Berechnung Lager + Federn federgelagerter Rahmen

[OpaDeutz]

Guten Abend,

bitte um Informationen zu folgenden Fragen, zum Bau eines federgelagerten Hilfs- bzw. Zwischenrahmens.

Rahmenlänge 4,50 Meter
mit 4 Federn und einem Festlager auf jeder Seite
Die Federlänge berechnet man ja wohl nach der gemessenen Verschränkung, aber:

1) gibt es eine Formel mit der man die Federkraft/Druckkraft der Federn berechnen kann?

Das Festlager sollte wohl Chassis und Hilfsrahmen vollständig abdecken, aber:

2) wie ermittelt man die notwendige Länge des Festlagers bzw. der Stahlplatte, gibt es da eine Formel?

3) Wie ermittelt man die Stärke also die Dicke der Stahlplatten, die man als Festlager verbaut?

Vielen lieben Dank!

[OpaDeutz]

Zu meinen Fragen habe ich noch keine konkrete Formeln gefunden,
aber vielleicht für die Leser von Interesse, dieser Beitrag.
Faustformel für Federlänge 5cm je Aufbaulänge
Quelle: https://7globetrotters.de/1124-expediti ... fbaulaenge

Interessant das auf der Seite auch thematisiert wird, dass viele Federwege zu kurz sein sollen.
Bei einer Aufbaulänge von 4 bis 5 Metern dürften die meisten Expeditionsmobile betroffen sein und Federwege von mindestens 20 cm haben, aber wie ist es in der Praxis bei Euch?

Aufbaulänge zu Federlänge?
Dicke Festlagers?
Federkraft zu Gewicht des Aufbaus?

[Ulf H]

... wirksame Federlänge 15 cm gelten als Goldstandard ...

... ich habe Federn, die ich mit meinem Körpergewicht gerade so zusammendruecken kann und bin damit ueber Jahrzehnte an zwei Fahrzeugen sehr gut gefahren ...

Gruss Ulf

[burkhard]

Du kannst dich an dem orientieren, was in den Aufbaurichtlinien der Hersteller steht. Bei Scania ist die Ausführung des Festlagers (Seite 25) und der Federn (Seite 16) ganz gut beschrieben. Für eine "echte" Federlagerung können die Federn länger sein als in dem Dokument von Scania vorgeschlagen.

https://til.scania.com/groups/bwd/docum ... 058_02.pdf

[Ulf H]

... am Hano Ventilfedern vom OM 352 ... am Deutz Gabelfedern vom Simson Mopet ... erstere waren halt da und haben sich bewährt ... letztere gabs guenstig an der Stelle wo der Umbau stattfand ...

Gruss Ulf

[OpaDeutz]

Danke Ulf,
Danke Burkhard,
für Eure Hinweise. Die Richtlinie von Scania ist deutlich verständlicher als die von Mercedes, zumindest für den Laien.
LG

[OpaDeutz]

Hier habe ich noch einen Beitrag gefunden, der Hilft die Federkraft zu berechnen:

viewtopic.php?f=33&t=62786&hilit=federkraft#p596609

[Buclarisa]

... am Hano Ventilfedern vom OM 352 ... am Deutz Gabelfedern vom Simson Mopet ... erstere waren halt da und haben sich bewährt ... letztere gabs guenstig an der Stelle wo der Umbau stattfand ...

Gruss Ulf

Hallo Ulf Dein Gedächtnis lässt nach, wirst Du alt? Es sind Federbeinfedern von MZ.

[Ulf H]

Hmmm, auch das kann sein ... ein Ostmopet wars jedenfallz ...

Gruss Ulf

[dibbelinch]

Meine Laienmeinung dazu:

Ich frage mich, warum ich die Federn gross berechnen soll. Was tun die denn, wenn der Rahmen verschränkt? Sie setzen die Gewindestangen /Schrauben, die als Hubbegrenzung dienen, unter Spannung. Aber den Aufbau wieder "herunterziehen" wie manchmal beschrieben wird?? Da müssten die ganz anders dimensioniert sein.
Wie Ulf geschrieben hat: Die werkseitig verbauten Federn konnte er mit seinem Körpergewicht etwas zusammendrücken. Nun unterstelle ich Ulf mal weniger als 120kg Körpermasse (ich mag mich da irren ) . Dem stehen auf der einen Seite die (normalerdeise) mehrere Tonnen an Gewicht des Aufbaus gegenüber. Auf der anderen Seite die Federkräfte des Fahrzeugrahmens aus zwei 4mm starken, mit mehreren Traversen verbundenen U-Profilen. Mit anderen Worten: Die Kräfte der beiden Schraubenfedern der Federlagerung merkt man gegenüber diesen Kräften doch gar nicht! Der Aufbau kommt rein durch die Schwerkraft wieder auf den Rahmen herunter.

Meiner Meinung nach ist der einzige Sinn dieser Federn, dass die langen Schrauben immer schön unter Spannung sind, und nicht klappern oder (schlimmer!) sich verkanten können.

Ich hatte damals auch längere Schrauben eingesetzt, um auf die 150mm Hub zu kommen. Die Federn habe ich so ausgesucht:
- Innendurchmesser und Drahtdurchmesser dere originalen Federn gemessen
- Bei Händlern verfügbare Federn mit ähnlichen Werten und der Wunschlänge gesucht.

Gruss, Ulf

[Konstrukteur]

Hmmm, auch das kann sein ... ein Ostmopet wars jedenfallz ...

Gruss Ulf

Hallo Ulf,
eine MZ war aber kein Mopet, die Simson dagegen schon.

Gruß Uwe

[Dieselsurfer]

Ich hab Simson (S50/51) Federn drin. Klappt auch gut, seit 180.000km...

[clyde]

Meiner Meinung nach ist der einzige Sinn dieser Federn, dass die langen Schrauben immer schön unter Spannung sind, und nicht klappern oder (schlimmer!) sich verkanten können.

Man kann's nicht oft genug sagen. Aber es wird immer wieder so ein Bohei um diese dusseligen Federn gemacht.

Gruß Oliver

[Ulf H]

... Mopet ist fuer mich jedes motorisierte Zweirad ...

Gruss Ulf

[OpaDeutz]

Moin

und vielen Dank für Eure unterschiedlichen Meinungsbilder

Zusammenfassend nach meinen Recherchen kann ich drei Varianten zusammenfassen:

1) Hauptsache das ist ne Feder, die man dann vielleicht mit rund 80 bis 120 KG runterdrücken kann.

2) Formel 1: Gesamtgewicht (Zwischenrahmen, Wohnkoffer, Innenausbau) minus 1/3 (für Festlager) = REST DURCH ANZAHL DER LOSLAGER (4)
1/3 für Festlager | 1/3 je Loslager (wenn man zwei Stück je Seite hat) = Last für Feder (ggf. noch Höhe Zwischenrahmen und Geschwindigkeit LKW berücksichtigen)

3) Formel 2: Gesamtgewicht (Zwischenrahmen, Wohnkoffer, Innenausbau) ) minus 1/3 (für Festlager) = REST DURCH ANZAHL DER LOSLAGER JE SEITE (2)
1/3 für Festlager | 1/3 je Loslager (wenn man zwei Stück je Seite hat) = Last für Feder (ggf. noch Höhe Zwischenrahmen und Geschwindigkeit LKW berücksichtigen)

Basierend auf 3 habe ich bei Gutekunst nachgefragt, Ergebnis sie hätten keine Federn für die Federkraft (Endgewicht: 2,3 - 2,8 t / 3 Lager)

Natürlich kann man jetzt sagen, das ist alles egal, die Gewindestangen M14/M16 10.9 oder M16 8.8/10.9 werden das schon halten. Das könnte man aber auch bei anderen Sachen sagen, warum sollte man eine Schraube auf Festlager mit einer bestimmten Anzahl von NM anziehen, einfach festziehen und gut. Man muss sich dann aber auch fragen, wofür gibt es solche Werte die speziell berechnet werden...

Bei 2) Formel 1 würde man bei einem Endgewicht Endgewicht: 2,3 - 2,8 t, sagen wir mal 2,5t MINUS 1/3 (Festlager) 833 KG = REST1667 / 4 Loslager (Federn) = 416,75 KG
Bei 3) Formel 2 würde man bei einem Endgewicht Endgewicht: 2,3 - 2,8 t, sagen wir mal 2,5t MINUS 1/3 (Festlager) 833 KG = REST1667 / 2 Loslager (Federn je Seite) = 833 KG
Da Gutekunst keine Federn liefern kann, scheint 3) Formel 2 also nicht die gängige Variante zu sein. Bei 2) Formel 1 kämen wir auf rund 400 KG je Loslager, dies liegt in dem Bereichen, die ich - meine ich zumindest - hier und dort auch mal häufiger gelesen habe, sprich irgendwo zwischen 150 und 400 KG.

[Ulf H]

1. reicht erprobtermassen ...
Mach halt 2. wenn du damit gluecklicher wirst, Federn sind ja erhältlich und einen stabilen Koffer wirds nicht schnell zerstören ...
Lass den Scheiss mit 3., es gibt ja noch nicht mal Material dazu ...

Gruss Ulf

[OpaDeutz]

Hallo Ulf,
es geht nicht darum mich glücklich zu machen,
sondern Hilfesuchenden hier einen Leitfaden an die Hand zu geben, damit sie diverse Aspekte selbstständig abwägen können.

[Ulf H]

... dann boheit gerne alleine weiter und veröffentlich Formeln, welche eine wissenschaftliche Herangehensweise und Genauigkeit suggerieren, aber eben zu völlig praxisfremden Werten fuehren ...

... mir reicht es, nach 1. dimensioniert zu haben auf den Rat einiger Schrauberkollegen (Mitforisten wurden die erst deutlich später) und damit Jahrzehnte und zigtausend km gut gefahren zu sein ...

Gruss Ulf

[OpaDeutz]

Ulf, danke für den füllenden Beitrag.
Wenn es so viele Erfahrungswerte - nach Deiner Formel ich kann die Feder mit meinem Körpergewicht runterdrücken - gibt, warum können wir anhand dieser Daten die Formel nicht näher ableiten?

[lura]

Hallo Ulf,
es geht nicht darum mich glücklich zu machen,
sondern Hilfesuchenden hier einen Leitfaden an die Hand zu geben, damit sie diverse Aspekte selbstständig abwägen können.

Das wird nicht klappen, einen hilfesuchenden mit weniger als 3 Seiten Text zum Fachmann zu machen, dazu sind fast alle Themen im Leben zu komplex. Das hilft auch dieses kompetente Forum nicht.

Gutekunst hat Federn für fast alle Lastklassen bis über 1000kg maximale Federkraft hinaus. Dann hast Du noch nicht richtig geschaut.
Die dynamischen Lasten bei Fahrzeugen liegen deutlich über dem Gewicht, daher ist das Thema eben komplex.
Wenn du eine Formel brauchst, frage gerne einfach den Prüfer, der den Koffer dann eintragen soll oder auch gerne den Fachmann, der den Hilfsrahmen baut.
Erfahrungswerte wirst Du, weil eben Erfahrungswerte, für alle 3 Varianten bekommen, wobei ich für mich aus Sicherheitsgründen eher zu Variante 3 tendiere.
Entscheiden musst Du das aber alleine, es wird hier keiner für etwas die Nase hinhalten, was ein anderer baut.

[Ulf H]

... wil sich nicht jeder Erfahrungswert mathematisch herleiten lässt ... und warum sollte ich etwas hinterfragen, was ja erwisenermassen funktioniert ... mit "meinen weichen Federn" hab ich noch keine Kofferlagerung kaputt bekommen ... mit zu harten Federn sehr wohl ... Silentblocks / Gummimetallager am Hanomag mit wenigen mm Federweg sind abgerissen und die damals verbauten harten Federn am Deutz haben fuer verdammt lange Risse in der Kofferlagerung gesorgt ...

Gruss Ulf

[Mark86]

Die Kraft der Federn muss man natürlich in den Hilfsrahmen mit einberechnen und den so bauen, dass er die Belastung aushält.

[Philena]

Also ich als Laie denke mir doch: Der Sinn einer Federlagerung ist doch, dass sich der Hauptrahmen im Gelände verwinden kann und der Hilfsrahmen selbiges eben bitte tunlichst unterlassen soll. Warum sollte ich dann mit starken Federn wieder Kräfte einleiten, die den Hauptrahmen gerade und den Hilfsrahmen krumm drücken? Ergibt für mich keinen Sinn. Durch die Gewindestangen wird sichergestellt, dass sich die ganze Geschichte nicht unendlich auseinanderbewegen kann, sondern da irgendwann eben ein Stopp eingebaut ist. Und damit die Gewindestangen da nicht lose rumklappern und sich dabei womöglich noch kaputtreiben, baut man eben irgendwelche Federn dazwischen. Ende der Wissenschaft, soweit ich das verstehe.

[Mark86]

Genau so sieht es eigentlich aus.

[madnessracer]

So sehe ich das auch

LG Bernd

[OliverM]

Also ich als Laie denke mir doch: Der Sinn einer Federlagerung ist doch, dass sich der Hauptrahmen im Gelände verwinden kann und der Hilfsrahmen selbiges eben bitte tunlichst unterlassen soll. Warum sollte ich dann mit starken Federn wieder Kräfte einleiten, die den Hauptrahmen gerade und den Hilfsrahmen krumm drücken? Ergibt für mich keinen Sinn. Durch die Gewindestangen wird sichergestellt, dass sich die ganze Geschichte nicht unendlich auseinanderbewegen kann, sondern da irgendwann eben ein Stopp eingebaut ist. Und damit die Gewindestangen da nicht lose rumklappern und sich dabei womöglich noch kaputtreiben, baut man eben irgendwelche Federn dazwischen. Ende der Wissenschaft, soweit ich das verstehe.

Nein,
selbstverständlich muss das Rad jeden Tag neu erfunden und/oder zerredet werden.

Gruß

Oliver

[clyde]

Es mag zwar funktionieren, wenn man irgendwelche Federn nimmt, welche die Schrauben am Klappern hindern.
Das stellt aber beratungsresistente Bedenkenträger oder Richtlinienreiter nicht zufrieden.

Gruß
Oliver

[OpaDeutz]

Nochmal eine Frage, wie sieht es eigentlich mit dem TÜV aus...

gibt es da eine Prüfanforderung an die Federn oder ist dem Prüfer das egal, ob die Feder 120 oder 800 KG abfedern kann, Hauptsache die Gewindestange ist ausreichend dimensioniert?

[Mark86]

Die meisten Prüfer interessieren sich dafür eher wenig...
Grundsätzlich ist die Anbindung des Montagerahmens gemäß Aufbaurichtlinien vor zu nehmen.
Abweichungen sind nur mittels Freigabe des Fahrzeugherstellers oder Einzelabnahme möglich.
Da steht aber bei den meisten Fahrzeugherstellern / Modellen nichts von solchen hier verbreiteten Federlagerungen drinnen...

Wenn du es Richtlinienkonform bauen willst, bau nach Aufbaurichtlinien. Wenn die Abnahme n Problem ist, dann kannst du den Koffer ja einfach festschrauben (gemäß Richtlinien, ggfls. mit Tellerfedern) und dann kannst du nach der Abnahme deine Federn und Gewindestangen rein machen.

[OpaDeutz]

Hallo Marc86,
vielen Dank für die Teilung Deiner Erfahrungen.

Gerade gesehen bei Scania steht z.B. als Federrate / "Federkonstante von 140-145 N/mm"
Danach kann man sich bei den Federherstellern entsprechend die Daten raus suchen, sprich Gewindestange M16 und Federrate ab 140:

Zusammenfassend darf man sagen, dass es bei diesen Daten entweder hohe Belastungen gibt oder sehr kurze Federwege, Beispiele:
Gewicht/Kraft 967,228 FN - 6,87 mm Federweg - Federrate 140,806
Gewicht/Kraft 4065,739 FN - 27,44 mm Federweg - Federrate 148,182
Gewicht/Kraft 1557,304 FN - 10,47 mm Federweg - Federrate 148,802

Das dürfte erklären, weshalb professionelle Aufbauhersteller meist nur sehr kurze Federwege haben.