Belegarbeit

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Ladetür „Hulk“ für Kleintransporter

Oliver Haertel

Stefan Beier

Studiengang Fahrzeugtechnik

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Studiengang

Fahrzeugtechnik

Ladetür „Hulk“ für Kleintransporter

Belegarbeit

Dozent: Prof. Dr. Werner Stedtnitz

Modul: Fahrzeugkonzepte

Semester: Master FZT WS 12/13

Bearbeiter: Oliver Haertel (s0527441)

Stefan Beier (s0528168)

Abgabedatum: 08.05.2013

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Inhalt

1 Einleitung..............................................................................3

2 Aufgabenstellung/Ziel .............................................................3

3 Marktanalyse/Stand der Technik ..............................................4

4 Anforderungen.......................................................................8

5 Ladetür „Hulk“ .......................................................................8

5.1 Konzept..........................................................................8

5.2 Konstruktive Gestaltung ................................................. 13

5.2.1 Kipp-Scharniere .......................................................... 14

5.2.2 Rampe ....................................................................... 17

5.2.3 Verkleidung ................................................................ 20

5.2.4 Dreh-Scharniere.......................................................... 24

5.2.5 Schließsystem............................................................. 27

5.2.6 Rampenübergänge ...................................................... 38

5.2.7 Kipp-Unterstützung ..................................................... 41

5.2.8 Heckschürze ............................................................... 42

5.3 Ergebnis ....................................................................... 43

5.4 Berechnung................................................................... 44

6 Zusammenfassung/Ausblick...................................................53

7 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis.......................................55

8 Quellennachweise.................................................................56

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1 Einleitung

Der vorliegende Beleg wurde im Rahmen der Vorlesung

Fahrzeugkonzepte angefertigt. Dazu wurde der Bereich der leichten

Nutzfahrzeuge genauer betrachtet. Diese haben vor allem im

urbanen Raum beziehungsweise in Gebieten mit nur unzureichend

ausgebauten Straßen ihre Vorteile. Das spiegelt sich auch in der

steigenden Anzahl der Transporter beziehungsweise Kleinbusse

wieder. Daher wird hier etwas genauer auf die weithin unter dem

Namen „Sprinter“ bekannte Fahrzeugklasse eingegangen. Die riesige

Anzahl von Fahrzeugbaufirmen zeigt, dass es noch viel Potential im

leichten Nutzfahrzeugbereich gibt.

In diesem Beleg soll untersucht werden, ob eine Laderampe in die

Hecktür eines Kleintransporters integriert werden kann und wie solch

eine Lösung aussehen könnte. Dazu wird im Nachfolgenden näher

auf den Aufbau von Türen der Transporter eingegangen sowie auf

den von Laderampen. Außerdem wird mittels eine Marktanalyse

verglichen, in wieweit es dazu bereits Lösungsansätze gibt. Das

erstellte Anforderungsprofil für die zu konstruierende Ladetür wird

erläutert und danach die gefertigten Entwürfe dargestellt. Der

Entwicklungsverlauf des finalen Entwurfs wird anschließend

detailliert gezeigt. Abschließend wird das Ergebnis vorgestellt.

2 Aufgabenstellung/Ziel

In erster Linie soll die Beladung eines Kleintransporters vereinfacht

werden. Da es bereits viele Nachrüstlösungen gibt, ist es das Ziel

eine Laderampe zu entwickeln, die in der hinteren Ladetür (meist als

Flügeltüren ausgelegt) integriert ist. Es soll keine separate Einheit

bilden, da dies bereits von einer Vielzahl an Herstellern angeboten

wird. Diese Konstruktion soll vor allem für den Einsatz bei

Kleintransportern ausgelegt sein, zum Beispiel für den Sprinter (der

meist verwendete Kleintransporter). Die Laderampe ist eine

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Komponente die häufig nachgerüstet wird, gerade bei Fahrzeugen

für den Pflegedienst oder bei Krankentransportern.

Von der Lösung wird sich eine bessere Ausnutzung des Bauraums

versprochen als bei der nachgerüsteten Rampe und das teure

Nachrüsten kann dadurch entfallen.

3 Marktanalyse/Stand der Technik Es gibt bereits eine Vielzahl von Möglichkeiten schwere sperrige

Gegenstände in Kleintransporter zu bekommen, ohne auf fremde

Hilfe, wie Gabelstapler oder Kräne angewiesen zu sein. Das reicht

von ausgeklügelten Konzepten bis zur Serienlösung die bereits auf

den Straßen unterwegs ist. Nachfolgend werden Lösungen

verschiedener Hersteller vorgestellt, die der nachfolgend

vorgestellten Idee am nahesten kommen.

Opel Movano von Barth

Als erstes wird auf den Umbau des Opels Movano von der Firma

Barth Feuerwehrtechnik eingegangen. Dieser ist Baugleich mit dem

Renault Master, Nissan Primastar und Vauxhall Movano. Die Lösung

wurde primär für den Einsatz bei der Feuerwehr konzipiert. Unter

anderem verfügt der Transporter nach dem Umbau über eine im

Heckbereich montierte Rampe, welche nach dem Öffnen der Türen

herausgeklappt werden kann (Bild 1).

Bild 1: Durch Barth Feuerwehrtechnik nachgerüstete Rampe [2]

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Über die Rampe kann ein Gerätewagen in dem Transporter verstaut

werden. Der Vorteil ist, dass die Rampe vollständig von Hand

bedient wird und weder ein Hydrauliksystem, noch einen

Elektromotor benötigt. Da aber jegliche technische Unterstützung

fehlt, fassen besser zwei Leute an, um die Rampe ein und

ausklappen zu können, da das Gewicht nicht zu unterschätzen ist.

Außerdem kann die Rampe auch seitlich weggedreht werden, um an

die dahinter liegenden Regale zu gelangen. Wenn diese nicht

gebraucht wird, zum Beispiel während der Fahrt, befindet sich die

Rampe im Inneren des Fahrzeugs, gleich hinter der Hecktür in

„zweiter Reihe“.

Dacia Logan MCV von Heuliez

Die nächste Lösung ist ein Konzept aus dem Hause Heuliez auf Basis

eines Dacia Logans MCV (Bild 2). Der französische

Karosseriespezialist taufte diese Studie auf den Namen Dacia Logan

„Edelweiß“ und zeigte sie erstmals 2007 auf der IAA in Frankfurt.

Durch eine spezielle Heckklappe lässt sich bei umgelegten

Rücksitzen ein Quad im Fahrzeuginnenraum verstauen. Die

Heckklappe ist wie bei einem Pick up unten angeschlagen. In der

Klappe selbst ist die mehrstufige Rampe integriert. Das funktioniert

wie bei einer Autoantenne die man ausziehen kann. Der obere Teil

der Heckklappe mit der Heckscheibe ist in einem speziellen

Dachmodul integriert, das sich mit dem hinteren Teil des Daches

zusammenfalten lässt. Damit kann das Quad aus eigener Kraft auf

den Dacia fahren ohne dies mit einer Seilwinde oder ähnlichem

heraufziehen zu müssen.

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Bild 2: Dacia Logan Edelweiß von Heuliez [1]

MB Sprinter von MBB Palfinger

Eine sehr verbreitete Lösung kommt von der Firma MBB Palfinger

(Bild 3). Diese ist für Kastenwagen jeglicher Art verwendbar, unter

anderem Mercedes Sprinter, VW Crafter oder Ford Transit. Diese

Laderampe wird nachträglich am Fahrzeugrahmen montiert und über

Hydraulikzylinder angetrieben. Der Vorteil ist, dass auch relativ hohe

Ladekanten erreichbar sind und die Rampe immer waagerecht bleibt.

Nachteilig ist aber, dass die hinteren Türen nur geöffnet werden

können, nachdem die Laderampe heruntergelassen wurde. Das

Problem hat die Firma Palfinger erkannt und bietet mittlerweile auch

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nur halb so breite Laderampen an, um wenigstens eine der beiden

Hecktüren öffnen zu können (Bild 4).

Bild 3: Nachgerüstete Laderampe von MBB Palfinger [3]

Bild 4: Schmale Ausführung der Laderampe von MBB Palfinger [3]

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4 Anforderungen

Zum Auslegen einer Rampe oder Hecktür von Transportern gibt es in

der StVZO keine Vorgaben, aber es gibt verschiedene

Bereufsgenossenschaftsregeln, welche sich mit dem Thema Rampen

und Ladestege befassen. Die BG-Regel die am meisten auf die

Rampenhecktür passt ist die „ BGR 233 Ladebrücken und fahrbare

Rampen“.

Die Regel 4.3.5.1 besagt, dass Ladestege mindestens 0,55 m breit

sein müssen. Dies ist mit 0,72 m bei der Rampenhecktür erfüllt. Des

Weiteren besagt 4.4, dass die Neigung einer Rampe maximal 17°

betragen darf. Zwischen 7° und 17° muss auf Grund der hohen

Neigung eine Rutschhemmung vorgesehen werden.

Jede der beiden Türen soll über eine Tragkraft von 350 kg verfügen

und durch eine Person bedienbar sein. Die Lösung soll schnell

einsetzbar, funktionsgerecht und günstig sein. Zumindest nicht teuer

als vergleichbare Systeme. Außer den Verzicht der Heckscheiben soll

keine Eigenschaft der aktuellen Serientür verschlechtert werden oder

gar entfallen.

5 Ladetür „Hulk“

In diesem Kapitel wird genauer auf die Entwürfe zur Hecktür

untergebrachten Laderampe für Kleintransporter (kurz Hulk)

eingegangen und deren Vor- und Nachteile analysiert. Anschließend

wird das finale Konzept ausgestaltet und detailliert erklärt.

5.1 Konzept

Die Ladetür kann auf verschiedene Arten angegangen werden. Zum

einen kann die originale Hecktür als Ausgangsbasis dienen, auf die

eine stabile Rampe montiert wird. Zum anderen kann die Tür

komplett gegen eine angepasste Hecktür ausgetauscht werden oder

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im Idealfall bietet der Fahrzeughersteller eine Lösung an, dann

wären alle Karosserieteile, Schließsysteme und Scharniere schon an

die Ladetür angepasst.

Bild 5: Dreh -, Kipp-, Dreh-Kipp-Fenster [4]

Als Vorbild für diese Idee stand ein modernes Dreh-Kipp-Fenster

(Bild 5), wie es heute standardmäßig in allen Wohnungen oder

Häusern verbaut wird. Der Gedanke war auch, dass Schließsystem

(Bild 6) möglichst nahe an der Konstruktion des Fensters zu halten.

Zum einen würde nur ein Türgriff benötigt werden, mit dem alle

Öffnungsrichtungen realisiert werden können und zum anderen ist

das System ausgereift. Um ein besseres Verständnis dafür zu

bekommen, wird nachfolgend auf diesen Mechanismus eingegangen.

Bild 6: Dreh-Kipp-Fenster [5][6]

10

Das Schließsystem eines Dreh-Kipp-Fensters besteht aus

beweglichen Zapfen (im Bild 6 die Nummern 5-14) und festen am

Fensterrahmen montierten Beschlägen (im Bild 6 die Nummern 1-3

und 15-20). Die Zapfen sind an einem Metallband befestigt, die

durch die Betätigung des Griffes verschoben werden können. Über

Rastmechanismen im Schließsystem wird sichergestellt, dass die

Zapfen in die Beschläge greifen können bzw. sich außerhalb der

Beschläge befinden. Das ist notwendig, um die verschiedenen

Positionen, beim Fenster die gekippte oder die vollständig geöffnete

Position, problemlos zu erreicht werden können.

Bild 7: Alle Beschläge Dreh-Kipp-Fensters [7]

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Solch ein Schließsystem ist äußerst komplex (Bild 7). Dort sind alle

Elemente samt ihrem Funktionsbereich einmal dargestellt. Diese

Komponenten befinden sich alle in dem Fensterrahmen.

Anschließend sind am Fenster nur noch die Metallblenden zu sehen

und die Zapfen, sowie die Beschläge am Rahmen des Fensters, die in

die Zapfen greifen.

Es stellte sich jedoch sehr schnell heraus, dass solch ein komplexes

Schließsystem zwar die beste Lösung wäre, aber das die Hecktüren

der Kleintransporter meist gekrümmt sind und nicht so geradlinig

wie ein Fenster (Bild 8). Die rote Linie dient als Referenz und zeigt

gut die starke Krümmung in der Tür. Die grüne Linie zeigt, wie das

Metallzugband eigentlich verlaufen müsste. Dies würde deutlich

außerhalb des Türrahmens verlaufen. Damit kann die Variante mit

dem Schließsystem aus dem Fenster nur mit einer entsprechend

breiten Tür verwendet werden.

Bild 8: Fenster und Hecktür im Vergleich [8][9]

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Zur Umsetzung der Ladetür wurden einige Ideen

zusammengetragen, wovon die beiden am erfolgversprechendsten

Lösungen nachfolgend dargestellt sind (Bild 9).

Entwurf 1

Entwurf 2

Bild 9: Laderampe der ersten und zweiten Variante im Vergleich

Bei dem Entwurf 1 liegt das Augenmerk auf der maximalen

Belastbarkeit und einer ebenen Laderampe. Mehrer Längsträger

verteilen die beim Beladen einwirkenden Kräfte auf fünf Querträger,

die fest mit der Serientür verbunden sind. Zusätzliche

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Faktoren/Komponenten wie das Schließsystem oder die Abdichtung

der Tür wären problemlos umsetzbar. Die ebene Rampe wurde im

Entwurf 2 leicht abgewinkelt, damit die Laderampe besser der

Kontur der Tür folgen kann. Erst so war es möglich eine signifikante

Reduzierung der Türstärke zu erreichen. Die Rampe hätte noch

näher der Serientür folgen können, um so die Stärke noch weiter

reduzieren zu können. Es müssen aber einige Faktoren

berücksichtigt werden, wie z.B. das Schließsystem, welches dem

Knick der Rampe nicht bedingungslos folgen kann und immer

geradlinig verlaufen muss.

Schlussendlich viel die Entscheidung auf den Entwurf 2, da der

zusätzlich benötigte Laderaum des ersten Entwurfs als zu groß

erachtet wurde. Es ist davon ausgegangen worden, dass der Kunde

eher einen Knick in der Rampe akzeptieren würde, als ein

Laderaumverlust. Zumal viele Zusatzlösungen, wie Regale sich an

der Serienausführung orientieren und eine Änderung nur schwer bis

gar nicht zu realisieren wären.

5.2 Konstruktive Gestaltung des finalen Entwurfs

Um die konstruktive Umsetzung, die sehr komplex ist und aus einer

riesigen Menge von Bauteilen besteht, besser nachvollziehen zu

können, wird in diesem Kapitel im Detail auf die einzelnen

Baugruppen geschaut und diese erläutert. Zum Beginn soll noch

erwähnt werden, dass die Reihenfolge im folgenden Abschnitt auch

dem de Entwicklungsverlaufs entspricht. Um den Aufwand etwas zu

reduzieren und aus Mangel einer Bauteilbibliothek, wurde im Modell

fast gänzlich auf Normteile, wie Stifte und Schrauben verzichtet. Die

Befestigungsart wird jedoch in der Beschreibung erwähnt werden.

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5.2.1 Kipp-Scharniere

Die Scharniere, die das Kippen der Tür ermöglichen, erhielten nach

mehrfachen Optimierungen folgendes Aussehen. Es sollte eine

Lösung sein, die resistent gegen Schmutz ist, sowie einfach und

günstig. Als Vorlage dienten die Scharniere von Fenstern, da diese

die gestellten Anforderungen am besten erfüllen. Als Befestigung für

die Scharniere am Transporter dient ein zusätzlicher Querträger

(Bild 10).

QT fB bB

Bild 10: Kipp-Scharniere

Der zusätzlich benötigte Querträger (QT) zum Befestigen der Kipp-

Scharniere wird fest mit dem Fahrzeugrahmen des Transporters

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verschweißt, beziehungsweise kann an diesem verschraubt werden.

Dazu können die bereits vorhandenen Bohrungen verwendet

werden, an denen sonst der Querträger für Pritschenaufbauten

montiert wird (Bild 11). Dieser Träger entfällt bei Kastenaufbauten,

da die Rückleuchten in den hinteren Säulen untergebracht werden.

Somit können diese Befestigungspunkte ohne Einschränkungen für

den benötigten Querträger (QT) genutzt werden.

Bei Fahrgestell: Querträger mit Rückleuchten (Serie)

Bild 11: Transporter mit Fahrgestell – Position des Querträgers am Rahmen [11][12] (TEIL 1)

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Bei Kastenaufbau: Querträger (QT) für Ladetürscharniere

Bild 11: Transporter mit Fahrgestell – Position des Querträgers am

Rahmen [11][12] (TEIL 2)

An dem nachgerüsteten Querträger werden die festen Backen (fB)

des Scharniers montiert. Die passenden Gegenstücke sind die

beweglichen Backen (bB). Diese werden an der Serientür befestigt.

Schweißen wäre eine sehr feste und platz- sparende Lösung, birgt

aber das Risiko, dass sich die dünnen Türbleche verziehen können

und die Scharniere danach klemmen. Da in diesen Bereichen auch

unter widrigen Bedingungen eine funktionierende Lösung absolut

unerlässlich ist, sollten diese angenietet werden. Damit wird eine

genauere Positionierung ermöglicht und die Austauschbarkeit ist

ebenfalls gegeben. Die Nieten könnten dann einfach aufgebohrt

werden nach dem Tausch durch Neue ersetzt werden. Das wäre bei

den Schweißnähten deutlich aufwändiger. Für die angenietete

Variante müssen die Scharnierhälften noch mit „Ohren“ versehen

werden. Diese sind im Bild 10 nicht dargestellt, um den Überblick zu

gewährleisten und für die Funktionserklärung sind diese unerheblich.

Die Drehscharniere, um die Tür wie üblich seitlich wegschwenken zu

können, werden erst später betrachtet. Das liegt vor allem daran,

dass die Aufnahmen am Rahmen beibehalten werden sollen. Das

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Scharnier aber vom Übergang bis zur Tür neu gestaltet werden

muss. Die endgültige Struktur und Umsetzung der Tür müssen sich

bereits abzeichnen lassen, um die vorhandenen Platzverhältnisse

einschätzen zu können. Ansonsten müssten die Scharniere während

des Entwicklungsprozesses kontinuierlich angepasst werden.

5.2.2 Rampe

Der nächste Absatz beschäftigt sich mit der Rampe und deren

Unterkonstruktion. Außer das diese variabel und kostengünstig sein

soll, sind noch zwei weitere Dinge zu beachten. Jede der beiden

Türen soll eine Traglast von mindestens 350 kg aufweisen und im

gekippten Zustand darf ein Winkel von 17 Grad nicht überschritten

werden. Die 17 Grad-Grenze ist der Grund dafür, warum diese

Ladetür nur für einen Kleintransporter verwendbar ist, der über ein

Hochdach verfügt. Zusätzlich muss ein rutschhemmender Belag

aufgebracht werden, deren Oberfläche Schleifpapier oder Teerpappe

ähnelt.

Kipp-Scharniere

Serientür

Bild 12: Ausgangszustand mit bereits angekippter Serientür

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Den Ausgangszustand des Modells mit den bereits angebrachten

Kipp-Scharnieren ist im Bild 12 dargestellt. Da die Tür zum Dach

hin eine starke Wölbung aufweist, wurde bei der Rampe, wie bereits

in der Entwurfsphase erwähnt, auf eine abgewinkelte Rampe

zurückgegriffen (Bild 13). Diese besteht aus einer Aluminiumplatte

die auf fünf Querträgern ruht (Bild 14). Woraus die Querträger

bestehen sollen beziehungsweise können ist wahrscheinlich etwas

von der Philosophie abhängig, beziehungsweise vom Fügeverfahren

mit der diese an der Rampe befestigt werden sollen.

Kipp-Scharniere

Serientür

Rampe

Bild 13: Leicht abgewinkelte Rampe

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Bild 14: Querträger auf denen die Aluminium-Rampe befestigt ist

Eine Schwierigkeit ist dabei, dass die fünf Profile nicht den gleichen

Abstand zur Unterseite der Rampe haben, das heißt die Träger sind

unterschiedlich hoch. Daher würde sich anbieten den Träger aus

Stahlblechen/Tiefziehblechen zu fertigen, aber auch Aluminium käme

in Frage, da die Träger dann direkt an die Rampe geschweißt werden

könnten. Das hätte Steifigkeitsvorteile gegenüber der genieteten

Lösung mit den Stahlprofilen. Idealer Weise kommen

Strangpressprofile aus Aluminium zum Einsatz, aber das ist

abhängig davon, wer diese Ladetüren produziert und wie viel Stück

dieser absetzen möchte, da dies eine hohe Investition voraussetzt.

Die Längsträger zur Versteifung der Tür müssen bereits bei der

Herstellung in der Serientür eingebracht werden, um die Last tragen

zu können. Es wird davon ausgegangen, dass die Serientür nicht

über genügend Steifigkeit verfügt, um darauf verzichten zu können.

Die Versteifungen können zusätzliche Profile in den Außenkanten der

Serientür sein oder eine veränderte Struktur der Pressformteile auf

der Innenseite der Tür. Solch eine hintere Ladetür, ist nachfolgend

im Original abgebildet (Bild 15). Dort sind beide Möglichkeiten zur

Versteifung dargestellt. In der linken Variante ist der Verlauf der

Längsträger abgebildet und Rechts die Lösung mit einer neuen

Aufteilung/Struktur der Türinnenseite (graue Bereiche = neue

Vertiefungen).

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Bild 15: Innenseite einer Serientür mit vorgesehenen Elementen zur Versteifung [13]

5.2.3 Verkleidung

Die Verkleidung hat zwei grundlegende Aufgaben. Zum einen sollen

Bereiche, deren Zugriff zu Verletzungen des Nutzers führen könnte,

abgeschirmt werden und zum anderen soll das Schließsystem

eingebettet werden. Im Bild 16 ist die bereits fertige Verkleidung an

der Tür dargestellt, um das komplexe Zusammenspiel besser

nachvollziehen zu können.

Da die Verkleidung sich in direkter Umgebung der Rampe befindet,

ist es notwendig, dass diese auch höhere Krafteinwirkungen

unbeschadet übersteht.

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Kipp-Scharniere

Serientür

Rampe

Verkleidung

Bild 16: Verkleidung der Rampe auf der Innenseite

Die Verkleidung besteht aus einem Stück vorzugsweise aus ABS

oder PU-Material gefertigt. Das Material bricht erst bei extremen

Überbelastungen nicht so leicht, da es einen großen elastischen

Bereich aufweist.

Die schmale Vertiefung, die sich seitlich Umlaufend in der

Verkleidung befindet, ist für die Einbettung des Schließsystems

vorgesehen. Da das Schließsystem ein eher unflexibles Element ist,

war es notwendig eine Lösung zu finden, die bei der Verformung der

Verkleidung durch Überbelastung nicht gleich das Schließsystem mit

beschädigt wird. Dazu wurde folgende Überlegung angestellt. Um die

Verkleidung fest mit der Laderampe fixieren zu können, werden

Haltebleche an die Querträger bzw. auf die Innenseite der Tür

genietet oder punktgeschweißt (Bild 17). An diese Halter wird die

Verkleidung mit Senkkopfschrauben befestigt.

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Bild 17: Haltebleche für die Verkleidung

Als Muttern für die Schrauben werden Karosseriemuttern bzw.

Blechmuttern verwendet (Bild 18). Diese Blechmuttern werden auf

den Halter geschoben, sodass beide Bohrungen deckungsgleich sind.

Die Blechmutter fällt nicht herunter, da sie wie eine Büroklammer

wirkt. Anschließend wird die Verkleidung der Rampe positioniert

sowie das Schließsystem in die dafür vorgesehene Aussparung

platziert. Erst jetzt wird die Schraube durch alle Bauteile gesteckt

und in die Blechmutter eingeschraubt.

Wenn die Verkleidung überbelastet wird knickt diese entlang des

Schließsystems und verformt es nur geringfügig, da es an der

Karosserie befestigt ist und nicht ausschließlich an der Verkleidung.

Der Verkleidung wird daher nur wenig Bewegungsfreiheit gegeben

und könnte nach einer starken Beanspruchung durchaus Blessuren

oder Risse davon tragen, aber eine Verkleidung ist günstiger zu

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Ersetzen als ein neues Schließsystem. Damit soll die

Funktionsfähigkeit auch nach einer Überbeanspruchung

gewährleistet sein.

Halter Blechmutter Verkleidung Schließsystem Schraube

1 2 3 4 5 6 7

Bild 18: Vorgehensweise bei der Montage von Verkleidung und

Schließsystem [14][15]

24

5.2.4 Dreh-Scharniere

Die Drehscharniere bestehen im Serienzustand aus drei Segmenten

und zwei Stiften in den Drehpunkten (Bild 19). Mehr als drei

Elemente pro Scharnier sind ohne zusätzliche Vorrichtungen für

einen definierten Verfahrweg nicht möglich. Die Anschlagpunkte an

der D-Säule werden beibehalten und lediglich der Aufbau des

türseitigen Scharniers soll verändert werden.

an der Tür

montiert

an D-Säule

montiert

A -Säule B -Säule C -Säule D -Säule

Bild 19: Serienscharniere [16]

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Das Drehscharnier, welches komplett neu konstruiert wurde, hat

lediglich einen Öffnungswinkel von 180 statt 270 Grad, wie das

Bisherige. Der Hintergrund ist, dass einer der beiden Drehpunkte

umgewandelt bzw. versetzt werden muss, um das Ein- und

Ausklinkens zu ermöglichen. Die Möglichkeit die Tür abklappen zu

können erfordert das Ein- und Ausklinken der Drehscharniere. Dazu

verbleibt ein Teil des Scharniers an der Tür und das Andere an der

D-Säule. Um dies zu realisieren, wird ein Drehpunkt des Scharniers

zu einem Teil des Schließsystems umfunktioniert und kann nicht

mehr als Drehpunkt der Ladetür verwendet werden.

Das neue Scharnier wurde deutlich massiver ausgelegt, um das

zusätzliche Gewicht der Rampe auffangen zu können (Bild 20). Das

Bild zeigt eines der Dreh-Scharniere (hier exemplarisch oben

rechts). Der türseitige Drehpunkt wurde versetzt und dient nun dem

Schließsystem als Einhakmöglichkeit. Wie das Schließsystem im

Einzelnen aussieht wird aber in einem separaten Kapitel erläutert.

Bild 20: Dreh-Scharnier für die Hecktür (Original oben re./neues Scharnier unten re.)

26

Wenn die Tür geschlossen ist und vom Inneren des Transporters auf

die Dreh-Scharniere geschaut wird, dann wird die Funktionsweise

etwas deutlicher (Bild 21).

Dreh-Scharnier Schließsystem

Positionierer

Bild 21: Dreh-Scharnier vom Laderaum aus gesehen mit angekippter Ladetür

Die Scharniere sind in der neuen Konstellation nicht mehr aus einem

Blechmaterial zu fertigen. Hier muss ein Material beziehungsweise

ein Fertigungsverfahren zum Einsatz kommen, welches belastbar

und günstig in der Verarbeitung ist. Eine Variante wäre diese als

Strangpressprofile zu fertigen entsprechend abzulängen. Nach dem

Urformen muss eine Aussparung eingearbeitet werden, da sich an

dieser Stelle, in der geschlossenen Position, die Rasteinheit befindet.

Es gibt natürlich Potential, um die Konstruktion zu vereinfachen. So

könnte die Rasteinheit auch etwas tiefer angebracht werden, um die

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Ausarbeitung des Drehscharniers entfallen zu lassen. Dann wären

lediglich noch die Bohrungen zu fertigen und das Scharnier könnte

entweder kleiner ausfallen oder müsste nicht ganz so massiv sein.

Damit ergeben sich vielleicht auch andere Fertigungsmöglichkeiten,

aber vordergründig wurde hier im Bereich der Dreh-Scharniere nach

einer funktionalen Lösung gesucht.

5.2.5 Schließsystem

Das Schließsystem ist mehrteilig aufgebaut und weicht vom Aufbau

eines Fensterverriegelungssystems nur geringfügig ab. Dieses ist in

der Türkinnen-Verkleidung eingebettet und, wie bereits im

vorherigen Kapitel erwähnt, über Halter mit dem Rahmen an der Tür

verschraubt. Der aktuelle Fortschritt ist im Bild 22 dargestellt.

Kipp-Scharniere

Serientür

Verkleidung

Schließsystem

Rampe

Bild 22: Schließsystem

28

Da das System durch seine rein mechanische Umsetzung äußerst

komplex ist, wird anschließend mit einer Übersicht begonnen (Bild

23), um einen Überblick über die Komponenten zu erhalten. Die

Scharniere mit den Verriegelungseinheiten sind neben dem Bild in

vergrößerter Ansicht dargestellt. Die Pfeile zeigen an in welche

Richtung sich das Metallzugband beziehungsweise die Riegel der

Verriegelungseinheiten bewegen, wenn der Griff entsprechend

betätigt wird.

Anschließend werden die drei Positionen, welches das Schließsystem

einnehmen kann, dargestellt. Zuerst ist die Grundposition dargestellt

(Bild 24), wie sie bereits im vorangegangenen Bild ersichtlich war.

Jedoch sind zum besseren Verständnis die Scharniere vereinfacht

dargestellt. Unabhängig von den Darstellungen, ist zu beachten ist,

dass alle Bauteile/Komponenten die zu einer Einheit gehören in der

gleichen Farbe dargestellt sind. Zum Beispiel ist das Metallzugband

des Schließsystems hellrot, ebenso wie die Riegeleinheiten, die an

diesem befestigt sind. Die Riegel an der Türoberseite dienen lediglich

als zusätzliches Sicherungssystem und entfallen bei den

nachfolgenden Erklärungen/Darstellungen.

Im Bild 24 wird von der Grundstellung in die Stellung zum DREHEN

gewechselt. Das Metallzugband und die Riegel verschieben sich in

Pfeilrichtung. In der nachfolgenden Darstellung (Bild 25) ist die

Endstellung zum Drehen der Tür erreicht. Diese kann dann wie eine

übliche Hecktür seitlich weggeschwenkt werden. Wenn die Tür sich

wieder in geschlossener Position befindet, kann in die Kippstellung

gewechselt werden. Dazu wird der Griff über die Grundstellung

hinaus in die obere Endstellung bewegt (Bild 26). Durch dieses

Vorgehen wird verhindert, dass es zu Situationen kommt, in der sich

die Tür in keinem der beiden Verriegelungen befindet, wie es

durchaus beim Fenster bekannt ist. Der Hintergrund ist, dass von

der Drehstellung nicht direkt in die Kippstellung gewechselt werden

kann. Die jeweils andere Stellung kann nur über das Einnehmen der

29

Grundstellung erreicht werden. Das Schema sieht wie folgt aus:

Drehen Grundstellung Drehen

In der letzten Darstellung (Bild 27) ist die Stellung zum KIPPEN

erreicht. Die Drehscharniere werden hierbei durch die Positionierer

an einer definierten Stelle arretiert. Bei diesem Schließsystem ist das

die Grundstellung. Dies ist notwendig, um beim Verschließen der Tür

zu gewährleisten, dass die Riegel des Schließsystems wieder genau

in die Bohrung der Drehscharniere greifen können. Andernfalls ließe

sich die Tür nicht verriegeln.

30

Metallzugband des

Schließsystem

KIPPEN Türrahmen /D-Säule

DREHEN

Querträger

Bild 23: Schließsystem der Ladetür (hellrote Bauteile) – Verriegelte Stellung (neutral)

31

Riegel

Ladetür

Dreh-

scharnier

Positionierer

Türrahmen Feder

DREHEN

Riegel Ladetür

Querträger

Bild 24: Schließsystem der Ladetür mit symbolisch dargestellten Scharnieren

32

Drehscharnier

lock

lock

DREHEN

open open

Bild 25: Schließsystem in Endstellung zum DREHEN

33

Bild 26: Schließsystem muss über GRUNDSTELLUNG zur Kipp-Position

34

Positionierer arretiert Drehscharnier

KIPPEN

open

open

lock lock

Bild 27: Schließsystem in Endstellung zum KIPPEN

35

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Grundposition des

Schließsystems ist der verriegelte Zustand und in diesem sind die

Riegel, bei einem maximalen Verfahrweg der Riegel von 30 mm,

genau 15 mm von jeder Endstellung entfernt. Damit dies

ersichtlicher wird, werden alle drei Positionen, die die Riegel

anfahren können, in den nachfolgenden Schnittdarstellungen

vergleichend dargestellt (Bild 28). Die beiden Zapfen die sich an

der Oberkante der Tür befinden werden hier nicht dargestellt, da sie

lediglich der Sicherheit dienen, um ein gewaltsames Aufbrechen der

Tür zu erschweren.

untere Kipp-Scharniere

kippen verriegelt drehen

seitliche Dreh-Scharniere

Positionierer

kippen verriegelt drehen

Bild 28: Positionen der Riegel – vereinfachte Schnittdarstellung

36

Der Positionierer welcher in den seitlichen Scharnieren verbaut ist,

wird erst im Schnitt sichtbar (Bild 29). Dieser hat die Aufgabe das

Dreh-Scharnier, welches beim Ankippen an der D-Säule verbleibt, in

der Position zu fixieren. Das ist notwendig, um das Dreh-Scharnier

an in einer definierten Position zu halten, damit der Riegel, beim

Verschließen der Tür, wieder in das Dreh-Scharnier greifen kann.

Dieser Positionierer ist federbelastet und folgt automatisch dem

Riegel. Am Ende verfügt er über einen Bund, der den Positionierer in

der Bohrung hält und wie ein Anschlag funktioniert.

Riegel

Drehscharnier

Positionierer

Gehäuse

Druckfeder

Blindstopfen

Bild 29: Positionierer (nicht maßstäblich)

Eines der großen Probleme war es die Riegel der Dreh-Scharniere

mit dem Schließsystem zu verbinden, da die Türverkleidung (grün)

nicht parallel zur Drehachse der Tür (blau) verläuft (Bild 30). Beim

unteren Scharnier ist der Winkelversatz nur äußerst gering, aber

beim Oberen ist dieser deutlich zu erkennen. Das Metallzugband des

Schleißsystems hätte in einer Flucht mit den Riegeln liegen müssen,

37

welches nur durch starke Winkelveränderungen des Bandes hätte

realisiert werden können. Resultat wäre gewesen, dass sich das

Zugband in der Schiene nur sehr schwer bis gar nicht hätte bewegen

lassen und zusätzlich wäre durch die hohe Biegebeanspruchung das

Band extrem schnell verschlissen.

Dreh-Scharnier unten Dreh-Scharnier oben

Bild 30: Winkelversatz zwischen Riegel und Metallzugband (nur Dreh-Scharniere)

Beim unteren Scharnier genügten zwei kleine Gelenkscharniere, wie

sie bei Antennen von Kofferradios oft verwendet werden, um den

minimalen Versatz auszugleichen. Beim oberen Scharnier wurde auf

ein kleines dreiteiliges Scharnier zurückgegriffen, welches über eine

Spannpratze am letzten Glied verfügt. Mit dieser Pratze wird die eine

Scharnierseite an dem Riegel befestigt. Da der Riegel durch den

starken Winkelunterschied eine relativ hohe seitliche Kraft aufnimmt,

38

könnte dieser eventuell verklemmen. Um das zu verhindern, wurde

noch ein Gegenhalter beziehungsweise eine weitere Führung weiter

oben am Riegel vorgesehen.

Das Schließsystem für die Dreh-Scharniere ist deutlich aufwändiger

geworden als Anfangs erwartet. Schlussendlich konnte jedoch eine

funktionsfähige Lösung gefunden werden, die allerdings noch

Potential für Verbesserungen im Bereich der Baugröße zulässt. Im

Bereich der konstruktiven Vereinfachung wären Optimierungen

durchaus denkbar, um die Vielzahl der Einzelteile zu reduzieren. So

könnten die Riegel über Servomotoren angesteuert werden, welches

alle Riegel unabhängig von einander machen würde. Damit würde

fast die gesamte mechanische Umsetzung des Schließsystems

eingespart werden können.

5.2.6 Rampenübergänge

Die Ladtür weist zwischen der Straße und der Rampe

beziehungsweise zwischen der Rampe und dem Ladeboden des

Transporters eine Lücke auf. Dafür wurden die Rampenübergänge

geschaffen, um ein unproblematisches be- und entladen zu

ermöglichen (Bild 31).

Lücken

Rampenübergänge

Bild 31: Ladetür mit und ohne Rampenübergänge

39

Die Rampen sollten in erster Linie leicht und günstig sein. Daher

wurde sich für den Kunststoff PE/PP entschieden. Aus diesem

Material sind zum Beispiel die Brotkisten für den Bäckerei-

Großhandel gefertigt. Diese sind äußerst Stabil trotz ihrer geringen

Materialstärke und sind gegenüber einer Hartplastik-Kiste noch

etwas flexibler. Diese erhalten, ähnlich wie die Kisten aus der

Bäckerei, ihre Stabilität durch eine Wabenstruktur auf der Rückseite

(Bild 32). Lediglich die spitz zulaufenden Kanten, die den Übergang

zur Straße oder in den Transporter bilden, sollen einen

Metallbeschlag erhalten, um besser gegen Abnutzung geschützt zu

sein.

Die Beweglichkeit des unteren Rampeübergangs (Übergang zur

Straße) gewährleistet ein Stabscharnier, wobei bei dem oberen

Rampenübergang (Übergang in den Transporter) zwei Gelenkhebel,

die rechts und links montiert werden das Gelenk bilden.

Gelenkhebel obere Rampe Metallbeschlag an der Kante

Wabenstruktur

Stabscharnier

Bild 32: Rampenübergänge im Detail

40

Nach dem diese Variante vollendet war, schien diese allerdings zu

aufwändig zu sein. Vor allem zwei verschiedene Scharnierkonzepte,

sowie die zwei völlig unterschiedliche Kunststofframpen, welche in

der Herstellung eine mehrteilige Spritzgussform benötigt hätten,

waren schlussendlich nicht mehr günstig genug in der Herstellung.

Daher wurde eine Alternative verwendet, die aus Aluminium

gefertigt wird (Bild 33). Sowohl für den Übergang in den

Transporter, als auch für den Übergang zur Straße kann nun das

selbe Bauteil unverändert verwendet werden. Das heißt, dass der

obere und der untere Rampenübergang identische Bauteile sind.

Dadurch kann eine teure zweite Prägeform entfallen.

In der Produktion sind diese deutlich günstiger, als die Spritzguss-

Variante, allerdings ist das Ausgangsmaterial teurer, was aber durch

den sparsamen Einsatz dennoch vertretbar bleibt.

Bild 33: Verbesserte Rampenübergänge

41

Die Rampenübergänge werden nun beide mit Stabscharnieren an der

Rampe befestigt. Der Vorteil ist weiterhin, dass auch bei einer

Überbelastung die Gefahr des Ausbrechens des Scharnier aus dem

Kunststoffmaterial nicht mehr gegeben ist.

5.2.7 Kipp-Unterstützung

Die Ladetür ist nun fertig konstruiert und wiegt etwa 55 kg pro Tür

mehr als eine seriennahe Hecktür. Diese soll dennoch problemlos

bedienbar sein, das heißt, eine einzelne Person muss in der Lage

sein alle Stellungen der Ladetür (gedreht, gekippt und geschlossen)

ohne überdurchschnittlichen Kraftaufwand zu erreichen. Vor allem

geht es hier um eine Lösung die beim Kippen der Ladetür

unterstützend hilft, da diese ohne Unterstützung nicht mehr durch

eine Person zu schließen wäre.

Das Prinzip funktioniert ganz ähnlich wie bei einer Luke zum

Dachboden, nur das die helfende Kraft nicht durch die Zugfeder

erbracht wird. Viel mehr soll das Prinzip eines Kabeleinzugs vom

Staubsauger als Vorbild dienen.

Diese Seilrolle befindet sich hinter der D-Säule und ist fest mit dieser

verbunden (Bild 34). Jede der beiden Türen verfügt über eine

dieser Rollen. Das andere Ende des Zugseils ist an der Ladetür

befestigt.

Bild 34: Seilrolle der Kipp-Unterstützung

42

5.2.8 Heckschürze

Die Heckschürze muss durch eine angepasste Version ausgetauscht

werden, da die Serienschürze keine Aussparungen für die Kipp-

Scharniere aufweist (Bild 35). Außerdem muss die Schürze im

Bereich der Ladetüren etwas eingezogen werden, damit diese nicht

beim Kippen behindert werden (Bild 36). In wieweit das in den

einzelnen Ländern noch den gesetzlichen Rahmenbedingungen

bezüglich des Crashtestsverhalten entspricht, wurde hierbei nicht

berücksichtigt. In Amerika zum Beispiel muss ein Aufprall mit 7

km/h unbeschadet überstanden werden. Das wird durch

weiterführende Simulationen aber ermittelbar sein.

Bild 35: Aussparungen/Blenden in der Heckschürze für die Kipp-Scharniere

Originale Kontur

Geänderte Kontur

Bild 36: Nötiger Einzug der Heckschürze, um das Kippen zu ermöglichen

43

5.3 Ergebnis

Es bedürfen schon einiger kleinere und sogar ein paar großer

Änderungen, um aus einer seriennahen Hecktür anschließend eine

Ladetür mit integrierter Laderampe zu erhalten (Bild 37).

Mit der Umsetzung wurde absolutes Neuland betreten. Auch bei der

ausführlichen Recherche im Vorfeld konnte keine vergleichbare Idee

ausgemacht werden. Diese ist so einfach zu bedienen wie ein

Fenster oder eine Dachbodenluke und kann durch eine einzelne

Person bedient werden. Außerdem konnte die Größe der Öffnung

zum Laderaum beibehalten werden. Lediglich zwei Zentimeter in der

Höhe musste diese einbüßen, da noch die Beschläge für das

Schließsystem befestigt wurden.

Die durch die Rampe resultierende Türstärke behindert das Be-

/Entladen in keiner Weise und im geschlossenen Zustand ragt diese

auch nur wenige Zentimeter mehr in den Innenraum als die

Serientür.

Das Konzept ist nicht bis in das letzte Detail ausgereift, aber es

konnte doch dargelegt werden, welche Probleme beziehungsweise

Aufgaben bewältigt werden mussten. Alles im allen aber ein

interessantes Konzept.

Bild 37: Fertiges Konzept der Ladetür

44

5.4 Berechnung

Jede der beiden Rampen wird auf eine zulässige Masse von 350 Kg

ausgelegt (Bild 38, vereinfacht Bild 39). Dies ist die maximale

Masse für welche auch Rampen und Hebebühnen z.B. bei der BVG

ausgelegt sind. Dies ist für Personentransporte (im Rollstuhl) und die

gängigsten Einsatzgebiete ausreichend. Damit die Ladetüren diese

Last auch aushalten sind diese zusätzlich jeweils mit zwei

Längsträgern (in der modifizierten Serientür) und fünf Querträgern

ausgestattet. Die maximal zulässige Masse von 350 Kg ergibt ein

Gewichtskraft von:

F=m∗a=350 Kg∗9,81 m /s²≈3500 N (1)

Bild 38: max. zulässige Krafteinwirkung auf die Tür

Bild 39: Krafteinwirkung auf die Längsträger (Verstärkung im Rahmen der

Tür)

45

Da das maximal Biegemoment bei einem Balken und zwei Auflagern

in der Mitte auftritt, errechnet sich dieses wie folgt:

Mb , max=F∗l

2=3500N∗

1,865m

2=3263,75Nm

(2)

Des Weiteren wird die maximal zulässige Spannung vom

verwendeten Stahlwerkstoff, hier S 235, benötigt. Diese errechnet

sich durch die Formel:

σb ,zul=K

S∗Cb∗αk

=

235N

mm²

2∗1∗1=117,5

N

mm² (3)

wobei K der Werkstoffkennwert ist, S der Sicherheitsfaktor, Cb der

Betriebsfaktor und αk der Kerbfaktor.

Wb ,erf=Mb ,max

σb , zul

=3263750 Nmm

117,5N

mm²

=27776 mm³

(4)

Mit diesem Wert wird aus der DIN 1025-2 ein passender I-Träger

ausgewählt, welcher diese Anforderungen erfüllt. Folgender I-Träger

wurde gewählt:

I-Profil DIN 1025 -IPE 100 – S235 JR.

Aus der Tabelle kann ein vorhandenes Widerstandmoment für diesen

Träger von 34,2 cm³ abgelesen werden. Damit wird die vorhandene

maximale Biegespannung errechnet:

46

σb ,max=Mb , max

Wb

=3263750 Nmm

34200 mm³=96

N

mm²

Die maximal auftretende Biegespannung σb,max ist somit kleiner als

die maximal zulässige Biegespannung σb,zul

96N

mm²=σb , max < σb , zul=117,5

N

mm²

Nun kann die vorhandene Durchbiegung f errechnet werden. Dafür

wird das Flächenträgheitsmoment Ix aus der Tabelle abgelesen.

Dieses beträgt 171 cm4.

f=F∗l³

3∗E∗Iy=

3500 N∗932,5³ mm³

3∗210000N

mm²∗1710000mm⁴

=2,6 mm

Die Durchbiegung des Längsträgers beträgt 2,6 mm. Da aber

tatsächlich zwei Längsträger pro Tür vorhanden sind, dürfte diese

deutlich geringer ausfallen.

Auch für den Querträger (Bild 40) wird so gerechnet, dass die Last

von 350 Kg mittig aufliegt. Diese Last muss jeder der fünf

Querträger (pro Tür) aushalten können.

Bild 40: Krafteinwirkung auf die Querträger der Tür

47

Dadurch tritt auch hier das maximale Biegemoment in der Mitte auf.

Mb , max=F∗l

2=3500N∗

0,525

2=918,75Nm

Die zulässige Spannung für das Material wurde in Gleichung 3

berechnet. Damit ergibt sich das benötigte Widerstandsmoment

Wberf zu:

Wb ,erf=Mb ,max

σb , zul

=918750 Nmm

117,5N

mm²

=7819,14 mm³

Mit diesem Wert wird ein passender I-Träger aus der DIN 1025-2

herausgesucht, welcher diese Anforderungen erfüllt. Der

nächstgrößere I-Träger ist folgender:

I-Profil DIN 1025 -IPE 80 – S235 JR.

Aus der Tabelle kann ein vorhandenes Widerstandmoment für diesen

Träger von 20,0 cm³ abgelesen werden. Damit wird die vorhandene

maximale Biegespannung ausgerechnet:

σb ,max=Mb , max

Wb

=918750 Nmm

20000 mm³=45,93

N

mm²

Die maximal auftretende Biegespannung σb,max ist somit kleiner als

die maximal zulässige Biegespannung σb,zul

48

45,93N

mm²=σ b , max < σb , zul=117,5

N

mm²

Dann wird noch die vorhandene Durchbiegung f errechnet. Dafür

wird das Flächenträgheitsmoment Ix aus der Tabelle abgelesen.

Dieses beträgt 80,1 cm4.

f=F∗l³

3∗E∗Iy

=3500 N∗262,5³ mm³

3∗210000N

mm²∗801000mm⁴

=0,125mm

Für den Querträger der am Rahmen des Sprinters befestigt ist (Bild

41, vereinfacht Bild 42) und an dem die vier Kipp-Scharniere

befestigt werden, sieht die Kräfteverteilung folgendermaßen aus:

Querträger für Ladetürscharniere

Bild 41: Krafteinwirkung auf den Querträger am Rahmen

49

Bild 42: Krafteinwirkung auf den Querträger (vereinfachte Darstellung)

Es wird davon ausgegangen, dass die Gesamtkraft von 10000 N in

der Mitte angreift. Das maximale Biegemoment tritt somit auch dort

auf.

Mb , max=F∗l

2=10000 N∗

1,250

2=6250 Nm

Die zulässige Biegespannung für S 355JO beträgt 510 N/mm². Diese

wird noch durch die Sicherheitszahl gerechnet.

σb ,zul=K

S∗Cb∗αk

=

510N

mm²

2∗1∗1=255

N

mm²

Wobei K der Werkstoffkennwert ist, S der Sicherheitsfaktor, Cb der

Betriebsfaktor und αk der Kerbfaktor.

50

Wb ,erf=Mb ,max

σb, zul

=6250000 Nmm

255N

mm²

=24509,8 mm³

Mit diesem Wert wird ein passendes Vierkant-Rohr aus der DIN

10210 herausgesucht, welcher diese Anforderungen erfüllt. Gewählt

wurde Folgender:

Hohlprofil DIN 10210 – S355JO -100x50x4

Aus der Tabelle kann ein vorhandenes Widerstandmoment für diesen

Träger von 27,9 cm³ abgelesen werden.

Damit wird die vorhandene maximale Biegespannung ausgerechnet:

σb ,max=Mb , max

Wb

=6250000 Nmm

27900 mm³=224,01

N

mm²

Die maximal auftretende Biegespannung σb,max ist somit kleiner als

die maximal zulässige Biegespannung σb,zul.

224,01N

mm²=σb , max < σ b ,zul=255

N

mm²

Nun kann noch die vorhandene Durchbiegung f errechnet werden.

Dafür wird das Flächenträgheitsmoment Ix aus der Tabelle

abgelesen. Dieses beträgt 140 cm4.

51

f=5∗F∗l³

3∗E∗Iy

=10000N∗625³ mm³

3∗210000N

mm²∗1400000mm⁴

=2,76 mm

Die Riegel, die in den Kipp-Scharnieren verwendet werden, sind bei

der maximalen zulässigen Belastung der Ladetür von 350 kg

extremen Belastungen ausgesetzt. Für diese muss daher die

Beanspruchung auf Abscherung geprüft werden. Dafür wird die

maximal zulässige Scherspannung errechnet. Die verwendeten

Riegel bestehen aus S 235. Die maximale auftretende Kraft auf

einen der Riegel beträgt 3000 N. Dies beinhaltet ein Gewicht von

1750 N als maximal Last der Tür und das Eigengewicht der Tür von

1250 N. Für einen Riegel aus dem Werkstoff S 235 beträgt die

Grenzspannung gegen Abscherung 290 N/mm². Diese muss noch

durch die Sicherheitszahl S geteilt werden. S beträgt 2,5, da eine

schwellende Belastung vorliegt.

τzul=τaB

S=

290N

mm²

2,5=116

N

mm²

Es wird ein Zylinderstift der ISO 2338 mit einem Durchmesser von 8

mm vergleichsweise gewählt.

Um die benötigte Querschnittsfläche des Riegels zu ermitteln sind

auch die Anzahl der Scherflächen n notwendig. Es gibt nur eine

Scherfläche, also n=1.

A=F

τ∗n=

3000 N

116N

mm²∗1

=25,86 mm²

Dies ist die Mindestquerschnittsfläche für den Riegel. Daraus ergibt

sich ein minimaler Durchmesser von:

52

d=√A∗4

∏=√

6,03∗4

∏=5,73 mm

Es wird ein Riegel mit den Eigenschaften eines Zylinderstiftes der

ISO 2338 und einem Durchmesser von 8 mm gewählt, um bei einer

Überbelastung der Tür oder Missbrauch der Riegel als Zughaken,

genügend Reserven zu haben.

Zylinderstift ISO 2338 – 8m8x50- St

Dies ergibt eine Fläche für den gewählten Bolzen von:

A=∏

4∗d²=

∏

4∗8² mm²=50,27 mm²

τ vorh=F

A∗n=

3000

50,27 mm²∗1=59,68

N

mm²

Die maximal auftretende Scherspannung τmax ist somit kleiner als die

maximal zulässige Biegespannung τzul.

59,68N

mm²=τvorh < τzul=116

N

mm²

Die Berechnungen belegen, dass die konstruktive Auslegung mehr

als ausreichend dimensioniert ist. In der Herstellung wird die

Auslegung wohl eher an das errechnete Minimum gefahren werden,

um die Ladetür möglichst günstig zu halten.

53

6 Zusammenfassung/Ausblick

Die abschließende Frage, ob die konstruierte Ladetür auch

produzierbar ist kann nicht abschließend beantwortet werden. Das

hat mehrere Gründe. Zum einen konnte keine Bauraumprüfung

durchgeführt werden, da der konstruierte Transporter zwar

maßstäblich ist, aber lediglich die Maße vom Hersteller

beziehungsweise die eigenhändig ermittelten Maße nur eine grobe

Auflösung zulassen. Details, die zur Analyse der Bewegungsverläufe

der Ladetüren wichtig sind, könnten nicht berücksichtigt werden.

Viele für die Konstruktion wichtigen Informationen, wie der innere

Aufbau der Serientür, die Masse und das verwendete Material sind

Daten die der Hersteller nicht freiwillig heraus gibt und konnten auch

trotz intensiver Recherche nicht in Erfahrung gebracht werden.

Daher wurde mit der vereinfachten Variante weiter verfahren. Diese

war jedoch ausreichend genau, um zu sehen, wo die Probleme bei

der Umsetzung liegen. Die Abdichtung der Ladetüren ist ebenfalls

ein Punkt der bisher nicht erarbeitet worden ist. Dies sollte keine

massiven Probleme hervorrufen, jedoch fehlte in dem Projekt die

Zeit für eine detaillierte Verfolgung dieser Problematik.

Das System, wie es hier vorliegt, ist nicht Serienreif und bedarf

einiger Optimierungen. Aus Zeitmangel wurde hier eine

funktionsfähige Lösung angestrebt. Die Scharniere sind äußerst

komplex geworden, da alle Komponenten in einem mechanischen

Schließsystem, wie es von Fenstern her bekannt ist, eingebettet

wurden. Ziel war es nicht in erster Linie eine perfekt ausgearbeitete

Umsetzung der Aufgabe zu erreichen. Vielmehr sollten die möglichen

Probleme bei der Umsetzung solch eines Systems aufgezeigt

werden. Letztendlich lag das Ziel darin herauszufinden, ob eine

Umsetzbarkeit für einen aktuellen Kleintransporter möglich wäre

beziehungsweise sinnvoll ist.

Die Rentabilität solch eines Umbaus in optionaler Form wäre

abhängig von der produzierten Stückzahl. Die gezeigte Variante

würde bei vergleichbaren Stückzahlen, wie bei den

54

Konkurrenzprodukten, etwa 50 Prozent mehr kosten. Eine genaue

Untersuchung auf Umsetzbarkeit dieser Ladetür müsste dennoch

erfolgen.

Die Vorteile dieser Ladetür sind trotz allem nicht von der Hand zu

weisen. Es gibt keine störende Rampe in der Ladezone hinter dem

Transporter, sowie eine jederzeit zugängliche Ladefläche. Die in der

zweiten Reihe montierten Systeme verringern die Ladeöffnung selbst

im eingeklappten Zustand. Die Ladetür „Hulk“ weist keines dieser

Probleme auf und außerdem profitiert das Design des Transporters

davon, welches äußerlich nicht von der serienmäßigen Formgebung

abweicht. Wie bei den meisten Transportern mit nachgerüsteten

Rampen kann auch diese Ladetür durch eine Person bequem bedient

werden. Das Kippen wird durch eine Art federbelastete Seilrolle

unterstützt, welches einer einfachen Handhabung zugute kommt. Es

wäre auch möglich die Seilrolle mit einer elektromotorischen

Unterstützung zu versehen, so ähnlich, wie es derzeit bei vielen

Heckklappen im Bereich der Oberklasse-Limousinen eingesetzt wird.

55

7 Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Bild Deckblatt: Fertiges Konzept der Ladetür I

Bild 1: Durch Barth Feuerwehrtechnik nachgerüstete Rampe [2] 4

Bild 2: Dacia Logan Edelweiß von Heuliez [1] 5

Bild 3: Nachgerüstete Laderampe von MBB Palfinger [3] 6

Bild 4: Schmale Ausführung der Laderampe von MBB Palfinger [3] 6

Bild 5: Dreh -, Kipp-, Dreh-Kipp-Fenster [4] 8

Bild 6: Dreh-Kipp-Fensters [5][6] 8

Bild 7: Alle Beschläge Dreh-Kipp-Fensters[7] 9

Bild 8: Fenster und Hecktür im Vergleich [8][9] 10

Bild 9: Laderampe der ersten und zweiten Variante im Vergleich 11

Bild 10: Kipp-Scharniere 13

Bild 11: Transporter mit Fahrgestell –

Position des Querträger am Rahmen [11][12] 14

Bild 12: Ausgangszustand mit bereits angekippter Serientür 16

Bild 13: Leicht abgewinkelte Rampe 17

Bild 14: Querträger auf denen die Aluminium-Rampe befestigt ist 17

Bild 15: Innenseite einer Serientür mit vorgesehenen Elementen

zur Versteifung [13] 18

Bild 16: Verkleidung der Rampe auf der Innenseite 19

Bild 17: Haltebleche für die Verkleidung 20

Bild 18: Vorgehensweise bei der Montage von Verkleidung und

Schließsystem [14][15] 21

Bild 19: Serienscharniere [16] 22

Bild 20: Dreh-Scharnier für die Hecktür 23

Bild 21: Dreh-Scharnier vom Laderaum aus gesehen mit

angekippter Ladetür 24

Bild 22: Schließsystem 25

Bild 23: Schließsystem der Ladetür – Verriegelte Stellung 27

Bild 24: Schließsystem der Ladetür mit symbolisch dargestellten Scharnieren 28

Bild 25: Schließsystem in Endstellung zum DREHEN 29

Bild 26: Schließsystem muss über Grundstellung zur Kipp-Pos. 30

Bild 27: Schließsystem in Endstellung zum KIPPEN 31

56

Bild 28: Positionen der Riegel – vereinfachte Schnittdarstellung 32

Bild 29: Positionierer (nicht maßstäblich) 33

Bild 30: Winkelversatz zwischen Riegel und Metallzugband

(nur Dreh-Schar.) 34

Bild 31: Ladetür mit und ohne Rampenübergänge 35

Bild 32: Rampenübergänge im Detail 36

Bild 33: Verbesserte Rampenübergänge 37

Bild 34: Seilrolle der Kipp-Unterstützung 38

Bild 35: Aussparungen in der Heckschürze für die Kipp-Scharniere 39

Bild 36: Nötiger Einzug der Heckschürze, um das Kippen zu ermög. 39

Bild 37: Fertiges Konzept der Ladetür 40

Bild 38: max. zulässige Krafteinwirkung auf die Tür 41

Bild 39: Krafteinwirkung auf die Längsträger (Verstärkung im

Rahmen der Tür) 41

Bild 40: Krafteinwirkung auf die Querträger der Tür 43

Bild 41: Krafteinwirkung auf den Querträger am Rahmen 45

Bild 42: Krafteinwirkung auf den Querträger (vereinf. Darstellung) 45

8 Quellennachweise

[1] http://www.auto-news.de/auto/news/bildergalerie_Schick-und-brauchbar-Dacia-Logan-Edelweiss-von-Heuliez_id_19846

gesichtet: 08.12.12

[2] http://barth-112.com/we_de/barth_fahrzeuge/sonstige/gw/niefern.php

gesichtet: 09.12.12

[3] http://extranet.palfinger.com

gesichtet: 09.12.12

[4] www.stoehr-fenster.de/images/GrafikDreh-Kipp-Fenster-Tuer.jpg

gesichtet: 28.12.12

57

[5] www.fensterbeschlagersatzteile.de

gesichtet: 28.12.12

[6] www.mzfenster-tueren.de /content/images/Fenster/Beschlag/NT_Composing_2.jpg

gesichtet: 28.12.12

[7] www.hotter-beschlaege.de

gesichtet: 28.12.12

[8] www.web-gear.com fenster321/ebay/neue_Fenster/50x120-R_offen.JPG

gesichtet: 28.12.12

[9] www.img.erento.com /transporter/mercedes-benz-spri-transporter

gesichtet: 28.12.12

[10] www.humer.vfwebserver.com /de/produkte/anhaenger/baumaschinenanhaenger

gesichtet: 12.01.13

[11] www.beresa.de /fzg_bilder_klein/klein_640_270434_5.jpg

gesichtet: 13.01.13

[12] www.rupp-metzerlen.ch /sprinter-forum/T1N_single1024x636.jpg

gesichtet: 13.01.13

[13] vjatscheslaw und Dzmitriy Ratner GbR

gesichtet: 19.01.13

[14] www.vespa-lambretta-teile.com/bilder/produkte/gross/Blechmutter-Zylinderhaube-PIAGGIO-LEADER-Vespa-LX-125-150-LXV-S-125_1.jpg

gesichtet: 19.01.13

[15] www.shop.berner.eu /berner/15/medias/sys_master

gesichtet: 19.01.13

[16] www.autoteile-reparatur.de

gesichtet: 19.01.13