Hinterachse Frage zu Drehstäben

[T2Arizona]

Hmm, interessantes Thema,
wer hat schonmal die Federn vorne getauscht, wie rum müssen die eingebaut werden (Erkennungsmerkmal)??
Ich mag ja nicht, dass mein Federpaket, dass ich gerade gekauft hab, sofort bricht.
Schöne Grüße,
Michael

[Wolfgang T2b *354]

Hallo Clemens und Michael,

ja, das ist ein spannendes Thema und ich habe Null Ahnung, wie das mit der Vorspannung im Detail funktioniert.

Was haben wir denn an Fakten?

1. VW schreibt vor, dass die vorderen Federstäbe in einer bestimmten Lage eingebaut werden müssen. Das spricht dafür, dass sie tatsächlich irgendwie „vorgespannt“ sind.
2. Ich habe gerade keinen RLF zur Hand, doch ich meine, mich erinnern zu können, dass da explizit steht, dass die Dinger vorgespannt seien.
3. Ich habe in grauer Vorzeit mal an unserem Bus festgestellt, dass er vorn zu tief hängt. Da die Tragarme sowieso raus mussten, habe ich kurzerhand die schon reichlich verformten Federstäbe um 180° gedreht und wieder eingebaut . Anfangs war das perfekt, der Wagen war etliche Zentimeter höher, doch nur, um danach um so tiefer runter zu hängen (ok, war eine Jugendsünde ohne RLF und Handbuch ).

Alle drei Punkte sprechen dafür, dass die Vorspannung tatsächlich existiert und nicht so etwas wie der Eisengehalt im Spinat ist.

Aber wie könnte VW das gemacht haben? Leider kann ich mich nicht erinnern, dass ich im Werk jemals etwas mit einer „Federblatt-Fertigungsstraße“ zu tun gehabt hätte. Ich glaube nicht, dass VW die Dinger geliefert bekommen hat. Damals haben sie ja sogar Anlasser selber gebaut.

Außerdem nehme ich an, dass es kein furchtbar komlizierter Prozess gewesen sein kann, denn im Werk wurden jeden Tag 10 bis 20 km Federblätter verbaut. Das muss also ziemlich ruckzuck gegangen sein.

Ich habe Zweifel am Tordieren vor der Wärmebehandlung (und hinterher macht’s ja, wie Du auch schreibst, wenig Sinn). Alle (neuen!) Blätter, die ich bis jetzt in der Hand hatte, waren fast perfekt eben. Wenn sie ohne Krafteinwirkung übereinander lagen, war keinerlei Luft zwischen ihnen. Ich kann mir nur schwer vorstellen, dass ein, wie auch immer tordierter, Stab völlig eben ist. Erst recht nicht nach der Wärmebehandlung, wenn innere Spannungen herrschen.

Ich habe auch keinen Hinweis darauf, dass die Vorspannung durch punktuelle Kaltverformung erzeugt wurde. Die Oberfäche der Stäbe scheint die vom Warmwalzen zu sein. Zumindest ist die Oberfläche der Stäbe deutlich rauher als die typische Oberfläche kaltgewalzter Profile.

Was bleibt also an Möglichkeiten zur Vorspannung?

Mir fällt nicht viel mehr als eine gezielte Wärmebehandlung ein. Die ließe sich auch einigermaßen gut in einen Fließfertigungsprozess einbauen.

Durch das Verdrehen der Blätter im eingebauten Zustand entstehen Scherspannungen, aber auch (durch die Verbiegung) überlagerte Druck- und Zugspannungen. Wenn man der schmalen Längskante des Blattes folgt, dann ist das im Belastungsfall keine gerade Linie mehr, sondern es geht von einer Geraden (in den Einspannpunkten) in eine Schraubenlinie über. Auf der konkaven Seite ergeben sich Druckspannungen, auf der konvexen Zug. Könnte man nicht bei der Wärmebehandlung dafür sorgen, dass die Druckseiten stärker gehärtet werden und die Zugseiten elastischer bleiben, um so das Auftreten von Rissen zu verzögern. Das könnte man zum Beispiel durch Anblasen mit Luft in bestimmten Bereichen der Feder während der Wärmebehandlung machen. Vielleicht sogar in einem Durchlaufofen.

Das ist jetzt aber reine Spekulation. Und ich fürchte, es wird Michael auch nicht wirklich weiterhelfen.

@Michael: was Dir aber sicher weiter hilft, ist, den weißen Punkt auf dem Federpaket (so denn einer existiert) nach links einzubauen. Ohne Farbpunkt hilft die Schweißnaht oder deren Abdruck weiter, die gehört nämlich ebenfalls nach links.

Tja, was machen wir nun mit unserer Frage? Gibt’s denn hier im Forum niemanden, der mal mit der Torsionsvorspannung von Federblättern zu tun hatte?

Vielleicht hätte ich damals doch besser aufpassen sollen .

Mit schönem Gruß in die Runde fragend

Wolfgang

[WestiWest]

Hallo allerseits,

wirklich interessantes Thema.
Ich möchte selbiges mal von einer anderen Seite beleuchten.

Für mich steht die Frage nach dem Grund für die Änderung im Raum. Mir fallen spontan drei Gründe ein:
1: Produktionskosten senken
2: Weiterentwicklung im Sinne einer höheren Achslast
3: Qualitätssicherung

Grund 1 möchte ich mal ausschließen - es sei denn, man hätte durch die aufwändigere Produktion signifikant Material gespart - entweder in Menge oder in Qualität.
Grund 2 möchte ich auch in Frage stellen. Eine höhere Achslast erfordert eigentlich auch eine steifere Feder und beides hätte man einfach durch einige 1/10 mm mehr Durchmesser erreichen können - gab es ja auch.
Grund 3 halte ich für Wahrscheinlich.

Qualitätsprobleme können natürlich vielseitig sein. Manche sind konstruktiv bedingt (Fehlkonstruktion, knapp auf Kante gerechnet, ...).
Wahrscheinlicher sind durch die Produktion bedingte Probleme: Materialschwankungen, Einhaltung von Toleranzen, Verschleiß von Werkzeug, Einhaltung von Temperaturen ... .

Ich könnte mir vorstellen, dass VW Prüfmaschinen in den Produktionsablauf eingefügt hat, in der die Feder / die Federpakete gespannt und bis zu einer gewissen Grenze belastet wurden (tordiert wurden). Diese Grenze lag sicherlich etwas über der normalen Belastungsgrenze (bestimmte durch die Anschläge). Möglicherweise lag die Grenze so hoch, dass sich bereits leichte Veränderungen im Material ergeben haben - also ein gewisser Alterungsprozess (Setzen der Federn) vorweggenommen wurde. Schlechte Exemplare hätten dann versagt (Riss, Bruch, bleibende Verformung, abgescherte Verzahnung, ...)

Für mich ist es selbstverständlich, dass die Federn dann auch in dieser Belastungsrichtung eingebaut wurden. Die Bezeichnung "vorgespannt" bleibt allerdings etwas rätselhaft.

Gruß, Hanno

[boggsermodoa]

2. Ich habe gerade keinen RLF zur Hand, doch ich meine, mich erinnern zu können, dass da explizit steht, dass die Dinger vorgespannt seien.

So isses. Steht sowohl bei den vorderen Paketen als auch bei hinteren Torsionsstäben ausdrücklich drin. Es könnte allerdings auch einfach nur eine sprachliche Unkorrektheit sein.
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Die Torsionsfeder ist übrigens eine Erfindung des Dr.hc., und als der Käfer das Laufen lernte, gab's damit 'ne Menge Ärger, Brüche, Unfälle und Todesfälle. Das mag mit den verfügbaren Materialqualitäten nach dem Krieg zu tun haben oder halt mit fehlendem Know-How, das man sich erst erarbeiten mußte. Es hat jedenfalls eine Weile gedauert, bis man die Dinger standfest hatte. Wie sich zuvor die Wehrmachtskübel in dieser Hinsicht benommen hatten, weiß ich nicht.

Gruß,

Clemens

[Wolfgang T2b *354]

Hallo Hanno,
ich war mir nicht sicher, ob es tatsächlich eine Änderung an den Federstäben gab und habe deshalb in einem alten T2a-RLF nachgeschaut. Und siehe da: dort ist mit keinem Wort erwähnt, dass das Blattpaket in einer bestimmten Lage eingebaut werden soll. Auch von Vorspannung ist nicht die Rede. Es hat sich also tatsächlich etwas geändert.

Auf die Frage nach dem Warum hast Du drei mögliche Gründe genannt.

Für mich steht die Frage nach dem Grund für die Änderung im Raum. Mir fallen spontan drei Gründe ein:
1: Produktionskosten senken
2: Weiterentwicklung im Sinne einer höheren Achslast
3: Qualitätssicherung

Ich vermute, es geht nicht nur um den von Dir favorisierten dritten, sondern um alle drei Aspekte gleichzeitig.

1. Die Materialkosten sind zwar nur ein lächerlicher Anteil an den Gesamtkosten der Federn, doch hier gilt: die Masse machts. Bei VW hat mal ein Mitarbeiter über 100.00 DM ausgezahlt bekommen, weil er vorgeschlagen hat, das Anlasserkabel beim Käfer etwas anders zu verlegen. Damit konnte man ein paar Zentimeter Kabel/Kubikzentimeter Kupfer sparen. Multipliziert mit Hunderttausenden von Fahrzeugen. Und schon hatte der Mitarbeiter ein Eigenheim auf dem Konto.
Federstahl ist nicht ganz so teuer, aber trotzdem gilt: je weniger, desto besser. Ich hab spaßeshalber mal hochgerechnet: wenn die Blätter nur einen Millimeter schmaler wären, würde VW im Jahr an die 100 Tonnen Federstahl sparen (die weder gekauft, noch geprüft, transportiert, gelagert, bearbeitet und eingebaut werden müssen). Das ist doch schon was. Fazit: die Konstrukteure werden um jeden Millimeter kämpfen.

2. Für die Weiterentwicklung gilt genau das Gleiche. Auch hier hat VW nichts zu verschenken.

3. Auch die Qualitätssicherung unterliegt der gleichen Logik.

Ich könnte mir vorstellen, dass VW Prüfmaschinen in den Produktionsablauf eingefügt hat, in der die Feder / die Federpakete gespannt und bis zu einer gewissen Grenze belastet wurden (tordiert wurden). Diese Grenze lag sicherlich etwas über der normalen Belastungsgrenze (bestimmte durch die Anschläge). Möglicherweise lag die Grenze so hoch, dass sich bereits leichte Veränderungen im Material ergeben haben - also ein gewisser Alterungsprozess (Setzen der Federn) vorweggenommen wurde. Schlechte Exemplare hätten dann versagt (Riss, Bruch, bleibende Verformung, abgescherte Verzahnung, ...)

Das Erste ist sicher richtig. Während der Produktion wurde/wird permanent geprüft. Aber auch die Prüfung unterliegt einer wirtschaftlichen Logik, denn das ist ja kein billiges Unterfangen. Deshalb hat man bei VW ganz gezielt selektiert, wie intensiv ein Bauteil geprüft wurde. Bei Sicherheitsteilen gab es eine 100%-Prüfung. Deshalb wurden z.B. alle Lenkungen getestet. Das Versagen eines Teiles hätte katastophale Folgen nach sich ziehen können.

Bei Federblättern würde ich diesen Aufwand bezweifeln. Selbst wenn einzelne Blätter versagen, hält sich der Schaden in Grenzen. Ich bin Hunderte von Kilometern auf den Gummipuffern gefahren. Immer schön sachte, aber es geht. Die Blätter brechen ja nicht alle gleichzeitig, was böse Auswirkungen haben könnte (Radführung). Nachdem das erste Blatt versagt hat, übernehmen ja die Gummipuffer einen großen Teil der Last.

Ich nehme also an, hier wurden Prüfungen nur durchgeführt, um den Fertigungsprozess im Griff zu behalten. Und natürlich stichprobenartig bis zur Zerstörung.

Das Tordieren in die eine Richtung und das Einbauen in der anderen halte ich für unwahrscheinlich. Siehe eigene Erfahrungen im oberen Post, denn die Dinger hängen, falsch herum eingebaut, ziemlich durch. Es gibt also offensichtlich unterschiedliche Federkräfte je nach Drehrichtung. Andererseits habe ich vor Jahren mal versucht, durch Torsion der Einzelblätter herauszufinden, welche noch gut sind und welche nicht. Ich konnte keinen Unterschied in Abhängigkeit von der Drehrichtung festellen (was aber möglicherweise an meiner sehr hemdsärmeligen Messeinrichtung lag ).

Wenn sich die Blätter nach dem Tordieren in der Produktion tatsächlich plastisch verformt haben, ist der spätere Schaden vorprogrammiert. Das wäre zwar ein geschicktes Marketinginstrument, um den Absatz von Federstäben zu pushen, aber so fies war/ist(?) doch VW nicht, oder? Außerdem hätte man das billiger haben können, indem man einfach rachitischer konstruiert hätte.

Aber wie haben sie das Vorspannen denn nun gemacht?

Ich wird’ heute Nacht mal gurgeln, hab’ aber wenig Hoffnung.

@Clemens

Die Torsionsfeder ist übrigens eine Erfindung des Dr.hc.

... um das Ganze noch auf die Spitze zu treiben: er hat das nicht nur für den Käfer konstruiert, sondern auch für seinen 100 mal schwereren Bruder. Nein, nicht für den Constellation-Lkw von VW do Brasil, sondern für das Allradfahrzeug schlechthin. Den Leopard 2, für den Porsche die Grundkonstruktion entwickelt hat. Der hat im Bauch etliche Drehstabfedern für die Laufwerksrollen. Ist ein beruhigendes Gefühl, dass die Konstruktion auch für so etwas funktioniert.

Und der gemeinsame Gen-Pool von Porsche 911 über T2 bis zum Leopard 2 ist doch auch was Schönes.

Grüße

Wolfgang

[T2Arizona]

Hallo,
wow ich dachte nicht dass die Vorderachsfeder so kompliziert sein kann.

@Michael: was Dir aber sicher weiter hilft, ist, den weißen Punkt auf dem Federpaket (so denn einer existiert) nach links einzubauen. Ohne Farbpunkt hilft die Schweißnaht oder deren Abdruck weiter, die gehört nämlich ebenfalls nach links.

Wenn ich mich recht entsinne ist an meinem Bulli die Schweißnaht rechts oder an beiden Seiten, ist schon 1,5 Jahre her als ich die Traggelenke gemacht hab.
Mein T2a Bj68 hat glaub ich mal eine neuere Vorderachse bekommen, da ein Bremskraftverstärker drin ist. Auch die Scheibenbremsen sind schon drauf.
Deshalb könnten auch bereits die vorgespannten Federn drin sein.
Die Federblätter, die ich letztens gebraucht gekauft hab, haben nur an einer Seite die Schweißnaht.
Wenn ich diese Naht also nach links einbaue muss es passen??

Um es noch ein wenig komplizierter zu machen hab ich zwei weitere Fragen.
1.
Die Firma Hoffmann Speedster vertreibt wie oben genannt für den T2a bis 1969 neue Federpakete.
Auf Nachfrage sagte man mir, es seinen Federn von Volkswagen do Brasil.
Also gehe ich davon aus, es sind welche vom T2c. Warum sollte VW in den moderen T2c nicht vorgespannte Federn einbauen?
2.
Gibt es maßliche/optische Unterschiede zwischen den Federpakten vor und nach 69?
Wenn nein, dann könnte ja eine Vorderachse durch 45 Jahre Werkstattpfusch (so wie es mein Bus erlebt hat) eine nicht vorgespannte Feder und eine vorgespannte Feder drin haben. Was passiert dann?

(Um noch mehr durcheinander zu schaffen wärs interessant was passiert, wenn man die eine vorgespannte Feder richtig die andere vorgespannte Feder falschrum einbaut, der Gedanke ginge aber zu weit)

Schöne Grüße,
Michael

[Wolfgang T2b *354]

Hallo Michael,

Wenn ich mich recht entsinne ist an meinem Bulli die Schweißnaht rechts oder an beiden Seiten, ist schon 1,5 Jahre her als ich die Traggelenke gemacht hab.

Blätter mit zwei Schweißraupen habe ich noch nicht gesehen, wills's aber auch nicht ausschließen. Macht allerdings wenig Sinn.

Um es noch ein wenig komplizierter zu machen hab ich zwei weitere Fragen.
1.
Die Firma Hoffmann Speedster vertreibt wie oben genannt für den T2a bis 1969 neue Federpakete.
Auf Nachfrage sagte man mir, es seinen Federn von Volkswagen do Brasil.
Also gehe ich davon aus, es sind welche vom T2c. Warum sollte VW in den moderen T2c nicht vorgespannte Federn einbauen?
2.
Gibt es maßliche/optische Unterschiede zwischen den Federpakten vor und nach 69?
Wenn nein, dann könnte ja eine Vorderachse durch 45 Jahre Werkstattpfusch (so wie es mein Bus erlebt hat) eine nicht vorgespannte Feder und eine vorgespannte Feder drin haben. Was passiert dann?

Zu 1: Keine Ahnung. Möglicherweise sind die Brasilianer ja vorgespannt und es ist wurscht, ob Du die in den T2a, b oder c einbaust. Vielleicht ist der Unterschied gar nicht so groß. Oder es hat sich herausgestellt, dass der Aufwand zum Vorspannen (wie auch immer das gemacht wird) in keinem Verhältnis zum Ertrag steht, so dass sie beim T2c darauf verzichtet haben.

zu 2: Schon wieder keine Ahnung .
Ende 1969 wurde die "neue" Vorderachse eingeführt. Ab diesem Zeitpunkt müssten alle Federstäbe passen, denn ab diesem Zeitpunkt wurden die Federn vorgespannt, wurde der Anstellwinkel der Zentralnuss im Tragrohr steiler gestellt und wurde die Achslast angehoben. Ob sich die Geometrie der Stäbe, unabhängig von der Vorspannung, geändert hat, weiß ich nicht.

Wenn Du zwei verschiedene Federn in Deine Tragrohre schiebst (alt und neu, vorgespannt und nicht, richtig herum und falsch herum), dann passiert nicht viel. Äh, nennen wir es eine milde Form der Tieferlegung. Da sich die Tragarme synchron bewegen (müssen), wird eine Feder ein bisschen mehr Kraft aufbringen und die andere weniger. Die Summe bleibt immer gleich. Wenn sich eine Feder also nicht so richtig an der Arbeit beteiligen will, dann werden halt beide etwas weiter verdreht, so dass sich wieder die richtige Gegenkraft einstellt. Wenn beide falsch herum eingebaut sind, gilt die gleiche Logik.

Schöne Grüße

Wolfgang