Noch ganz am Anfang

  • Ich habe einen riesen Respekt davor dass die Kiste zu schwer wird. Das macht mir echt Sorgen. Bei einem Plattengewicht von rund 6kg/m2 (30mm GFK, mehr wird es nicht) schneide ich z.B. für das Fenster rechts (Dometic S4, Scharnierfenster zum Aufklappen, 700x550) rund 2.3kg aus der Platte, das Fenster hat dann 7.4kg, dazu Kleber, die Vanglas-Scheibe, dann sind wir bei 7-8kg Zusatzgewicht, beim Dachfester von Outbound eher 10kg. Über den Daumen gepeilt sind die geplanten drei Fenster rund 25kg mehr Gewicht. Unser Leben findet draussen statt, letztes Jahr waren wir 70 Nächte im Dachzelt unterwegs, und alles war draussen. Nun kommt die Kabine und tangiert etwas, dass für mich sehr wichtig ist, und das ist die Offroad-Fähigkeit. Sei es in Tiefsandpassagen, durch Rinnen, Flussbeete oder in steilen 4x4 Passagen, durch Bäume und Büsche hindurch, ich sehe mich jetzt schon fluchen. Und wir sind halt gerne auf solchen Tracks unterwegs. Deshalb z.B. keine Dusche an Bord, nur 55l Wassertank, 10L Abwassertank, 35L Kühlschrank aber eine vernünftige Matratze (auch so um 23kg) und ein Klo müssen sein. Ja, ich mache mir echt Sorgen dass die Kiste zu schwer ist, ich möchte Reisefertig mit dem gesamten Fahrzeug nicht über 2800kg, das bedeutet bei der aktuellen Ausgangslage (ohne normale Pritsche aber 120l Tank), dass alles hinten drauf nicht mehr als 650kg haben darf (Reisefertig mit der Befestigung/Unterfahrschutz und dem ganzen Material etc. etc.). Das Fahrzeug soll uns zwei Jahre durch Afrika "tragen", und ich sehe es jetzt schon kommen, die Kiste wiegt am Schluss 150kg zu viel. Das ist aus Sicht der Zulassung unkritisch, aber ich werde fluchen.

    Wenn wir auf solchen Tracks unterwegs sind ist es halt so, dass Zurückfahren oft einige Tage Umweg bedeutet, bleibst du irgendwo hängen kann es 3 bis 4 Tage dauern, bis einer kommt, und einen Notruf möchten wir nicht absetzen, Also Überwinden wir in der Regel das Hindernis, auch wenn es Stunden und viel Schaufeln bedeutet. Letztes Jahr haben wir nur einmal umdrehen müssen, weil der gesamte Talbereich komplett mit Bäumen und Erde zugedeckt war (Ugab-Tal Namibia). Ich freue mich auf den zusätzlichen Komfort, und wir haben es entschieden, wir gehen auf eine feste Behausung, weil zwei Jahre im Zelt geht einfach nicht, aber ja, jedes Gramm wird gezählt.

    Gruss

    Fredi

  • Ich wurde ja bereits auf das Thema "Fahrverhalten bei Gewicht ganz hinten" angesprochen. Dabei habe ich geantwortet, dass die Geräte, sofern sie sehr sauber mit der Kabine verbunden sind, mit allen anderen Teilen der Kabine zu einem System zusammengehören, dass dann fahrdynamisch als eine Zuladung (Gesamtkabine) mit dem Gesamtschwerpunkt in den drei Achsen gilt. Das ist jedoch nur ein Teil der Überlegungen. Ich habe dann im Forum etwas recherchiert, und fand viele Beiträge unter dem Suchbegriff "Festigkeit" aber keine unter den Begriffen "Impuls" und "dynamisch". Sollte ich einen Beitrag übersehen haben entschuldige ich mich hierfür. Ich war 12 Jahre Entwicklungsingenieur und Projektleiter in einer Firma, die "Flugzeugstausysteme" entwickelt, habe z.B. Rettungshubschrauber-Inneneinrichtungen inkl. Sitzen und Tragensysteme, Stausysteme für behördliche Einsätze z.B. auf Basis Zarges-Boxen, Tragensysteme für Verkehrsflugzeuge und allerlei Systeme wie grosse Bordküchen (z.B. A340) etc. entwickelt. Dazu kamen dann auch noch Projekte für Mercedes Maybach und AMG. Dabei war ich auch für die statische und dynamische Auslegung solcher Systeme verantwortlich, inkl. Tests auf den grossen dynamischen Testständen, wo wir die Sachen mit einem grossen Schlitten "gegen die Wand" geschossen haben. Ich erlaube mir deshalb einen Input und hoffe, dass ich als Neuling in diesem Forum niemanden verärgere.


    Der wichtigste Begriff ist wohl der Impuls. Er wird durch ein Kraft-Zeit-Diagramm beschrieben. Alle fahrzeugbezogenen Auf- und Einbauten werden nicht nur durch eine Kraft, sondern durch einen Impuls belastet, also ein Kraft in einer bestimmten Zeit und mit einer bestimmten Charakteristik.

    Fahre ich z.B. einen Betonklotz gegen einen grossen Gummipuffer erfährt er einen Impuls, der eher lang ist, fährt der gleiche Betonklotz gegen eine Betonwand ist der Aufprall kurz und heftig, der Impuls, also die beschriebene Fläche (grün) im Kraft-Zeit-Diagramm, bleibt aber derselbe, die Kraftspitze ist jedoch deutlich höher. Die Zeit, die ein Impuls hat wird in unseren Anwendungen durch den Weg gegeben, den z.B. der Betonklotz zurücklegen kann, je mehr Weg resp. Spiel desto länger wird der Impuls, wobei damit die Gefahr einhergeht, dass meine Struktur/System plötzlich "gefangen" wird, also in einen Anschlag oder den gespannten Gurt läuft, und damit die Impulscharakteristik im wahrsten Sinne des Wortes schlagartig wechselt.




    Verzurre ich also z.B. eine Staukiste auf einem glatten Dachträger sehr straff, übernimmt sie mehr vom harten Impuls des Schlages, z.B. weil ich hart in ein Schlagloch "einschlage", verzurre ich sie jedoch etwas lockerer, hat sie mehr Weg und damit mehr Zeit, der Impuls auf die Kiste wird eher lange sein, bis der Gurt straff wird, dann wechselt auch die Impulscharakteristik. Ein anderer umgangsprachlicher Begriff für den Impuls besagt, dass etwas "Wucht" hat. Im ersten Augenblick (und bei vielen Anwendungen) ist der lange Impuls der angenehmere, da die Kraftspitze ja nicht so hoch ist. Deshalb werden gewisse Strukturen flexibel gebaut, weil dies unteranderem die Kräfte senkt (und diese zum Beispiel auch besser verteilt, siehe Chassis).

    Nun führt aber genau diese Zeitdifferenz auch dazu, dass es Systeme regelrecht zerlegen kann, auch wenn sie statisch gerechnet über eine Xfache Reserve verfügen (Statisch entspricht dem Begriff Festigkeit = Widerstandskraft gegen Bruch).


    Wir haben ja nicht nur ein System, sondern mindestens zwei Systeme, erstens den fest verschrauben Dachträger auf dem Autodach und zweitens die angezurrte Box (Beispiel gilt auch für alle anderen Einbauten wie Kühlschrank etc.). Der leichte Dachträger übernimmt aufgrund seiner Befestigung den Impuls sofort, beschleunigt aufgrund seiner geringen Masse und damit auch Trägheit sehr schnell in die Kraftspitze, z.B. auf 15G (15x Eigengewicht resp. Erdanziehung), und "federt in die andere Richtung zurück. Just in diesem Moment läuft die Kiste in den Gurt, da die schwere Kiste aufgrund ihrer Massenträgheit und dem kleinen Weg, den sie machen kann, etwas länger brauchte, und nun laufen sich zwei Systeme entgegen, der Träger in die eine Richtung, die Kiste in die andere und wenn nun der Gurt nicht Gummipuffer sondern so richtig schön stabil ist zerlegt es das System. Ich habe bei solchen Tests gesehen, dass sehr gut gebaute Systeme regelrecht "explodiert" sind. Uns hat es hierbei Strukturen zerlegt, die auf 8fache Festigkeit ausgelegt waren, nur weil mehrere Systeme beteiligt waren, oft ein sehr leichtes Stausystem und ein schweres Gerät (oder Mensch) im System. Eine für unsere Anwendung im Kabinenbau sehr typische Konfiguration.


    Auf die Anwendung im Fahrzeug heisst das, dass ein sehr leichtes System das mit einem sehr schweren verbunden wird, im dynamischen Belastungsfall, und das ist ja der Normalfall, enorme Kräfte erfahren kann, weil diese Systeme den Impuls unterschiedlich "erleben" und im schlechtesten Fall entgegenlaufen.

    Diese Erkenntnis kann ich sehr gut umsetzen, z.B. in dem ich die Zargesbox in die möglichen Belastungsrichtungen anschlage. Wir haben eine grosse Zarges-Kiste auf dem 16g Teststand mit Zuladung in die Wand geschossen, die nur unten an der eingerollten Lippe der Box in eine Führung eingeschoben und vorne angeschlagen war. Kein Gurt darüber, gar nichts, da ist also eine 40kg schwere Kiste mit 16g dynamisch eingeschlagen und nichts ist passiert. Ein satter Auffahrunfall erzeugt übrigens deutlich höhere G-Lasten, aber das Schlagloch hätte die Kiste klaglos überstanden. Das schwere Material in der Kiste war in einem harten Schaumstoff gefasst. Keiner hätte gedacht dass die leichte Alukiste das überlebt! Das hat sie jedoch mit Bravour!


    Aus fahrdynamischer Sicht ist es so, dass ich immer versuche, das Material so fest wie möglich mit dem Untergrund resp. dem Fahrzeug zu verbinden, deshalb ist z.B. meine Ladebrücke mit einem Gummi/Kunstoffüberzug ausstattet, und wenn ich nun Staukisten, Kühlbox etc. verzurre können diese durch die hohe Reibung unmittelbar die Kraft übernehmen/einleiten. Der Zurrgurt halt sie nur nieder und sorgt damit für Reibung. Auch bei Absetzkabinen wird ja eine Kunststoffmatte zwischen Kabine und ladebrücke eingelegt. Schlage in die Box auf meinem Dach nach vorne an oder lege einen Antirutschbelag zwischen Träger und Box löse ich das Problem sehr schnell. Damit schaffe ich aber auch Systeme, die einen kurzen heftigen Impuls erleben, und die Befestigung muss dementsprechend ausgelegt sein.


    Sehr leichte Staustrukuren mit sehr schweren Beladungen sind aus dynamischer Sicht immer eine Herausforderung, und es ist noch wichtiger, die Krafte "anszuschlagen" oder möglichst nahe an einer grösseren starken Struktur (Boden/Wand) einzuleiten. Damit verhindere ich entgegenlaufende Systeme aufgrund von Zeitdifferenzen. Der zweite Weg ist die leichte Struktur ebenfalls zu "verlangsamen", z.B. in dem ich Puffer einsetze. Ich erlaube damit der leichteren Struktur sich gleich wie die schwere zu Bewegen, insbesondere wenn sie sehr sauber und fest mit dieser schweren "Ladung" verbunden ist. Damit habe ich dann wieder ein Impuls-System, dass die Kraft z.B. über die Befestiung absetzen kann. So kann dann die Flexibilität meines Stausystems mir durchaus helfen, die Kraftspitze zu senken, aber das System darf dann nirgends auflaufen, braucht also Bewegungsfreiraum.


    Ich hoffe damit einen Beitrag in diesem Forum zu geben, und den Begriff Impuls anschaulich erklärt zu haben.

    Gruss

    Fredi

  • Danke dir für deine ausführliche Herleitung zum Thema Impulsbelastung.


    Ich meinte ehr was anderes: Auswirkung der Lastverteilung auf die Fahrdynamik. (bei gleichen Gesamtgewicht und gleichem Schwerpunkt.

    Stelle dir den Vergleich vor von Kühlschrank und Wassertank (je 50kg angenommen) positioniert genau auf der Hinterachse oder Kühlschrank 1,5m hinter der HA und der Wassertank 1,5m vor der HA. Und die Hinterachse ist der Drehpunkt wenn du durch eine Bodenwelle fährst oder in einen Kreisverkehr und wieder heraus. Mit den Massen am längeren Hebel hast du ein deutlich anderes Fahrverhalten als bei der konzentrierten Masse in der Mitte.

    Gruß, Holger


  • Hallo Holger

    ich setze ja die Kräfte der Box als Ganzes über die sechs Befestigungspunkte in den Amarok ab. Wenn ich nun 50% des Gewichtes ganz vorne und 50% des Gewichtes ganz hinten auf meiner stabilen Platte (Box) habe ist dies 100% des Gewichtes in der Mitte gleichzusetzen, solange die Struktur diese Massen auch "statisch" sauber festhält, Das Gesamtgewicht und sein Schwerpunkt wird in das Chassis eingeleitet.

    Die obigen Anmerkungen habe ich geschrieben, da das Moment, wie du richtig anmerkst, auf die Zuladung ganz im Heck deutlich höher ist. Dies ist aber der Impuls den der Kühlschrank erfährt, und nicht das Fahrzeug..

    Ich versuche bei meinem Projekt beides, den Schwerpunkt dort zu haben, wo ich ihn will, und dies auch unter Zuhilfenahme von "Gegengewicht" ganz im Heck, und gleichzeitig möchte ich dafür sorgen, dass der Kühlschrank ganz hinten nicht die Küche zerlegt. Deshalb habe ich schon im ersten Post zum Thema geschrieben ich rechne mal, dachte dann aber bereits an die Küche.

    Verzeihe mir das ich mich ab und zu im Thema verliere, das ist so meine Art, triggert mich ein Begriff oder eine Frage beginnt das bereits leicht debile Gehirn hochzufahren.

    Gruss

    Fredi

  • Früher hatten viele Fahrzeuge Front- und Hecküberhang. Das macht heute keine Firma mehr, den diese Überhänge entwickeln eine gewisse Dynamik!

    Bei Fahrten im schweren Gelände oder z.B. Wüstendurchquerung habe ich immer alles Schwere ganz nach vorne gepackt. Lieber die VA etwas "überladen", bevor ich die Ladung weiter hinten habe.

    Du fährst und übersiehst eine Welle oder einen "Schlafenden Polizisten", dann bekommt deine VA mächtig was zum Arbeiten, taucht aber hinter der Welle ab. In diesem Moment geht die HA über die Welle. Vorne taucht der Wagen in die Federung und hinten bekommt er mächtig Auftrieb. Da kommst du dir vor wie eine Rodeo-Reiter. Die Frage ist dann, bleibst du im Sattel?


    Genug und zurück zum Thema.


    Gruß Nunmachmal

    Ich habe viel aus meinen Fehlern gelernt, ich glaube ich mache noch einen.

  • Fahrdynamisch liegt die Ideale Gewichtsverteilung beim Fahrzeugen zwischen 50:50 (vorne/hinten) bis 40:60 . Gemäss Aufbaurichtlinie ist der minimale Wert beim Amarok auf der VA bei 38.8%, ansonsten ist die Lenkbarkeit beeinträchtigt. Zudem gibt es eine Abhängigkeit von Hinter- zu Vorderachsbelastung (siehe Diagramm Aufbaurichtlinie Seite 37, Abb.2). Auf meinen Amarok bezogen heisst dies also, dass ich die maximale Achslast vorne versuche auszunutzen (1300kg von max. 1340kg) und dann auf der Hinterachse bei 40:60 auf max. 1950kg (Aufgelastet) gehen dürfte. Wird mein Projekt wie geplant bei 1500kg (Gesamt 2.8t) liegen ist die Verteilung 46:54, was sehr gut wäre, bei hinten 1600kg (gesamt 2.9t) liegt die Verteilung bei 45:55, auch gut. Und auch die Tiefsandpassagen kann ich mit 1bar so fahren. Hinten Auflasten und dann viel draufpacken für mich keine Lösung. Übrigens hängen bei moderneren Fahrzeugen alle Helferlein (ESP etc.) an diesen Parametern.

    Gruss

    Fredi

  • Das Gewicht am richtigen Ort ist die Devise

  • Hoi Fredi


    Sehr schöne Abhandlung zum Thema Schwerpunkt und Überhang hast Du da geschrieben!

    Endlich mal einer der derselben Meinung ist wie ich: Bei einem stabilen Teil zählen allein der Schwerpunkt und die Befestigung!

    Und nicht wie weit das hinterste Teil hinter die Hinterachse reicht.

    Ich bau ja auch eine knapp 2,9m lange Kabine auf einen 1,5er Pickup (wobei mein Kabinchen aktuell mangels Bauplatz in Einzelteilen in der Garage neben dem GTV6 rumliegt), siehe hier (klick mich) und da gabs natürlich auch schon diverse Gespräche und Anmerkungen zu dem Thema.

  • Hallo zusammen,


    das ist alles logisch wenn man das so liest. Also, wie sich was verhält wenn es so und so fest gemacht ist.


    Jetzt stellt sich mir aber die Frage warum mein Vario sich mit leerem Frischwassertank ( 300Liter ) und dem Motorroller hinten auf dem Heckträger schlechter fährt als mit vollem Frischwassertank und keinem Motorroller hinten drauf. Der Frischwassertank liegt genau hinter der Hinterachse und hat voll 300Liter also 300Kg und der Roller steht ca. 2m hinter der Hinterachse und hat dagegen schlappe 170Kg.

    Leerer Tank und Roller fährst sich nicht schlecht aber man merkt das am Heck gerissen wird.

    Ich behaupte jetzt, ohne Fachwissen sondern nur aus der Erfahrung, das es nicht egal ist wo was sitzt Hautpsache der Schwerpunkt stimmt.

    Bei beiden Fahrsituationen war übrigens der 240Liter fassende Dieseltank, welcher nahe der Vorderachse sitzt, fast ganz voll.


    Gruß Christopher


    PS. aus der Absetzkabinen Zeit weiß ich das Gewicht weit hinten einfach nicht gut ist.

    Mercedes Vario 816 mit Holzkoffer

  • Hoi Christopher


    Du schreibst es ja selbst!
    Leerer Frischwassertank über der Hinterachse und Roller 2m hinter der Hinterachse ergibt einen weiter hinten liegenden Schwerpunkt als voller Frischwassertank über der Hinterachse und kein Roller 2m hinter der Hinterachse...

    Du beweist mit der Aussage doch ganz genau dass es auf den Schwerpunkt ankommt!

  • Jain! Wie ich geschrieben habe, trifft die Energie bei Fahrbahnwellen nicht das Fahrzeug am Schwerpunkt, sondern an den Achsen und das nacheinander. Daher sind Lasten außerhalb der Achsen zu vermeiden.

    Auf europäischen Asphaltstraßen mag das mit dem (einen) Schwerpunkt stimmen.

    Aber ich lasse gerne jeden seine Erfahrungen machen. Ich bin 2x durch die Sahara gefahren und habe mich über ein vom Schwerpunkt optimal beladenes Fahrzeug geärgert und alles hinter die Vorderachse gepackt.


    Gruß Nunmachmal

    Ich habe viel aus meinen Fehlern gelernt, ich glaube ich mache noch einen.

  • Jain! Wie ich geschrieben habe, trifft die Energie bei Fahrbahnwellen nicht das Fahrzeug am Schwerpunkt, sondern an den Achsen und das nacheinander. Daher sind Lasten außerhalb der Achsen zu vermeiden.

    Auf europäischen Asphaltstraßen mag das mit dem (einen) Schwerpunkt stimmen.

    Aber ich lasse gerne jeden seine Erfahrungen machen. Ich bin 2x durch die Sahara gefahren und habe mich über ein vom Schwerpunkt optimal beladenes Fahrzeug geärgert und alles hinter die Vorderachse gepackt.


    Gruß Nunmachmal

    Dein Ansatz, das ganze auf eine Achse zu reduzieren ist richtig, bei einfachen Simulationen spricht man sogar vom Viertelfahrzeug, also die Simulation auf ein Rad. Anbei zwei gute Video's, das erste beim Überfahren eines Hindernisses. Dieser Fall ist zumeist unkritisch, die Feder speichert die Energie und im Nachgang entlädt sie sich noch oben. Dabei ist mein gesamter Aufbau die Last. Ich habe übrigens nicht vor Gewicht nach hinten zu packen sondern mein Gewicht genau über die Achse zu kriegen, in dem ich mein Gewicht im Koffer (im Video der rote Block) richtig verteile.

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    Das was ich persönlich eher erlebe ist die Anregung durch eine Frequenz, das heisst durch die Buckelpiste wird das Fahrzeug aufgeschaukelt. Dies hat stark mit dem Federsystem und der Eigenfrequenz des Gesamtsystems zu tun, die ich dann wieder über die Art und "Härte" des Feder/Dämpfersystems regulieren kann.


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    Erhöhe ich zum Beispiel auf der Buckelpiste das Tempo auf 70km/h, erhöhe ich auch die Frequenz und kann damit aus dem kritischen Bereich herauskommen, der meinen Aufbau anregt. Klar gehe ich damit auch andere Risiken ein.


    Gruss

    Fredi

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