Von Wagenhebern

Text: Klaus J. Eßer (G4/S26)

Aufbocken ohne bleibende Schäden zu verursachen

Selbsttragende Karosserie

Wer diese Wagenhebernummer sieht, bekommt natürlich Gänsehaut am Knie, aber die sagt nix davon, was das Auto davon hält. Hier eine sehr stark vereinfachte Einführung in die Überlegungen (und Zwänge) bei der Auslegung einer selbsttragenden Karosse

Damit ein Gegenstand Kraft übertragen (aufnehmen) kann, muss er sich verformen! Wäre er unendlich steif (spröde), würde er bei der geringsten Belastung (Eigengewicht) brechen. Wer es nicht glaubt, male ein Seil und setze einen Spatz drauf. Dann zeichne er das Kräftedreieck aus Zug(Spann)- und Gewichtskraft…, dämmert es? (Die Zugkraft würde unendlich, und die macht alles kaputt!)
Bis zu einer bestimmten Last federn (fast) alle Werkstoffe. Über dieser Last verformen sie sich dauerhaft (plastisch).
In jeder dauerfesten Konstruktion darf die Last diese Grenze nicht überschreiten!
Plastische Verformung (Verbiegung, Verzug) muss man unter allen Umständen vermeiden, sonst wird (ist) das Ding krumm!

Zunächst wird ein Konstrukteur die möglichen Betriebslasten abschätzen und dann geeigneten Werkstoff und eine clevere Gestaltung wählen, die unter Betriebslast nur elastisch federt. Werkstoffkennwerte und Gestaltungsregeln gibt es in Folianten und Datenbanken, Programme helfen dabei, fast automatisch tolle Konstruktionen zu machen…, wenn da nicht die Betriebslasten wären, womit muss man rechnen?

Wagenheber - punktuelle Belastung

Im einfachsten Fall steht das Auto rum und muss nur sein Eigengewicht plus Zuladung tragen. Jeder Student kann mit jedem Programm die Strukturteile eines Cabrios so dimensionieren, dass sich das Ding dabei garantiert nicht (nur unmerklich wenig, s.o.) verbiegt. Nun steigert man die Gemeinheit und baut diagonal zwei Räder ab. Die Kräfte verdoppeln sich nun an den nicht entlasteten Ecken. Jeder bessere Student kann mit einem etwas besseren Programm dafür sorgen, dass das Auto bei Entlastung zurückfedert. Damit es auch wirklich so ist, verdoppeln wir zur Sicherheit noch mal alle Werte und schicken das Auto auf die Straße. Die Fuhre steht alsbald mit hängenden Ohren wieder auf dem Hof. O.k., der Fahrer ist ein Wüstling, aber der olle Moritz mit dem sanften Gasfuß kommt auch mit hängenden Türen.

Watt nu?

Der Student hat das Auto nur für statische (ruhende) Lasten ausgelegt. Er hat übersehen, dass im Betrieb dynamische Last zu verkraften ist, die ein Vielfaches der statischen (Gewichts-)Kräfte ausmacht. Häh? Vielfaches, wie viel? Antwort kommt auch hier aus dem Rechner, mit dem man problemlos an jedem Punkt des Autos (seiner Masse) wüste Rüttelbewegungen angreifen lässt und das Ding mit den resultierenden Kräften virtuell windelweich prügelt. Das gleiche Programm sagt auch noch, wo und wie man die Struktur verstärken muss, damit absolut keine plastische Verformung (Ermüdung) auftritt. Schön, nun haben wir ein dauerfestes Auto, aber das Ding ist unbezahlbar und lahm, weil es bleischwer ist.

Nun, das geschah alles vor mehr als dreißig Jahren, man darf sehr wohl rechnen, aber man musste auch Prototypen bauen, damit fahren und messen, welche dynamischen Kräfte wirklich auftreten. Das sind so 256 Messwerte, die man während einer Runde Nürburgring (oder der Bordsteinorgie) ständig erfasst.

Shake me Baby! (Riesenbaby W140)

Jo, das ist nicht ganz ohne und auch nicht preiswert (man sieht aber sofort, dass diese Lasten sehr viel höher als die statischen Kräfte sein können). Auf diese (riesige!) Datenmenge lässt man ein Programm los, das sich nur die wirklich nötigen Lasten raussucht. Nun haben wir realistische Verhältnisse! Mit denen rüttelt man wieder an der virtuellen Struktur, und siehe da, das Auto wird auf einmal leicht und bezahlbar. Und weil man der Sache nicht traut, baut man einen neuen abgespeckten Prototyp, schnallt ihn auf den Prüfstand im Labor und rappelt mit mindestens 12 Hydrozylindern (Hydropuls) wieder so dran wie zuvor gemessen (Versuchsfahrer mit verbundenen Augen können dann im Labor sagen, über welche Sprunghügel sie gerade gerappelt werden…). Dabei kommen (fast) alle Schwächen der Karosse (und des Programms) ans Licht (der Risse und Dauerbrüche). Das sieht dann so aus: Was auch kommt, ist ein wunderbar optimiertes Auto, das die Sanften und Wüsten dieser Welt erträgt. Nur über die übelsten Bahnübergänge schüttelt es sich aus Höflichkeit, damit sein Fahrer sich erinnert, womit er unterwegs ist. Ja, den Wagenheber kann es zwar nicht leiden, aber seine tragende Struktur nimmt ihn genau so gelassen wie den einseitig angesetzten Hydrohund (mit Holz- oder Gummizwischenlage). Solche (sanften) statischen Lasten sind gegen die Betriebslasten, für die es dimensioniert wurde, Kinderkram. Natürlich kann man den R129 mit Dummheit verbiegen, aber mit der nötigen Menge läuft man in Mitteleuropa nicht mehr frei rum… ;-))

Zurück zu unserem Aufbocker.

Der darf tatsächlich das Auto (unseren R129) mit dem Wagenheber einseitig hoch heben, bis beide Räder frei sind. Schlau ist das allerdings nicht, denn die Punktlast am Wagenheber ist schon erheblich und führt gerne zu Mikrorissen im (alten) Lack. Und solche Mikrorisse sehen dann nach einiger Zeit so aus: