Funktionsprinzip Federlagerung

[JRHeld]

Hallo zusammen,
Ich will keine hunderttausendste diskussion über Federlagerungen oder Lagerungen im allgemeinen aufmachen.
Ich als Maschinenbauingenieur habe mir nur eine Frage gestellt auf die ich keine eindeutige Antwort zur Hand habe, weswegen ich sie hier dem wehrten Forum auch einmal unterbreiten will.

Welche Funktion haben eigendlich die Komponenten einer Federlagerung,
beziehungsweise welchem Funktionsprinzip folgt die "Federgelagerte" Lagerstelle einer Federlagerung?
- Bolzen
- Feder
- Konsole

Ist es eine Verliersicherung für den Koffer?
bei der die Feder nur dazu dient, dass der Bolzen nicht klappert?

Ist es eine Einschnittige verbindung bei der der Bolzen auf Scherung beansprucht werden soll, sodenn die Konsolen denn gerade aufeinander aufliegen?
(Die Führung des Aufbaus auf dem Rahmen gegen seitlilches verrutschen ist ja in der Regel mittels "zusätzlicher" Laschen gelöst.

Gewöhnlich begrenzt die Federlagerung wie weit der Aufbau abheben kann...
Soll das so? Oder ist das nur ein nebeneffekt?

Letztlich sehe ich in dieser Verbindung, außer über die Scherung des Bolzens bei aufliegenden Konsolen, keine wirkliche möglichkeit der Lastabtragung.
Nun gut, auf Zug noch, wenn die Feder auf Blocklänge gedrückt wird, aber ich würde meinen, dass dies kein Betriebszustand ist, welcher Gewünscht ist...

Habe ich irgendetwas total übersehen?

Gruß
Jakob

[Ulf H]

... Federlagerung besteht ja immer auch aus Festlager(n) an einem Kofferende ... der Koffer ist also mit dem Festlager ausreichend schubfest mit dem Fahrgestell verbunden ...

... die üblicherweise vorne angeordnete Federlagerung (und so sind auch vorne und hinten im weiteren Text zu verstehen) ermöglicht es dem Koffer vom Rahmen abzuheben ...
- Verliersicherung ?!!!? im Prinzip ja, wobei die erst zum Tragen kommt, wenn die eigenliche schubfeste Lagerung am hinteren Kofferende kaputt ist ...
- im bestimmungsgemässen Zustand hält das vordere Federlager den Koffer nicht ... neben der Hauptführung durch die Laschen kann der Bolzen auch Führungsaufgaben übernehmen ...
- Ausfederungsbegrenzung ist nur dann gewünscht, wenn die Laschen so kurz sind, dass die über den Rahmen springen würden, wenn der Federweg nicht begrenzt wäre ...

Gruss Ulf

[JRHeld]

Moin,
das es ein weiteres Festlager zu diesem "fragwürdigen" Federlagerungspunkt gibt / geben muss ist klar,
auch das über dieses alle Lasten abgetragen werden (müssen)...

Deswegen beziehe ich mich in meiner Frage auch explizit auf den Lagerpunkt mit Bolzen und Feder und seine Bauelemente...

Letztlich bestätigst Du ja was ich postulierte, der Bolzen mit der Feder kann eigentlich nix...
Was ist also seine Daseinsberechtigung?
nur die Abhebebegrenzung?

Gruß
Jakob

[Ulf H]

... der Bolzen ist der Hosenträger zum Gürtel ... ich kannte ein Fahrzeug das auch oft und heftig im Gelände unterwegs war, das vorne schlicht und einfach keine Lagerung hatte, keine Laschen, keine Bolzen, nix ...

Gruss Ulf

[Jarky]

Hallo Jakob,

wir teilen uns nicht nur den Namen, sondern auch die Berufsbezeichnung.
Da ich erst letzte Woche meinen Aufbau mit Federlagerung montiert habe, musste ich mich zwangsläufig auch mit diesem Thema beschäftigen.

Grundsätzlich dient die Federlagerung der statischen Entkopplung der vorderen Aufbaulagerung von dem Rahmen. Das ist nicht nur notwendig um einen statisch bestimmten Zustand zu erreichen, sondern auch um die Kräfte, welche durch das Fahrwerk in den Rahmen des Fahrzeugs geleitet werden, nicht über den Aufbau abzuführen (der nicht dafür ausgelegt ist).

Grundsätzlich kann man das an diesem Modell gut veranschaulichen.





Die Bewegung in X-Richtung wird durch das schubfeste Lager (meistens hinten) aufgenommen

Die Bewegung in Y-Richtung wird je nach Schwerpunktlage von dem Festlager (hinten) und teilweise von den Bolzen (Scher- bzw. bei Geländefahrt auch Biegebelastung) der vorderen Lagerung aufgenommen (oder von Zusatzlaschen, falls vorhanden).

Die Bewegung in Z-Richtung wird nach unten hin von den Konsolen aufgenommen. Nach oben hin dienen die Federn als statische Entkopplung und begrenzen die, in den Aufbaurahmen eingeleiteten, Kräfte. Erst wenn die Federung auf den Endanschlag läuft, wird die Kraft voll auf den Aufbaurahmen geleitet (was nicht passieren sollte).

Die Rotation des Aufbaus um Z wird ebenfalls vom Festlager unterbunden. Nur die Rotation des Aufbaus um die Y und X- Achse (fixiertes Fahrzeug) ist problematisch. Auch hier ist ein "abheben" der Loslagerung von den Konsolen zur Begrenzung der Kraft mittels der Federn notwendig, damit der Aufbau nicht direkt in den Kraftfluss kommt.
Bei dem Hauptfall (Rahmentorsion durch Verschränkung um die X-Achse) kann man davon ausgehen, dass die Hauptlast an der Loslagerung durch die Konsole fließt, auf der der Aufbau aufliegt, da auf der gegenüberliegenden Seite durch die Bolzen-Feder-Kombination nur eine Zuglast umgesetzt werden kann.


Je nach Federvorspannung ergibt sich dadurch ein eher weiches oder starreres System.
An meiner Lagerung habe ich vor, die Federvorspannung der Situation anzupassen (Gelände oder Straßenfahrt) und zudem mit weiteren Fangblechen das Festlager zu entlasten (Abfangen der Bewegungen in X und Y Richtung über seitliche Laschen)


Viele Grüße

Jakob

[ud68]

dem schließe ich mich an.
Platt gesprochen: macht, dass der Koffer nach dem Abheben verlässlich seine Ausgangsposition wiederfindet.
Udo

[JRHeld]

Hallo Jakob,
bleibt also abermals auch anhand Deiner Ausführungen festzuhalten:
Trägt der Bolzen durch Scherung in der Lochlaibung, bildet er ein statisch überbestimmtes Systehm mit Fangblechen und Festlager (am Heck)
dieser Belastungszustand kann zum Beispiel durch Gierbewegungen/beschleunigungen um Z entstehen.
Belastungen in beiden Z Richtungen sind letzlich also Anschlag der Feder und aufliegen auf dem Rahmen... Lastspitzen in dieser Richtung sind nur durch "Sprungkuppen" zu erzeugen.
Torsion um x: gesetzt der Annahme, dass die Feder solange sie nicht auf Block gespannt ist keine relevanten Kräfte überträgt, hebt eben eine Seite ab und die andere liegt auf => die Verbindungselemente haben keine Last aufzunehmen...

Grundsätzlich dient die Federlagerung der statischen Entkopplung der vorderen Aufbaulagerung von dem Rahmen. Das ist nicht nur notwendig um einen statisch bestimmten Zustand zu erreichen, sondern auch um die Kräfte, welche durch das Fahrwerk in den Rahmen des Fahrzeugs geleitet werden, nicht über den Aufbau abzuführen (der nicht dafür ausgelegt ist).

Das es um die Entkopplung von Rahmenverformung zum Aufbau geht ist schon klar!!!

Um einen statisch bestimmten Zustand zu erreichen muss ich den Lagerpunkt eigendlich weglassen,
da durch die feste Verschraubung am Heck statische Bestimmtheit bereits gewährleistet ist...

Daher rührt ja letztelich mein Hinterfragen der funktion dieser Verbindungselemente an diesem und generell dieses Lagerpunktes.

An meiner Lagerung habe ich vor, die Federvorspannung der Situation anzupassen (Gelände oder Straßenfahrt) und zudem mit weiteren Fangblechen das Festlager zu entlasten (Abfangen der Bewegungen in X und Y Richtung über seitliche Laschen)

Darüber hatte ichauch scon mal nachgedacht.
das könnte sich bequem und gut mit Luftbälgen umsetzen lassen.

Gruß
Jakob

p.s. Udo, das machen Führungslaschen aber auch...

[Ulf H]

... ich kenne keine Federlagerung, die für Strassenfahrt gedämpft oder stillgesetzt werden musst ... bei Dreipunktlagerungen dagegen kommt das häufiger vor ...

... nicht dass hier mal wieder eine Lösung für ein nicht vorhandenes Problem gesucht wird ...

... beim Hano ist die Federlagerung mit recht weichen Federn ausgeführt ... nach schneller Kurvenfahrt fällt der Koffer vorne deutlich hörbar auf den Rahmen zurück ... dafür gleitet er jetzt im Gerlände von Verschränkung zu Verschränkung statt wie mit den fast federwegsfreien Gummimetallagern zu bocken und zu ächtzen ...

Gruss Ulf

[Jarky]

Hallo Jakob,

die statische Überbestimmung durch die Kombination aus Laschen und Bolzen ist meiner Meinung nach nur in Ausnahmefällen als Annahme zulässig. Viel mehr entlastet man durch das Anbringen von Laschen die Bolzen in der Scher- und/oder Biegebelastung bei entsprechenden Fahrsituationen. Das kommt daher, dass der Bolzen in seinem Durchgangsloch ein entsprechend großes Spiel haben muss damit dieser überhaupt die angenommene Kreisbewegung der aufbauseitigen Halterungen um das Drehzentrum beschreiben kann. Daher ist die ausschließliche Verwendung von Bolzen für mich technisch nicht zufriedenstellend - weshalb ich mich für die Laschen entschieden habe.

Und über die Kuppen, die dafür sorgen, dass meine Federlagerung auf Anschlag geht, möchte ich wirklich nicht so schnell fahren -> Es haben nämlich nur 2 von 6 sitzen Sicherheitsgurte montiert

Bezüglich des Weglassens eines Lagerpunkts hatte ich schon über ein mittig angebrachtes Kugelgelenk nachgedacht, nur wird dieses in den anderen Belastungsfällen (Biegung des Fahrzeugrahmens um Y beispielsweise) eventuell überbelastet.

Und was die Vorspannung für Straßen angeht bin ich mittlerweile eher bei Pneumatik angekommen. Allerdings ist der Kosten-Nutzen-Faktor so schlecht, dass ich das ganze vermutlich nie detaillierter planen oder umsetzen werde...


VG
Jakob

[Mark86]

Eigentlich ist das gar keine Federlagerung, es wird hier nur so bezeichnet.
Der Hilfsrahmen ist im Grunde genommen schubfest durch die hinteren Befestigungen mit dem Rahmen verbunden und vorne liegt er technisch gesehen eigentlich lose auf, vor dem seitlichen Herunterrutschen bewahren ihn idr. Führungsschienen. Eine Federlagerung, also auf Federn gelagert gibt es im Grunde bei dem System überhaupt nicht, so gesehen ist m.E. auch die Bezeichnung nicht wirklich richtig.

In der Höhe, damit er nicht aus den seitlichen Führungsschienen heraus springen kann, ist er durch die Bolzen begrenzt.

Die Federn haben da eigentlich erst einmal gar nichts mit zu tun.
Wofür die nun da sind, ist von Konstruktion zu Konstruktion unterschiedlich. Bei manchen sind die dazu da, schön aus zu sehen, bei Ulf damit die Bolzen nicht klappern und bei mir sind sie so stark vorgespannt, dass sie das Fahrzeug im normalen Fahrbetrieb stabilisieren in dem sie den Hilfsrahmen auf das Fahrgestell ziehen und erst ab einer vordefinierten Last ab 250kg anfangen, den Bewegungsraum frei zu geben. Dass sie natürlich irgendwann auf Block gehen und dann Ende der Bewegung ist, ist ein Nebeneffekt, der sich genau so mit einer kürzeren Bolzeneinstellung realisieren ließe...