Ein Schritt zurück

Hallo und ein gutes Neues!

Vor kurzem habe ich eine Testfahrt mit Ladung gemacht und gefilmt. Es zeigt den Anhänger, wie er sich bei diversen Belägen und Bodenstrukturen verhält.

Als Gewicht kam eine 22kg schwere Autobatterie zum Einsatz.
Der Anhänger ist nicht gebrochen oder gerissen.
Die Struktur war jedoch im Bereich des Gelenks sehr stark belastet, sodass der Gelenkbolzen das sehr porenhaltige Fichtenholz aufgeleibt hat (->Lochleibung). Außerdem ist die Längsverwindung aus meiner Sicht zu groß. Insgesamt bin ich mit dem Fahrverhalten nicht sehr zufrieden, sodass ich das Gelenk und parallel dazu auch die Aufhängung am Fahrrad neu bauen werde.

Zwischenzeitlich – und das ist neben den Feiertagen, Urlaub und dem zeitweise schlechten Wetter der Grund für die lange Ruhezeit hier – habe ich zwei andere Projekte abgeschlossen, die mit dem Anhänger nicht viel gemein haben. Aber auch im Moment habe ich weitere parallel laufende Projekte, die ich neben dem Anhänger verfolge. Es wird also noch etwas Zeit vergehen, bis er wieder rollen kann. Bis demnächst.

Jungnahfahrt !

Heute war die erste Probefahrt. Erstmal eine Runde um den Block, um zu sehen, ob das Teil angenehm mitfährt. Danach eine Fahrt zum Baumarkt (2km), 6 Latten gekauft, festgemacht und mein Frauchen vor mir fahren lassen, damit ich sehen kann, wie sich der Anhänger verhält. Durch die einseitige Last mit hohem Schwerpunkt (das war Absicht, damit ich die Längsverwindung sehen kann) ist der Anhänger in leichter aber dauerhafter Schräglage gewesen. Der Grund: Die zwei Latten neben dem Hinterrad vom Fahrrad. Die sind nämlich nicht versteift. Die Lösung: Ein Alu-L-Profil über die volle Länge.
Abgesehen davon war er sehr stabil und hat sich nicht auf die Fahrdynamik ausgewirkt.

Bei der ersten Runde um den Block. Das Fahrrad gehört mir natürlich nicht !! Meines ist gerade zerlegt und wird modernisiert.

Auf dem Heimweg – Bier holen.

Wie man sehen kann, ist nun auch der Umlauf fertig. Der ist allerdings geklebt und geschraubt. Der Leim allein könnte die Lasten nicht weitergeben. Der Umlauf wirkt nämlich auf die Gesamtstruktur stabilisierend und erhält daher hohe Kräfte, die er weiterleiten oder absorbieren muss.

In den nächsten Tagen werde ich mich verstärkt um mein Randonneur kümmern, damit ich den Anhänger endlich selbst ziehen kann, denn das Fahrrad auf dem Foto ist eine Zumutung.

Aller Anfang ist schwer.

Es kam wie es kommen musste: Genau die beim letzten Eintrag beschreibene Schwachstelle wurde schwach. Ab einer Last von 35 kg bildeten sich große Spalte beim Übergang vom Fahrrad- auf den Anhängerrahmen. Um Schäden zu vermeiden habe ich abgebrochen und zugunsten der Einfachheit wegen den Fahrradrahmen entsorgt. Anstelle dessen kommt nun ein Holzrahmen zum Einsatz, der nach dieser Erfahrung an dem bestehenden Rahmen in einer biegesteifen Ecke anschließt. Die größte Sorge war nun jedoch die Befestigung der Radachse. Fichtenholz leibt unter Last deutlich aus, das Loch vergrößert sich also. Ich musste demnach einen Weg finden, ohne Einsatz von viel Metall einen guten Übergang zu schaffen. Die Lösung: Metallbleche. Durch diese kann ich eine große Punktlast auf eine kleine Stelle des Blechs aufbringen, die sich dann großflächig auf viele Schrauben in den Holzrahmen verteilt. Das Blech hat in der Mitte ein 9 mm großes Loch, in dem die Radachse (nicht der Schnellspanner) aufliegt. Der Schnellspanner liegt außen an dem Blech an und drückt die Teile, wie beim Fahrrad auch, zusammen.

Die Rahmenteile selbst bestehen aus 60 x 18 mm Latten, sind miteinander verleimt und mit zwei M6x50-Schrauben pro Ecke gesichert. Da das Rad inmitten des Rahmens liegt (es könnte ja auch seitlich am Rahmen befestigt sein), werden zwei der „Dreiecke“ benötigt. Soll der Anhänger geradeaus fahren, müssen diese beiden identisch sein, da das Rad ansonsten nicht mehr in der Spur liegt und womöglich auch noch kippt. Ich habe beim Zusammenbau eine der beiden Seiten komplett montiert und die andere unverleimt und mit Schraubzwingen provisorisch gebaut. So konnte ich mit installiertem Rad dieses genau ausrichten, um dann die restlichen Rahmenteile miteinander zu verleimen. Anschließend habe ich die Ecken mit den besagten M6x50 verschraubt.

Erster Einbau des Rads.

Parallel dazu habe ich auch mit dem Bau der Spanten begonnen, die ein Verrutschen der Last verhindern sollen. Auf diese kommt dann der Umlauf, ein Rahmen aus 36×17 mm kleinen Kanthölzern, der verleimt und verschraubt ist. Dieser sichert die einzelnen Spanten, die aus dem gleichen Holz gefertigt sind, und versteift den Rahmen zusätzlich. Dadurch treten auch hohe Lasten auf, die der Grund für die Verschraubung sind.

Des Weiteren habe ich mich an die Aufhängung ans Fahrrad gemacht. Wie beim Anhängerrad kommen die gleichen Bleche zum Einsatz. Allerdings wird der Anhänger nicht mit der Hinterradachse sondern mit den Gewindelöchern für den Gepäckträger via M5x30-Schrauben und selbstsichernden Muttern als Abstandshalter verbunden. Diese Lösung halte ich nicht für ideal und betrachte sie daher eher als Übergangsvariante, bis ich etwas Besseres gefunden habe. Es muss eine Lösung sein, bei der ich nicht das halbe Fahrrad umbauen muss, um den Anhänger befestigen zu können.
Die Latten (65 x 18 mm), an denen sich die Bleche befinden, sind mit großen und leider recht schweren Metallwinkeln an dem Gelenk verschraubt. Eine weitere Latte quer zur Fahrtrichtung sichert die Latten gegen seitliche Bewegungen.

Aufhängung – Ansicht von hinten.

Aufhängung – Ansicht von der Außenseite.

Aufhängung – Ansicht von der Innenseite.

Gelenk.

Der Anhänger ist nun so weit, dass eine erste Probefahrt stattfinden kann. Allerdings spielt das Wetter nicht mit (die Fahrt werde ich filmen) und nach Feierabend ist es bereits dunkel. Ich habe also noch Zeit, den Umlauf zu bauen und neue Belastungstests durchzuführen. Einen richtigen Schwachpunkt sehe ich derzeit nicht. Bedenken wegen der Aufhängung ans Zugrad habe ich ja bereits schon geäußert.

Übersicht aktueller Stand.

Erfreuliches habe ich jetzt schon zu berichten: Der Rohbau, so wie auf dem Foto gezeigt, wiegt inkl. Rad nur 8,4 kg! Das ist erheblich weniger als vor dem Bau angenommen. Gewichtsreduzierende Maßnahmen wie z.B. viele kleine Löcher ähnlich wie beim Flugzeugflügel zu bohren, ergeben rechnerisch kaum eine Verbesserung, da ich bestensfalls 200 bis 300 Gramm einsparen könnte, dafür aber etwa 15 % der Traglast einbüßen müsste. Daher werde ich eher die Augen nach Alu-Felgen und einen dünneren Mantel offen halten – das Rad wiegt nämlich 2 kg.

Projektbeginn

Zu Beginn meines Projekts habe ich einen Teil des Rahmens und das Gelenk gefertigt. Das besteht aus größeren Kanthölzern aus dem relativ leichten Fichtenholz. Als Verbindung zwischen Rahmen und Gelenk habe ich zwei Bauteile mit dem Maßen 180 x 60 x 30 mm genommen, durch die die Schraube M10 x 120 mit sechs U-Scheiben (d=1 mm) und selbstsichernder Mutter geht. In der Mitte habe ich mich für ein realtiv großes Holz mit 250 x 60 x 60 mm entschieden, das für die Gelenkigkeit an beiden Enden auf Gehrung (45°) gesägt wurde. Es ist eine Auslenkung von nahezu 180° möglich, weshalb man auch auf kleinem Platz gut „Einparken“ und Drehen kann. Das Gelenk ist relativ schwergängig, wenn man keinen großen Hebelarm hat. Das ist gewollt und führt dazu, dass der Anhänger sich nicht so leicht verselbstständigen kann.

Gelenk und Rahmen.

Der Hauptrahmen besteht aus einfachen Latten, ebenfalls Fichte, mit den Maßen 60 x 18 mm. Da schwere Gegenstände keine Einzelpunkt- sondern Mehrpunkt oder sogar Flächenlasten aufbringen, ist zu erwarten, dass in Feldmitte, als die Mitte der Latte, ein nicht allzu großes Drehmoment auftreten wird. Unterm Strich heißt das: Es reicht aus. Sehr wichtig sind zwei Dinge:

a) Der Träger muss stehen. Je größer die Abstände zwischen Druck – (Oberseite) und Zuggurt (Unterseite) sind desto höher die Tragkraft. Stichwort Flächenträgheitsmoment.

b) Der Träger muss gegen eine Längsverwindung (Biegedrillknicken) versteift werden. Es richt, Versteifungselemente einzubauen, die quer zur Fahrtrichtung die beiden Träger fest verbinden. Bei meinem Anhänger übernehmen das die Spanten.

Die Verbindung zwischen Rahmen und Gelenk besteht aus dem gleichen Material wie der Hauptlängsträger. Schrauben (4,5×35, drei Stück je Seite sowie M6x50, zwei je Seite) und Holzleim halten die beiden Latten zusammen und bilden eine sgn. biegessteife Ecke, das heißt, dass die Ecke mindestens gleich stabil ist wie der Träger selbst.

Zur Montage des Rades habe ich den hinteren Teil eines vollgefederten 24″-MTB-Rahmens genommen und diesen mit einer wuchtigen Schraube (M19x160) an einer hölzernen Halterung befestigt. Die ehemalige Aufnahme für die Rahmenfederung wurde mit einer M8x80-Schraube über zwei Kanthölzer (36 x 17mm) an die zwei vertikale Latten (45 x 18 mm) angebunden. Zur Versteifung verläuft seitlich gesehen diagonal ein weiteres Kantholz, das verhindern soll, dass der Rahmen sich um den großen M19-Bolzen drehen kann.

Aufhängung testweise montiert.

Hinterer Rahmen und Rad.

Weil der Anhängerrahmen viel früher gebaut wurde wie die Aufhängung des MTB-Rahmens und ich damals nicht davon ausgegangen bin, dass ich Teile eines Fahrrads zur Anbringung der Räder verwenden werde, habe ich keine biegesteife Ecke im Übergang vom Anhänger- zum Fahrradrahmen. Hier sehe ich eine große Schwachstelle und gehe von einem Versagen bei hohen Lasten (über 50 kg) aus. Das werde ich sehr bald testen und davon berichten. Fingers crossed!

Übersicht – erster Versuch.

Wer nicht wagt, der nicht gewinnt!

Irgendwann im Jahr 2010 habe ich in einem Laden einen sonderbaren Fahrradanhänger gesehen. Das Gefährt hatte nur ein Rad, bestand aus einem filigranen Stahlgestell und kostete über 300 Euro. Der BOB YAK, so heißt dieses Modell, war für mich wie geschaffen, denn die fahrdynamisch eher schlechten Anhänger mit zwei Rädern waren für mich als Geschwindigkeitsfahrer nicht geeignet. Aber 300 Euro wollte ich für „ä bissle Stahl mit nem Rad dran“ nicht ausgeben. Ein Eigenbau schwebte mir also vor. Zu Beginn noch aus zusammengeschweißten Stahlrohren geplant scheiterte das Projekt daran, dass ich nicht schweißen kann und auch nicht 100 Euro für ein Schweißgerät investieren wollte. Das Projekt war gestorben.

Ein Jahr später hatte ich erneut Bedarf nach einem wendigen Lastenanhänger. Diesmal waren meine Ziele jedoch klarer definiert und durch den Wechsel zu Holz als Basismaterial auch erreichbar, denn davon hatte ich genug. Ich begann also, mir konkret Gedanken darüber zu machen, was mein Anhänger können, haben und kosten sollte und erstellte eine Liste von Voraussetzungen für den Bau eines Prototypen:

• Einfach umsetzbare Konstruktion.
• Sehr kostengünstig oder falls möglich sogar kostenlos aus eigenen Resten und etwas Sperrmüll.
• Eigengewicht: Maximal 15kg, besser 10kg.
• Fest installierte und batteriebetriebene Beleuchtung via LED mit Positionsleuchten an Front, Seiten und Heck.
• Platz für zwei große Bierkästen (400×300).
• Dauerbelastbar mit mindestens 50kg, besser 80kg, schwerer Ladung.
• An mehreren Fahrrädern ohne größere Umbauten nutzbar.
• Aerodynamisch verkleidet und mit Regenschutz für die Ladung.
• Fahrdynamisch für den Fahrer angenehm.

Im ersten Moment erscheint die Einhaltung aller Voraussetzungen unmöglich. Der BOB YAK wiegt 6,5kg und kann 30kg transportieren. Das ist allerdings nur durch die Verwendung von Stahl möglich, nicht aber durch Holz. Wie also soll ich die etwa doppelte Nutzlast bei nur etwa doppeltem Eigengewicht, nahezu kostenlos und dann auch noch aus Holz gebaut, erreichen? Ich wollte es darauf ankommen lassen und begann damit, dass schier Unmögliche möglich zu machen. Also erstellte ich eine erste Konstruktionszeichnung und startete mit dem Bau. Was hatte ich denn zu verlieren? Vielleicht wiegt er am Ende mehr als 15kg, vielleicht trägt er weniger, vielleicht kostet er nicht 10 sondern 50 Euro. Egal. Am Ende zählen nur der Versuch und die Tatsache, dass ich einen Anhänger habe, mit dem ich durch Karlsruher Stadtdschungel zum Einkaufen fahren kann.

Auf eine Statik habe ich bei der Planung bewusst verzichtet. Jede Form der Berechnung nimmt den Fluss aus der Arbeit und hemmt den Spaß am Herumprobieren. Somit habe ich nach meinem Konzept und den Materialien, die mir zur Verfügung standen, mit dem Bau begonnen.

Beim nächsten Mal erwarten euch eine Entwurfszeichnung und die ersten Fotos vom Anhänger.