Untersuchung verschiedener Konzepte von Abschleppwagen

© KIMA, 2006 - 1 -
Lehrstuhl für Konstruktion im Maschinen- und Apparatebau
Prof. Dr.-Ing. C. Schindler
Untersuchung verschiedener Konzepte
von
Abschleppwagen
Prof. Dr.-Ing. Christian Schindler
Dipl.-Ing. Carsten Loof
Technische Universität Kaiserslautern
Lehrstuhl für Konstruktion
im
Maschinen- und Apparatebau
März 2006

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 1 Einleitung
1. Einleitung
Abschleppwagen mit Unterfahrkran werden eingesetzt, um Fahrzeuge abzuschleppen, die
aufgrund von Unfällen oder Pannen nicht mehr eigenständig fahren können. Im Zivilbereich
werden schwere Abschleppfahrzeuge benötigt, um u. a. verunfallte LKW oder Busse
verschiedenster Bauart zu bergen und zu schleppen. Lässt der Zustand des
abzuschleppenden Fahrzeugs einen Abschleppvorgang zu, erfolgt dieser in der Regel so,
dass das Havariefahrzeug im Bereich seiner Vorder- oder Hinterachse mittels eines Hub-
oder Unterfahrkrans angehoben und dann vom Abschleppfahrzeug gezogen wird, Abb. 1.
Die Aufnahmevorrichtung ist um eine vertikale Achse, den so genannten „Brillenbolzen“
verdrehbar, so dass eine Lenkbewegung zwischen gezogenem und Abschleppfahrzeug
ermöglicht wird.
Abb. 1: Abschleppvorgang 1
Technischer Fortschritt bei der Entwicklung von LKW, höhere Nutzlasten und verschärfte
Sicherheitsbestimmungen wie z.B. ein Unterfahrschutz im Front- und Seitenbereich stellen
immer größere Anforderungen sowohl an den Unterfahrkran als auch an den
Abschleppwagen als Gesamtsystem. Die hier betrachtete Fahrzeugaufnahme, die so
genannte Brille, wird derzeit in Verbindung mit zwei prinzipiell verschiedenen Fahrzeug-
sowie drei unterschiedlichen Kranprinzipien angeboten, die neben der Höhenverstellung
auch eine Neigungsverstellung der Brille ermöglichen. Diese drei Systeme werden in der
vorliegenden Untersuchung zunächst hinsichtlich ihres technischen Prinzips verglichen,
anschließend erfolgt ein Vergleich einiger Abschleppfahrzeuge verschiedener Hersteller
bezüglich ihres Lastverhaltens.
1 www.agefa-technik.de
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 2 Analyse des Systems „Abschleppwagen“
2. Analyse des Systems „Abschleppwagen“
2.1. Funktionsweise
Das Havariefahrzeug wird für den Abschleppvorgang mittels eines Unterfahrkrans an seiner
Vorder- oder Hinterseite angehoben. Sofern der Fahrzeugzustand es zulässt, erfolgt die
Befestigung an der Bergeeinheit mittels so genannter Radgabeln, Abb. 2.
4
Abb. 2: Unterfahrkran mit montierter Brille 1
Die Radgabeln (1) werden je nach Bedarf an der Vorder- oder Hinterachse unter das
abzuschleppende Fahrzeug geschoben, bis der Querbalken (2) an den Reifen anstößt. Je
nach Situation kann dabei mit dem Abschleppfahrzeug rangiert oder die Brille mittels des
Teleskopauslegers (3) positioniert werden. Die Verriegelung erfolgt über die hinteren
Querstangen (4). Anschließend wird das abzuschleppende Fahrzeug mit dem
Teleskopausleger an das Abschleppfahrzeug herangezogen. Der verbleibende
Mindestabstand wird durch den Platzbedarf der Lenkbewegung der Brille und den jeweiligen
Fahrzeugüberhang bestimmt. Das Anheben erfolgt in der Regel über den Hubmechanismus,
kann aber auch mittels der Neigungsverstellung des Unterfahrkrans geschehen, da der
Drehpunkt (5) bei allen Systemen am fahrzeugseitigen Ende des Teleskopauslegers liegt.
Hauptaufgabe der Neigungsverstellung ist jedoch, die Brille während des Hubvorgangs so zu
positionieren, dass Beschädigungen am abzuschleppenden Fahrzeug vermieden werden.
Um beim Fahren eine Lenkbewegung zwischen Abschlepp- und Havariefahrzeug zu
ermöglichen, sind die Radgabeln über ein Gelenk (6) mit dem Teleskopausleger verbunden.
Um eine sichere Funktion dieses Lenkmechanismus bei minimalem Verschleiß zu erzielen,
wird im Schleppbetrieb angestrebt, die Brille möglichst waagerecht einzustellen.
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6
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1
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 2 Analyse des Systems „Abschleppwagen“
2.2. Gesetzliche Vorschriften
Abschleppwagen sind gemäß der Richtlinie 14 zu § 18 Abs. 2 Nr. 1 StVZO 2 als
selbstfahrende Arbeitsmaschinen anerkannt und somit von den Vorschriften über das
Zulassungsverfahren nicht betroffen 3 . Ausnahmeregelungen können von den
entsprechenden Behörden nach § 70 StVZO getroffen werden. In der Regel bleiben die
Vorschriften über die Fahrzeugabmessungen nach § 32 StVZO jedoch bestehen. Daraus
ergeben sich u. a. folgende Vorgaben:
• Die maximale Fahrzeugbreite darf nicht größer als 2550 mm sein
• Die maximale Fahrzeuglänge darf 12000 mm nicht überschreiten
• Die maximale Fahrzeughöhe darf nicht mehr als 4000 mm betragen
Mit der Anerkennung als Arbeitsmaschine nach Schlüssel-Nr. 1627 DA 53 oder 1601 DA 1
geht im Normalfall eine Erhöhung der zulässigen Hinterachslast auf 2x12 t einher.
Zur Erhaltung der Lenkfähigkeit im Schleppbetrieb schreibt die StVZO lastabhängige
Höchstgeschwindigkeiten vor. Als Berechnungsgrundlage dient hierbei die Lastverteilung
zwischen Vorder- und Hinterachse:
v
zul
160
km / h
Ah
− 2
A
= (1)
v
vzul: zulässige Höchstgeschwindigkeit
Ah: Hinterachslast
Av: Vorderachslast
Des Weiteren wird gefordert, dass weder die zulässige Vorderachslast bei unbelastetem
Unterfahrkran, noch die höchstzulässige Hinterachsbelastung im Schleppbetrieb
überschritten werden.
Der Verband der Bergungs- und Abschleppunternehmen fordert für die Anerkennung als
Fachbetrieb für die Fahrzeugklasse I / B1 Fahrzeuge mit einer verfahrbaren Kranlast von 6 t
bei 80 km/h.
2 Richtlinie für die Begutachtung von Abschleppwagen (Kranwagen) als Arbeitsmaschinen. BMV/StV
7-8033 B/67, Juni 1963, VkBl 1967, S. 394
3 StVZO §18 Abs. 2
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
3. Vergleich verschiedener Kranprinzipien
3.1. Anforderungen an den Unterfahrkran
Bei der Gestaltung des Unterfahrkrans ist auf folgende technische Gesichtspunkte zu
achten:
Kinematik (Bewegungsführung):
• Um eine einfache und präzise Positionierung zu ermöglichen, sollten sich die
einzelnen Bewegungen möglichst wenig gegenseitig beeinflussen.
• Mit Ausnahme der Längenänderung des Telekopauslegers sollte keine Bewegung
Antrieb:
den Abstand zwischen der Hinterachse des Abschleppfahrzeugs und der
Lastaufnahme verändern, um zu vermeiden, dass beim Hubvorgang Überlasten oder
eine Einschränkung des Lenkwinkels entstehen.
• Die Antriebskräfte sind möglichst gering zu halten. Dadurch werden einerseits die
Belastungen auf den Unterfahrkran und die Lagerstellen reduziert, andererseits
können die Hydraulikzylinder mit niedrigerem Druck betrieben oder kleiner
dimensioniert werden, wodurch der Verschleiß und das Gewicht reduziert werden.
• Der Antrieb sollte möglichst feinfühlig zu steuern sein. Je größer das Verhältnis
zwischen dem Hub des Hydraulikzylinders und dem daraus resultierenden
Verfahrweg der Last, desto präziser lässt sich der Unterfahrkran steuern.
Festigkeit und Steifigkeit:
• Um den Belastungen stand zu halten, kann der Unterfahrkran entsprechend groß
dimensioniert werden, er kann so gestaltet werden, dass die Belastungen minimiert
werden und es können hochfeste Werkstoffe eingesetzt werden.
• Die unter Belastung auftretenden elastischen Verformungen sollten möglichst gering
Gewicht:
ausfallen um übermäßiges Federn unter Stößen zu vermeiden.
• Um die erforderlichen Hydraulikkräfte gering und die Zuladung des
Abschleppfahrzeugs hoch zu halten, sollte das Gewicht des Unterfahrkrans möglichst
gering gehalten werden.
Zur Beurteilung der verschiedenen Kranprinzipien lassen sich insbesondere folgende
Kriterien heranziehen:
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
1. Die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Bewegungen
2. Die Veränderung des Lastabstandes beim Hub- und Neigevorgang
3. Das Verhältnis zwischen dem Hub des Hydraulikzylinders und dem
Verfahrweg der Last
4. Das Verhältnis zwischen Last und Hydraulikkraft
3.2. Analyse gängiger Systeme
Es existieren zwei grundsätzlich unterschiedliche Ausführungen des Unterfahrkrans; der
Kran mit schwenkender Hubbewegung und der mit linearer Hubbewegung. Dabei wird
ersterer in der Variante mit oben angeschlagenem oder unten angeschlagenem Gelenk zur
Neigungsverstellung der Brille gebaut. Abb. 3 zeigt die verschiedenen Ausführungen und die
daraus resultierenden Bewegungsverläufe für die Hubbewegung (I) und die
Neigungsverstellung (II).
Gegenseitige Beeinflussung der Bewegungen und Veränderung des Lastabstands:
Die durch die schwenkende Hubbewegung entstehende Veränderung des Lastabstands ist
in ihrer Größe abhängig von der Position der Aufhängung des Hubarms. Dabei gilt, je weiter
oberhalb des Lasteinleitungspunkts die Lagerung des Hubarms angeordnet ist, desto mehr
wird der Lastabstand beim Hubvorgang erhöht und desto größer wird die Winkeländerung
der Brille im unteren Bereich der Hubbewegung. Umgekehrt würde eine Positionierung des
Drehpunkts unterhalb des Lasteinleitungspunkts eine Verkürzung des Lastabstands beim
Hubvorgang bewirken. Eine horizontale Verschiebung der Lagerung in Richtung des
Lasteinleitungspunkts verstärkt die o. g. Effekte.
Aus den eingezeichneten Bewegungsverläufen ist allerdings ersichtlich, dass die
Veränderung im Verhältnis zum Gesamt-Lastabstand bei den angenommenen
geometrischen Verhältnissen sehr gering ist. Auch die Veränderung des Neigungswinkels
der Brille ist beim Hubvorgang relativ gering.
Bei der Hubbewegung des Linearkrans erfolgt keinerlei Veränderung des Lastabstands oder
des Neigungswinkels der Radgabeln.
Die Verstellung des Neigungswinkels hingegen zeigt in allen drei Fällen eine starke
Beeinflussung der Hubhöhe und eine mäßige Veränderung des Lastabstands. Wie groß die
jeweilige Beeinflussung ist, hängt auch hier von der Position des Drehpunkts ab. Je weiter
oberhalb oder unterhalb des Lasteinleitungspunkts sich das Drehgelenk zur
Neigungsverstellung befindet, desto größer fällt die Änderung des Lastabstands bezogen auf
die Änderung des Anstellwinkels aus. Dabei bewirkt eine Verringerung des Anstellwinkels
der Brille bei oberhalb liegendem Gelenk eine Verringerung des Lastabstands. Befindet sich
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
der Drehpunkt jedoch unterhalb des Lasteinleitungspunkts, vergrößert sich der Lastabstand.
Eine Vergrößerung des Anstellwinkels wirkt sich genau gegenteilig aus. Für den im Betrieb
mit Brille üblichen Einstellungsbereich des Unterfahrkrans ist nur bei Modell 1a zu erwarten,
dass sich der Lasteinleitungspunkt in eine Position oberhalb des Drehpunkts der
Neigungsverstellung verschiebt.
1a
1b
Feinfühligkeit:
2
Hubzylinder
Hubzylinder
Zylinder zur
Neigungsverstellung
Abb. 3: Verschiedene Kranprinzipien und ihre Kinematik
Als Maß für die erreichbare Feinfühligkeit der Kranverstellung wird das Verhältnis zwischen
dem Hub der Hydraulikzylinder und dem damit einhergehenden Verfahrweg der Last
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Zylinder zur
Neigungsverstellung
Zylinder zur
Neigungsverstellung
II
Hubzylinder
I
II
I
I
II

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
herangezogen. Hierdurch kann jedoch nur eine Beurteilung des jeweiligen Konzepts
erfolgen, da die tatsächliche Qualität der Kranverstellung von weiteren Komponenten wie
dem Hydraulikaggregat, den Zylindern, der Steuerungseinheit und den Bedienelementen
abhängt. Weiterhin kann nur ein qualitativer Vergleich angestellt werden, da die zur
Berechnung notwendigen Abmessungen lediglich Schätzwerte sind.
Abb. 4: Geometrische Verhältnisse am Schwenkarm
Nach Abb. 4 berechnet sich die Länge c des Hubzylinders in Abhängigkeit des Winkels α
beim Schwenkkran nach folgender Gleichung:
2 2
c = a + b − 2a
⋅b
⋅cos
α
(2)
Der Hubweg h lässt sich anhand von Gleichung 3 bestimmen:
( sin β0 − sin β )
h = l ⋅
(3)
Der Zusammenhang zwischen α und β wird durch Gleichung 4 beschrieben:
β = β + α0
−α
0 (4)
Aus den Gleichungen 2-4 lässt sich die Länge des Hydraulikzylinders in Abhängigkeit der
Hubhöhe berechnen:
2 2
⎛ h ⎞
⎛ h ⎞
c = a + b − 2a ⋅b
⋅ cos(
β 0 + α0
) ⋅ 1−
⎜sin
β0
− ⎟ − 2a
⋅b
⋅sin
( β0
+ α0
) ⋅⎜
sin β0
− ⎟ (5)
⎝ l ⎠
⎝ l ⎠
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α0
α
2
Das als Maß für die Feinfühligkeit herangezogene Verhältnis der Änderung der Zylinderlänge
zur Änderung der Hubhöhe kann nun durch ableiten von Gleichung 5 ermittelt werden:
FZ
β0
β
h
FL

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
∂c
1
⎛
⎜ 2 2
= a + b − 2a
⋅ b ⋅ cos
∂h
2 ⎜
⎝
⎡
⎢
⋅ ⎢−
a ⋅ b ⋅ cos
⎢
⎣
⎛
⎜
⎝
⎛
⎜
⎝
( β + α ) ⋅ 1−
sin β − − 2a
⋅b
⋅sin(
β + α )
2
h ⎞ ⎞
⎟
l ⎠ ⎟
⎠
h ⎞
⎟
l ⎠
( β + α ) ⋅⎜1
− sin β − ⎟ ⋅ ⋅ sin β − + 2 ⋅ ⋅ sin(
β + α )
0
0
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0
0
0
⎛
⎜
⎝
1
−
2
0
2 ⎛
⎜
l ⎝
0
2
h ⎞
⎟
l ⎠
a ⋅b
l
0
0
0
⎛ h ⎞
⎞
⋅ ⎜sin
β − ⎟
⎟
0
⎝ l ⎠⎟
⎠
Beim Linearkran sind die Wegänderungen des Hubzylinders und der Lastaufnahme
identisch.
Der qualitative Verlauf der Feinfühligkeit ist für die Hubbewegung beider Kransysteme in
Abb. 5 eingezeichnet. Es zeigt sich, dass der Linearkran eine wesentlich feinfühligere
Einstellung der Hubhöhe erlaubt.
Feinfühligkeit
1
0
Hubhöhe
0
⎤
⎥
⎥
⎥
⎦
1
−
2
Lineararm
Schwenkarm
Abb. 5: Feinfühligkeit in Abhängigkeit von der Hubhöhe
Die Neigungsverstellung ist in allen drei Fällen recht ähnlich bezüglich ihrer
Bewegungsführung, so dass ein Vergleich der einzelnen Systeme ohne genaue
Maßangaben nicht möglich ist. Es ist jedoch zu erwarten, dass das Modell 1a mit unten
angeschlagenem Gelenk die ungünstigsten Hebelverhältnisse und somit die geringste
Feinfühligkeit aufweist.
Kräfteverhältnisse:
Im Sinne einer verschleißarmen und leichten Konstruktion ist anzustreben, mit möglichst
geringer Kraft FZ des Hydraulikzylinders eine möglichst große Last FL heben zu können.
Gemäß dem Energieerhaltungssatz gilt entsprechend Abb. 4:
(6)

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 3 Vergleich verschiedener Kranprinzipien
W
−1
FZ
⎛ ∂c
⎞
hydr = WLast
⇒ FZ
⋅ ∂c
= FL
⋅ ∂h
⇔ = ⎜ ⎟
(7)
FL
⎝ ∂h
⎠
Beim Linearkran ergibt sich also ein Verhältnis der Kräfte von 1:1. Beim Schwenkarm
berechnet sich dieses Verhältnis mit Hilfe von Gleichung 6. Die entsprechenden
Kurvenverläufe sind in Abb. 6 dargestellt. Es zeigt sich, dass beim Schwenkarm ein
Vielfaches der Hydraulikkräfte zum heben der gleichen Last notwendig ist.
Da die Prinzipien zur Neigungsverstellung in allen drei Modellen ähnlich sind, lassen sich
keine qualitativen Unterschiede bezüglich der Kräfteverhältnisse aufzeigen.
F Z/F L
4
0
Hubhöhe
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Lineararm
Schwenkarm
Abb. 6: Erforderliche Hydraulikkraft zum Heben einer Last in Abhängigkeit von der Hubhöhe
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass der Linearkran dem Schwenkkran bezüglich
erreichbarer Feinfühligkeit und Kräfteverhältnissen überlegen ist. Andererseits wird beim
Linearkran ein wesentlich längerer Hydraulikzylinder benötigt, um die gleiche Hubhöhe zu
erreichen und die Kräfte im der Kranaufhängung sind höher als beim Schwenkarm. Was die
Bewegungsführung betrifft zeigen sich keine wesentlichen Vor- oder Nachteile bei den
unterschiedlichen Modellen.

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
4. Lastverhalten
4.1. Anforderungen an das Fahrzeug
Beim Abschleppen kommt es zu sowohl zu einer Erhöhung des Gesamtgewichts des
Abschleppfahrzeugs, als auch zu einer Lastverschiebung in Richtung der Hinterachse.
Dadurch wird die Hinterachse überproportional belastet, während die Vorderachse eine
Entlastung erfährt. Dabei darf weder die zulässige Hinterachslast noch das zulässige
Gesamtgewicht überschritten werden. Außerdem ist auf das Lastverhältnis von Hinter- zu
Vorderachse zu achten, da dieses die zulässige Höchstgeschwindigkeit bestimmt (vgl. Kap.
2.2). Anzustreben ist dabei ein Verhältnis von weniger oder gleich 4:1, da in diesem Fall die
zulässige Höchstgeschwindigkeit noch 80 km/h beträgt.
Im Gegenzug darf im Betrieb ohne Kranlast die maximal zulässige Vorderachslast nicht
überschritten werden und auch hier ist ein möglichst ausgeglichenes Lastverhältnis zwischen
den Achsen wünschenswert, da dies die Fahreigenschaften positiv beeinflusst.
4.2. Berechnung des Lastverhaltens
Die im Schleppbetrieb vorliegende Geometrie und die Kraftverhältnisse sind in Abb. 7
dargestellt.
Av
Abb. 7: Geometrie und Kraftverhältnisse beim Abschleppvorgang
Gf: Gewichtskraft des Fahrzeugs Ah: Hinterachslast
Ga: Gewichtskraft des Auslegers FL: Lastkraft
Av: Vorderachslast
Im lastfreien Zustand ergeben sich die in Abb. 8 dargestellten Verhältnisse.
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Gf
da
sf
Ah
sa
dl
Ga FL

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
Abb. 8: Geometrie und Kraftverhältnisse im lastfreien Zustand
Bei der Ermittlung der zulässigen Last benutzt der TÜV ein vereinfachtes
Berechnungsverfahren, bei dem die Verschiebung des Auslegerschwerpunkts vernachlässigt
wird. Aus den Gleichgewichtsbedingungen der Gleichungen 8 und 9 lässt sich die Formel zur
Berechnung der Maximallast in Abhängigkeit des Lastabstands bei gegebenem
Lastverhältnis zwischen Hinter- und Vorderachse ableiten (s. Gleichung 10).
Der Vergleich des Moments um die Hinterachse zwischen belastetem und lastfreiem
Zustand liefert:
( Lv Av
) ⋅ da
= FL
⋅ dl
− (8)
Aus der Bedingung, dass sich die Summe der Achslasten im Schleppbetrieb um die Lastkraft
erhöht, erhält man:
⎛ A
+ L + = + = ⋅ h ⎞
v FL
Ah
Av
Av
⎜ + 1⎟
⎝ v ⎠
L (9)
h A
Löst man Gleichung 8 nach Av auf und setzt den sich ergebenden Term für die Variable Av
vor der Klammer in Gleichung 9 ein, so ergibt sich die vom TÜV benutzte Formel zur
Berechnung der maximalen Last.
⎛ F ⎞
⎡
⎤
L ⋅ dl
⎛ ⎞
⎛ ⎞
⎜
⎟
A
d
+ + = − ⋅ h
l A
⎜ + 1⎟
⇔ + ⋅ ⎢1
+ ⋅ h
A
L
⎜ + 1⎟⎥
= ⋅ h
h Lv
FL
Lv
Lh
FL
Lv
⎝ d ⎠ ⎝ A
a
v ⎠
⎣ d ⎝ A
a
v ⎠ Av
⎦
Ah
⋅ Lv
− L
A
h
v
⇔ FL
= da
⋅
+ ⋅
⎛ A
d
h ⎞
a dl
⎜ + 1⎟
⎝ Av
⎠
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Lv
Gf Ga
da
Ein Fahrzeug mit verschiebbarem Gegengewicht (s. Abb. 9) erfordert eine angepasste
Berechnung. Hier muss als Vorderachslast im lastfreien Zustand die theoretische Last bei
vorgefahrenem Gegengewicht im lastfreien Zustand angenommen werden. Der Vorteil eines
sf
Lh
sa,l
(10)

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
verschiebbaren Gegengewichts liegt einerseits darin, dass die zur Berechnung der
aufnehmbaren Last herangezogene, theoretische Vorderachslast Lv höher sein kann, als die
zulässige Achslast. Andererseits kann im lastfreien Zustand eine Verschiebung des
Fahrzeugschwerpunkts in Richtung der Hinterachse vorgenommen werden, was die
Fahreigenschaften günstig beeinflusst.
Abb. 9: Abschleppfahrzeug mit verschiebbarem Gegengewicht
Zusätzlich zu der maximal zulässigen Entlastung der Vorderachse ist die maximale Nutzlast
durch das zulässige Höchstgewicht auf der Hinterachse begrenzt. Zur Berechnung wird das
Momentengleichgewicht um die Hinterachse nach Abb. 7 aufgestellt:
G s = A ⋅ d + F ⋅ d
ges
⋅ (11)
f
v
a
L
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l
Für den Abstand des Fahrzeugschwerpunkts von der Hinterachse sf gilt nach Abb. 8:
s
L ⋅ d
v a
f = (12)
Lh
+ Lv
Die Vorderachslast kann durch folgende Gleichung beschrieben werden:
A G + F − A
v
ges
L
Gegengewicht
= (13)
h
Aus den Gleichungen 11-13 lässt sich nun die durch die zulässige Hinterachsbelastung
begrenzte Maximallast in Abhängigkeit des Lastabstands ermitteln:

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
F
L
− G
+ A
v ges h,
max
L,
max = d a ⋅
(14)
d l + d a
4.3. Vergleich verschiedener Abschleppfahrzeuge
Im Folgenden werden 4 verschiedene Abschleppwagen hinsichtlich ihrer Nutzlast und
Lastverteilung im lastfreien Betrieb verglichen. Drei dieser Systeme basieren auf einem
Vierachser mit starrem Gegengewicht und Schwenkarm, das Modell AGEFA auf einem
Dreiachser mit verschiebbarem Gegengewicht. Die relevanten technischen Daten sind unten
aufgeführt.
MAN TGA 35.480 8x4 BB; Aufbau: E
Achsabstand 4 da: 5102,5 mm
Zulässiges Gesamtgewicht: 35000 kg 5
Leergewicht: 27000 kg
Zulässige Vorderachslast: 2 x 8000 kg
Vorderachslast leer: 13000 kg
Zulässige Hinterachslast: 2 x 12000 kg 5
Hinterachslast leer: 14000 kg
Lastverteilung Hinterachse: Vorderachse: 52:48
MAN TGA 41.460 8x4 BB; Aufbau: N
Achsabstand da: 5102,5 mm
Zulässiges Gesamtgewicht: 35000 kg
Leergewicht: 23600 kg
Zulässige Vorderachslast: 2 x 8000 kg
Vorderachslast leer: 12400 kg
Zulässige Hinterachslast: 2 x 12000 kg 5
Hinterachslast leer: 11200 kg
Lastverteilung Hinterachse: Vorderachse: 47,5 : 52,5
4 Der Achsabstand wird bei Vierachsmodellen zwischen den Aufhängepunkten der Pendelachsen
gemessen, bei Dreiachsmodellen zwischen der Vorderachse und dem Aufhängepunkt der hinteren
Pendelachse, wodurch sich bei gleicher Fahrzeuglänge ein höherer Wert ergibt.
5 Beschränkung der technisch zulässigen Höchstgrenze durch Zulassungsbestimmungen
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
MAN TGA 41.460 8x4 BB; Aufbau: B
Achsabstand da: 5702,5 mm
Zulässiges Gesamtgewicht: 35000 kg
Leergewicht: 27400 kg
Zulässige Vorderachslast: 2 x 7500 kg
Vorderachslast leer: 13600 kg
Zulässige Hinterachslast: 2 x 12000 kg 5
Hinterachslast leer: 13800 kg
Lastverteilung Hinterachse: Vorderachse: 50 : 50
Mercedes Benz ACTROS 3346 6x4; Aufbau: AGEFA
Achsabstand da: 6075 mm
Zulässiges Gesamtgewicht: 33000 kg
Leergewicht: 21840
Zulässige Vorderachslast: 9000 kg
Vorderachslast leer: 9000 kg
Vorderachslast leer, theor.: 11480 kg
Zulässige Hinterachslast: 2 x 12000 kg
Hinterachslast leer: 12840 kg
Hinterachslast leer, theor.: 10520 kg
Lastverteilung Hinterachse: Vorderachse: 58 : 42
Lastverteilung HA/VA theor.: 48 : 52
Die sich aus den Bedingungen für die Lenkbarkeit und der maximalen Hinterachslast
ergebende maximale Nutzlast ist in Abb. 10 in Abhängigkeit vom Lastabstand aufgetragen.
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
12000
10000
8000
Nutzlast [kg]
6000
4000
2000
0
0 1 2 3 4 5 6 7
Lastabstand [m]
Abb. 10: Maximale Nutzlast der verschiedenen Abschleppwagen
Es zeigt sich, dass der leichtere Dreiachser von AGEFA eine durchschnittlich um 1-3 t
höhere Nutzlast als die schwereren Modelle mit 4 Achsen aufweist. Grund hierfür ist das
verschiebbare Gegengewicht von 3000 kg, das sowohl im Schleppbetrieb, als auch im
lastfreien Zustand eine günstigere Gewichtsverteilung zwischen den Achsen ermöglicht.
Aufschluss darüber, wie gut die Abschleppwagen bezüglich der Geometrie und
Gewichtsverteilung ausgelegt sind, gibt außerdem die Differenz zwischen der Begrenzung
der Nutzlast durch die Lenkfähigkeit, also der Entlastung der Vorderachse, und der
Begrenzung durch die maximale Hinterachslast.
Die entsprechenden Kurven sind in Abb. 11 dargestellt, wobei sich die Begrenzung durch die
Lenkfähigkeit immer auf eine zulässige Höchstgeschwindigkeit von 80 km/h bezieht.
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AGEFA
N
B
E

Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 4 Lastverhalten
Abb. 11: Auslegung der verschiedenen Abschleppwagen
Es ist zu erkennen, dass die Modelle E und insbesondere B hinsichtlich der Lenkfähigkeit
eine wesentlich höhere Nutzlast aufweisen als die maximale Hinterachslast erlaubt. Die
Ursache hierfür liegt darin, dass diese Fahrzeuge im lastfreien Zustand ein hohes Gewicht
aufweisen, insbesondere an der Hinterachse.
Eine etwas günstigere Auslegung zeigt das Modell N, hier liegen die beiden Kurven relativ
dicht zusammen. Bei einem Lastabstand von mehr als 5 m liegt die Grenzkurve der
Lenkfähigkeit sogar leicht unterhalb der Begrenzung durch die Hinterachslast.
Den geringsten Abstand zwischen den beiden Grenzkurven weist das Modell AGEFA auf.
Dabei wird die Nutzlast ab einem Lastabstand von ca. 4 m durch die Lenkfähigkeit begrenzt.
Dadurch ist dieses Fahrzeug zusätzlich zu seiner ohnehin höheren Nutzlast in der Lage,
diese bei großem Lastabstand durch eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit weiter zu
erhöhen, so dass selbst bei einem Lastabstand von 6 m eine Nutzlast von ca. 7 t verfahren
werden könnte.
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Konzeptvergleich schwerer Abschleppwagen 5 Zusammenfassung
5. Zusammenfassung
Abschleppwagen für schwere LKW müssen sowohl mit einem einfach und exakt
positionierbaren sowie feinfühlig zu bedienenden Unterfahrkran ausgestattet sein, als auch
eine hohe Nutzlast und möglichst gute Fahreigenschaften im lastfreien Zustand aufweisen.
In der vorliegenden Untersuchung wurden verschiedene Fahzeugkonzepte sowohl
hinsichtlich ihres Unterfahrkrans, als auch hinsichtlich ihrer Nutzlast und Auslegung
verglichen:
• Der konventionelle, als Schwenkarm mit unten angeschlagenem Gelenk zur
Neigungsverstellung ausgeführte Unterfahrkran in Verbindung mit einem Vierachser
und statischem Gegengewicht
• Der als Schwenkarm mit oben angeschlagenem Gelenk zur Neigungsverstellung
ausgeführte Unterfahrkran in Verbindung mit einem Vierachser und statischem
Gegengewicht
• Der Unterfahrkran mit linearer Hubbewegung in Verbindung mit einem Dreiachser
und verschiebbarem Gegengewicht
Der Vergleich der unterschiedlichen Kransysteme zeigt, dass der Linearkran bei der
Hubbewegung mit geringeren Hydraulikkräften auskommt und eine feinfühligere
Positionierung erlaubt als die konventionellen Systeme. Hinsichtlich Bewegungsführung und
Neigungsverstellungen sind keine wesentlichen Vor- oder Nachteile für eines der
untersuchten Systeme zu erkennen.
Bezüglich der Nutzlast wurden Abschleppwagen unterschiedlicher Hersteller verglichen.
Dabei zeigen sich ebenfalls Vorteile für den Dreiachser mit Linearkran. Der entscheidende
Vorteil ist hierbei das verfahrbare Gegengewicht von 3000 kg. Durch die variable
Lastverteilung ergeben sich im Einzelnen die folgenden Vorteile:
• Eine günstigere Lastverteilung zwischen den Achsen im Leerbetrieb und dadurch
bessere Fahreigenschaften
• Eine bessere Auslegung des Lastverhaltens bzgl. Lenkbarkeit und maximaler
Hinterachslast und damit eine erhöhte verfahrbare Last bei gleichem Lastabstand
• Ein geringeres Gesamtgewicht
• Als Fahrgestell kann ein Dreiachser verwendet werden, wodurch Anschaffungs- und
Unterhaltskosten gesenkt werden.
© KIMA, 2006 - 18 -