird. Aufgrund des selbsttragenden Koffers konnte der Zwischenrahmen mit durch jeweils zwei diagonal angeordnete Obergurte und Untergurte versteifte U-Profilen ausgeführt werden. Somit bleibt der Rahmen leicht und schmal.

Option des Hilfsrahmens unter dem selbst tragenden Koffer

Konstruktion des Hilfsrahmens unter dem selbst tragenden Koffer des LKW

Nun ging es mir ja vor allem um die Höherlegung des Koffers mit integriertem Hilfsrahmen. Der Hilfsrahmen unter einem normalen Koffer sollte auf alle Fälle mit Kastenprofilen geschweißt werden. Die C-Profile sind einfach zu weich und geben einem normalen GFK Koffer viel zu wenig Stabilität.

Wenn ein GfK-Koffer, Holzkohle oder Shelter (Zeppelin, Dornier oder ähnliche) auf dem LKW-Rahmen montiert werden soll, müsste der Zwischenrahmen zudem anders als bei meinem Koffer weiter auskragen. Gegebenenfalls auch nur im Bereich der Containerlocks.

Bau des Hilfsrahmens in der LKW-Werkstatt

Und so sieht der Hilfsrahmen meines Mercedes LK dann in echt aus – es fehlt nur noch die Lackierung. Hier im Bild liegt der Hilfsrahmen auf dem Kopf. Hinten oben im Foto ist das hintere Ende des Zwischenrahmens mit den beiden Halterungen für das Festlager zu sehen. Gut zu erkennen sind die beiden seitlichen Aufnahmen für die Federn. Wegen der unterschiedlichen Einbausituation sind die Federaufnahmen versetzt.

Fertiger Hilfsrahmen für die Federlagerung

Fast fertiger Hilfsrahmen für die Federlagerung auf dem LKW

Das nächste Foto zeigt noch einmal ein Detail des hinteren Festlagers meines Hilfsrahmens. Mit diesem Festlager wird der Zwischenrahmen sicher auf dem LKW-Rahmen fixiert. Zudem werden mit diesem Festlager die längs wirkenden Schubkräfte aufgenommen. Hier im Foto liegt der Zwischenrahmen immer noch verkehrt herum. Unten ist eine Konsole (auch Schwalbe genannt) zu sehen. Daran wird später der Koffer verschraubt. Das überstehende Blech (im Foto oben) mit den 6 Bohrungen wird mit dem LKW-Rahmen fest verschraubt. Das Foto vom Zwischenrahmen ist übrigens eine Woche vor Gesamtfertigstellung des Expeditionsmobils MB 1124 und Urlaubsstart entstanden…

Hinteres Festlager mit angeschweißter Schwalbe als Konsole für die Kofferbefestigung auf dem LKW

Hinteres Festlager mit angeschweißter Schwalbe als Konsole für die Kofferbefestigung auf dem LKW

Funktion und Positionierung der Federn am Hilfsrahmen LKW

Weiterhin habe ich mir auch Gedanken über die konstruktiven Details zur Federlagerung bei einer Rahmenbreite von 85 cm (Mercedes LK Doka) gemacht und das Problem zeichnerisch veranschaulicht.

Den Federweg habe ich dabei festgelegt auf 15 cm. Dies entspricht einer maximalen Diagonalverwindung von ca. 50 cm. Dabei werden die Federn von Gewindestangen fixiert. Dadurch wird auch ein nachträgliches Nachstellen der Vorspannung ermöglicht. Weiterhin zeigt die Zeichnung, wie sich sich eine Diagonalverwindung von 50 cm mit einem maximalen Federweg von 15 cm bei einem 3 m langen Zwischenrahmen auswirkt.

Konstruktion Hilfsrahmen LKW - Expeditionsmobil: Schnitt auf Höhe der Federlagerung

Konstruktion Hilfsrahmen LKW – Expeditionsmobil: Schnitt auf Höhe der Federlagerung

Den gesamten notwendigen Federweg am Hilfsrahmen realisiere ich mit je 2 Druckfedern oben und unten. Gezeichnet und eingebaut sind oben jeweils eine Druckfeder D-382 (Maximalkraft 1.778 N; Länge unbelastet: 135 mm / auf Block 75 mm) und unten jeweils eine Druckfeder D-384 (Maximalkraft 1.791 N; Länge unbelastet: 280 mm / auf Block 147 mm). Die Druckfedern habe ich bei Gutekunst mit ihren spezifischen Kennwerten ausgewählt und bestellt. Das Foto zeigt die rechte Fahrzeugseite mit den beiden unbelasteten Federn.

Federlager am Zwischenrahmen zwischen Federn und Tank (vorn rechts)

Federlager am Zwischenrahmen zwischen Federn und Tank (vorn rechts)

Aufnahme der Querkräfte mit einer an den Kippwinkel angepassten Querführung

Auf die Seitenführungen wirken erhebliche Querkräfte, weil der Hilfsrahmen und der LKW-Fahrzeugrahmen gegeneinander kippen. Das Problem lässt sich meines Erachtens nur mit etwa 10° gebogenen Seitenführungen lösen. Diese Führungen stabilisieren den Hilfsrahmen auf der aufliegenden Seite seitlich. Weiterhin ist gewährleistet, dass der Hilfsrahmen mit dem Koffer nach dem Abheben wieder sicher auf den Hauptrahmen geführt wird. Hingegen bedingen die meist verbauten, senkrechten Führungslaschen ein Drehmoment auf das hintere Festlager, das nicht gewünscht sein kann.

Konstruktion Hilfsrahmen am LKW - Expeditionsmobil: Aufnahme der Querkräfte

Konstruktion Hilfsrahmen am LKW – Expeditionsmobil: Aufnahme der Querkräfte

Eingebaut sehen die Seitenführungen des Hilfsrahmens dann wie auf dem nächsten Foto aus. Nunmehr sind die Seitenführungen des Zwischenrahmens mit dem LKW-Rahmen verschraubt. Dabei entspricht die überstehende Länge am Zwischenrahmen etwa dem maximalen Federweg an dieser Stelle. Rechts unterhalb ist der 500-l-Dieseltank des LKW zu erkennen. Darüber liegt der schwarze Abwassertank.

Hilfsrahmen am LKW: Seitenführung des Zwischenrahmens eines Allrad-LKW‘s

Hilfsrahmen am LKW: Seitenführung des Zwischenrahmens eines Allrad-LKW‘s

Konstruktion des vorderen Loslagers bei russischen Gelände LKWs

Die schrägen seitlichen Führungslaschen am Hilfsrahmen sind Standard bei russischen Gelände-LKWs. Ihr könnt euch ja mal die diesbezügliche Vorstellung der hölzernen Pritschenlagerung des ZIL-131 anschauen.

Befestigung Pritsche LKW ZIL-131 Zwischenrahmen Konstruktion Loslager vorn

Befestigung Pritsche LKW ZIL-131 Zwischenrahmen Konstruktion Loslager vorn

Abnahme des Hilfsrahmens

Konstruktion und Bau des Zwischenrahmens erfolgten unter den Augen des für meine LKW-Werkstatt zuständigen Prüfingenieurs (a.a.S.). Derselbe hat dann auch die Abnahme und Eintragung des Hilfsrahmens problemlos durchgeführt. Letztlich war es ja auch der Prüfingenieur, der mich rechtzeitig auf den zu geringen Abstand zwischen Reifen und Koffer hingewiesen und so den Zwischenrahmen ins Spiel gebracht hat.

Ermahnungen

Dies ist eine Hobbyseite und keine offizielle Information eines Fahrzeugherstellers. Auch wenn es hier mehr Informationen und Details als in einer durchschnittlichen Aufbaurichtlinie gibt, sind alle Angaben und Details natürlich ohne Gewähr. Somit solltet ihr vor allem die spezifischen Besonderheiten meines Fahrzeugs beachten. Und dabei vor allem den seltenen, original ohne Hilfsrahmen verbauten Koffer mit integriertem, massiven Montagerahmen und Wippe.

Bei mir ging es mit dem Hilfsrahmen vor allem um die Höherlegung. Für den normalen Zwischenrahmen solltet ihr auf alle Fälle Kastenprofile mit auskragenden Tragarmen verwenden. C-Profile sind als alleiniger Hilfsrahmen ungeeignet. Ein Hilfsrahmen aus C Profilen verwindet sich nämlich mit dem Fahrzeug. Das schützt den LKW-Rahmen, aber nicht den Koffer. Nun habe ich ja gegen das Verwinden die kreuzweisen Obergurte und Untergurte am Hilfsrahmen verbaut. Aber Kastenprofile wären auch nicht aufwendiger gewesen.

Und hier geht’s weiter zu den Erfahrungen im Betrieb mit Verschränkungsfotos.

Alle Beiträge zum Zwischenrahmen

1. Kofferlagerung im Original
2. Analyse der Mercedes-Aufbaurichtlinien
3. Grundlagen für den Zwischenrahmen
4. Messung der Verwindung und Bemessung der Federlagerung
5. Konstruktion und Bau des Hilfsrahmens
6. Erfahrungen und Verbesserungsmöglichkeiten
7. Kosten für den Zwischenrahmen

Weiterhin sollten sich Käufer neuer oder gebrauchter Expeditionsmobile mit der Frage befassen, wie man Hilfsrahmen anschaut und Fehler der Aufbaulagerung erkennt.

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12 Antworten

  1. Barny sagt:

    Hi. Ich habe nur eine kurze Frage: Habt ihr den Rahmen noch lackiert? Oder wie funktioniert der Rostschutz?

    Barny

  2. Wilhelm sagt:

    Eine Frage zu Deinem 1124.
    Wieso hast Du zwischen Fahrerhaus und Koffer einen Abstand von 120 mm gelassen?
    Laut Datenblatt sind 80 mm angegeben.

    • Tom sagt:

      Dein Einwand ist absolut korrekt. In meinen Plänen steht 120mm. Vor Ort entschieden habe ich dann, die Schwalben für den Koffer so anzuschweißen, dass der Abstand zwischen Koffer und Fahrerhaus nur 80 mm beträgt. Und dann hab ich natürlich die Pläne für den Zwischenrahmen nicht geändert. Schlamperei.

  3. Alex sagt:

    Hallo Tom ein tolles Projekt!
    Ich habe einen 1017 den ich gerade aufbaue.
    Wie ich sehe hat dein Zwischenrahmen eine Höhe von “nur” 90mm (relativ flach) wie viel Platz hast Du zwischen Koffer und Reifen (und wenn die Achse auf einer Seite maximal einfedert?)?
    Hat dein Koffer unten noch Querversträbungen die nochmal nach oben aufbauen?
    Grüße Alex

    • Tom sagt:

      Den Abstand zwischen Koffer und Reifen kann ich nicht mehr nachmessen, da wir mittlerweile Bus fahren. Aber ja, der Koffer selber hat auch noch einen Montagerahmen mit integrierter Wippe. Der ist bestimmt nochmal 15-20 cm hoch. Aber wie gesagt, ich kann nicht mehr nachmessen. Mit Radausschnitten jedenfalls wäre der LKW wesentlich flacher geworden, was immer gut ist.

  4. Pascal sagt:

    Hallo Tom
    Hoffe alles klar.
    Wollte mal wissen wie dein Hilfsrahmen und die Federlagerung waren.
    Halt noch immer alles oder was würdest du anders machen

  5. Thomas sagt:

    Hallo. Eine Frage zu Deiner Federauswahl und eine zu Deiner “Wegannahme”.
    Du hast bei 2 Federn in Summe auf jeder Seite ca. 3600 N – also in etwa 370 kg Haltekraft.
    Was in etwa würdest Du bei einer 5,60 m langen, 2,50 m breiten und 2,30 hohen Kabine in Sandwichbauweise (2mmGFK, 45 mm PU , 8 mm Sperrholz) auf einem Zwischenrahmen aus U 160/60/6 als FN ansetzen. Bzw. wie lautete Deine Lastannahme für das Federpaket?
    Ich habe meinen MAN 13.290 mal auf eine Rampe gefahren – da mir die Stapler für einen Aushebeversuch fehlen -. Bin einseitig mit der Vorderachse 50 cm hochgefahren. Habe dann an der Feder einen Federweg von 10 cm messen können. Ausgelegt ist der Rahmen für 15 cm Federweg. Auf Deine ca. 28 cm – die notwendig wären – komme ich überhaupt nicht. Denke ich da irgendwie falsch ? Aber meinen 10 cm ist mir schon der Wellenbalg gerissen und ich hatte eine Querverschränkung oben an der Kabine von fast 45 cm.

    • Tom sagt:

      Die 50 cm Rad anheben vorne links entsprechen einer Diagonalverwindung von nur 25 cm. Das ist nicht viel und bringt jeder Bordstein. Da passiert schon im normalen Reiseverkehr wesentlich mehr. Hatte mal eine Reihe wechselnder Bodenwellen auf einer Strandzufahrt in Portugal. Ich dachte, mir schmeißt es den Bus um.

      Aber du machst das schon richtig. Ausprobieren, messen und danach die Lagerung anpassen. Das ist der beste Weg, einen für dich bzw. deinen LKW passenden Hilfsrahmen zu konstruieren.

      Für die Lastannahmen der Federn habe ich zugrunde gelegt, dass die Schrauben nicht klappern sollen.

  6. Thomas sagt:

    Hallo Tom. Danke für die Auskunft. Dies muss ja nicht veröffentlicht werden. Ich habe mir vor dem Bau meiner Kabine bei etlichen der bekannten Hersteller u.a. auch die Zwischenrahmen angeschaut. Den größten Federweg hatte Füss an einem seiner Mobile, aber meinte selber, dass es nicht angebracht wäre für Ottonormalverbraucher übe die 10 cm zu gehen. Wir hatten Ihm gesagt, dass wir die Probefahrt in Marokkos Dünen fahren würden. Alles was mir mehr als seine 10 cm hätten haben wollen, wäre nur ohne Garantie machbar gewesen. 🙁 Du siehst, wie weit die Meinungen da auseinander gehen. Ich habe bei mir jetzt die max. 16 cm Federweg vorgesehen. Was als Max-Verschränkung dann rechnerisch etwa 75 cm einseitige Aushebung wären – sprich 37,5 cm . Mehr traue ich mir nicht, wenn ich mir anschaue, wo mein Schwerpunkt dann hinwandert. Zu den federn nochmals: Es stimmt also, dass die Federn überhaupt nicht rechnerisch nachgewiesen werden müssen. Einzig das klappern sollen sie verhindern. Hatte ich schon mal gelesen.
    Noch einen schönen Sonntag – mit Familie. Und DANKE.

    • Tom sagt:

      Ach, deine Erfahrungen mit dem Hilfsrahmen von Füss kann man doch ruhig veröffentlichen. Ich finde, dass klare Aussagen von Herstellern immer gute Werbung sind. Leute, die wider besseres Wissen alles machen, was der Kunde will, sind mir suspekt. Vor allem auf diesem Gebiet.

      Und zu den Federn: Die Vorspannung kannst du ja einstellen. Ideal wäre wohl ein System, dass man schnell umstellen kann. Aber ich hatte ja quasi null Vorspannung und auch auf gebirgigen Straßen nie Probleme mit einem klappernden Koffer.

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