Federung für Seifenkisten ist zwar ungewöhnlich, aber realisierbar. Da wir keine Einzelradaufhängung haben, werden die ganzen Achsen gefedert. Das heißt, die Aufhängung muss mit einer speziellen Vorrichtung versehen werden, die es ermöglicht, dass sich die Achse vertikal bewegen kann. Die von mir gewählte Variante funktioniert über zwei Holzplatten, die über ein Scharnier miteinander verbunden sind. Dazwischen ist auf einer Seite ein Tennisball eingeklemmt. Über Stellschrauben kann der Härtegrad der Federung eingestellt werden. Hierbei werden die beiden Platten und der Tennisball über Schrauben zusammengedrückt. Die gesamte Einheit wird auf die Bodenplatte geschraubt und auf die obere Platte kommt dann die komplette Achse. Die hintere Federung sollte mit zwei bis drei Tennisbällen erfolgen, wobei bei der vorderen einer ausreicht. Der ein oder andere wird jetzt denken, dass das Ganze recht „sprunghaft“ funktionieren wird, da es keinen Dämpfer wie bei einer richtigen Federung gibt. Das ist zwar grundsätzlich richtig, wirkt sich aber nicht sehr problematisch aus. Die Federung sollte relativ hart eingestellt werden. Schon meine erste Kiste besaß eine Federung vorne und hinten. Der Erfolg gab mir Recht. Man konnte sehr gut beobachten dass unsere Kiste einen sehr leichten Lauf gegenüber allen anderen Konkurrenten hatte.
Der moderne Rennsport ist ohne Slicks gar nicht mehr denkbar. Aber gilt dies auch für unser Thema, die Seifenkisten? Gelten hier die gleichen Gesetze oder unterscheiden sich die Kräfteverhältnisse? PS starke Boliden müssen enorme Kräfte, die der Antrieb leistet, auf die Straße bringen. Dies gilt bei der Beschleunigung, beim Verzögern und natürlich auch in den Kurven, wo noch Zentrifugalkräfte hinzukommen. Daher können bei Rennfahrzeugen die Reifen nicht breit genug sein und sind, zumindest bei trockener Straße, glatt wie ein Kinderpopo. Dies gilt aber nicht unbedingt auch bei Rennen mit Seifenkisten.
Bei „normalen“ Seifenkistenrennen bzw. Spaßkistenrennen geht es eher beschaulich zu. Die Streckenlänge liegt zwischen 150 und 500 Metern und scharfe Kurven gibt es in der Regel nicht. Das Wichtigste ist aber, dass man jegliche Reibung zwischen der Fahrbahn und dem Fahrzeug auf ein Minimum reduzieren sollte. Die Reibung um die es hier geht, ist genauer betrachtet ein Verzahnungseffekt zwischen dem Gummi des Reifens und der Straße. Umso geringer diese Verzahnung, umso geringer die Reibung. So wird klar, dass ein Slick mehr unerwünschte Reibung erzeugt als ein Reifen mit leichtem Profil. Die Aufstandsfläche des Profils sollte also möglichst klein gehalten werden. Dies ist auch der Grund für die relativ schmalen Räder bei allen klassischen Seifenkisten nach dem Reglement des DSKD. Außerhalb des Seifenkistensports kann man dies auch bei Rennrädern beobachten. Diese haben extrem schmale Reifen, um möglichst wenig Reibung zu erzeugen. Zu beachten ist außer dem Profil der Gummi selbst. Ist er zu weich, vergrößert sich die Aufstandsfläche.
Völlig anders sieht es natürlich bei kurvenreichen Strecken, die mit hoher Geschwindigkeit gefahren werden, aus. Als Beispiel seien hier die sogenannten Speeddown-Rennen genannt, bei denen aber schon High-Tech-Fahrzeuge eingesetzt werden, die nichts mehr mit unseren Spaßkisten zu tun haben. Hier werden natürlich Slicks eingesetzt, welche aber auch preislich in einer ganz anderen Liga spielen.
Vollgummi- oder Lufträder?
Eine viel diskutierte Frage ist immer wieder, was ist schneller:
Als ich mit dem Bau meiner ersten Kiste anfing, stieß ich in einem Forum auf zwei Ingenieure, die sich genau zu diesem Thema äußerten. Ihre Theorie war die, dass beim Abrollen des Rades im Gummi sogenannte Walkarbeit verrichtet wird. Da der Mantel eines mit Luft gefüllten Reifens dünner ist als der Gummi des Vollgummireifens, entsteht im Luftreifen auch weniger Walkarbeit. Da diese dann weniger Energie verbraucht, sollte der Luftreifen, bei gleicher Größe, schneller sein.
Das Bild oben zeigt links den Vollgummireifen auf einer Stahlfelge und rechts einen luftgefüllten Reifen. Deutlich ist zu sehen, dass im Bereich der Auflagefläche der Vollgummireifen zusätzlich komprimiert wird, da hier keine Luftschicht vorhanden ist, wie rechts beim luftgefüllten Reifen, die nachgeben kann. Zusätzlich kommt noch die federnde Komponente der Luft hinzu. Der Vollgummireifen kann nicht federn, da er direkt auf der Stahl- bzw. Kunststofffelge sitzt. Hinzu kommt noch, dass man bei Luftreifen über den Luftdruck die Aufstandsfläche verkleinert und damit die Reibung zur Straße verringern kann. Aufgrund meiner Beobachtungen bei verschiedenen Rennen muss ich der o. g. Theorie Recht geben, was dann auch der Grund für meine Entscheidung zu Luftreifen war. Hier sei auch noch erwähnt, dass bei Fahrradrennen immer noch mit Luftreifen und sehr hohem Druck (bis 8 bar) gefahren wird, obwohl es auch für Fahrräder Vollgummireifen mit relativ guten Fahreigenschaften gibt.
Wie jeder weiß, spielt das Gewicht bei Seifenkisten eine große Rolle.
Da eine Seifenkiste über keinen eigenen Antrieb verfügt, besteht ihre einzige Energiequelle aus der überall vorhandenen Schwerkraft. bzw. Gravitation. Kräfte, die dem Vortrieb der Seifenkiste entgegen wirken, sind der Rollwiderstand und der Luftwiderstand. Diese gilt es zu überwinden. Wer das am besten kann, der gewinnt. Betrachten wir nun folgend die Physik der Seifenkiste.
Wenn die Kiste, egal welche Bauart, auf der Rampe steht und festgehalten wird, besitzt sie ausschließlich sogenannte potentielle Energie. Dies entspricht der Energie, die aufgewendet werden musste, um die Kiste auf die Rampe hochzuschieben. Die potentielle Energie unserer Seifenkiste wird, solange sie steht, ausschließlich durch die Höhenlage allein bestimmt. Allein mit der potentiellen Energie können wir noch nicht viel anfangen. Ein Stein, welcher in einer bestimmten Höhe festgehalten wird, besitzt ebenfalls potentielle Energie. Sobald er losgelassen wird, wandelt sich die potentielle Energie in kinetische Energie um. Da die Seifenkiste nicht nach unten fallen kann, fängt sie nach dem Loslassen an, sich zum unteren Ende der Rampe zu bewegen. Hierbei wird durch die Gewichtskraft, welche durch das Gesamtgewicht der Seifenkiste entsteht, die potentielle Energie in kinetische Energie überführt. Nun hat der ein oder andere schon mal im Physikunterricht davon gehört, dass im luftleeren Raum alle Körper, unabhängig von ihrem Gewicht, gleich schnell fallen. Es gibt dieses nette Experiment von einer Vogelfeder und einer Stahlkugel, welche in luftleeren Glasröhren tatsächlich, nachdem sie losgelassen wurden, unten gleichzeitig ankommen. Das bedeutet also, dass das Gewicht bei Seifenkisten letztlich keine Rolle spielt. Wir befinden uns mit unserer Seifenkiste zwar nicht im luftleeren Raum, aber die einzigen Kräfte, die versuchen sie aufzuhalten sind der Luftwiderstand und die Rollreibung der Räder. Warum ist dann bei baugleichen Seifenkisten die Schwerere immer schneller, wenn doch das Gewicht bei Seifenkisten keine Rolle spielt? Auf den Punkt gebracht und ohne den Gebrauch von Formeln, liegt es einfach daran, dass eine schwere Seifenkiste den Kräften, die sie am Losfahren hindert, mehr Kraft entgegensetzen kann als eine Leichte. Was dann bewirkt, dass sie schneller beschleunigt.
Und der Luftwiederstand
Wer jetzt sagt, dass der Luftwiderstand bei der relativ geringen Geschwindigkeit der Seifenkiste vernachlässigbar ist, liegt leider falsch. Der Luftwiderstand, in der Physik Viskosität genannt, bremst Körper proportional zu ihrer Geschwindigkeit ab. Beim Start überwiegt natürlich zuerst der Rollwiderstand und auch die Trägheit. Da diese beiden Kräfte aber bei einer guten Seifenkiste gering sind, gewinnt relativ schnell der Luftwiderstand die Oberhand. Aus diesem Grund ist es unbedingt erforderlich, zumindest für die, die gewinnen wollen, das maximal zulässige Gesamtgewicht auszunutzen.
Für den, der sich hier etwas vertiefen möchte, dem empfehle ich folgende Seite:
Bei der Wahl der Radgröße spielen zwei Faktoren die entscheidende Rolle. Dies betrifft zum einen die Lagerreibung und zum anderen die Überwindung von Hindernissen. Hindernisse können sein: Kanten von Kanaldeckeln, Schlaglöcher, Steine und ähnliches. Will man diese immer umfahren, kostet dies Zeit und damit auch eventuell den Sieg. Deshalb gilt hier: Umso größer das Rad, umso geringer die Energie, die es für das Überwinden des Hindernisses braucht. In der Abbildung unten ist zu sehen, dass das kleinere Rad (unter gleichen Bedingungen) 3 mm mehr Höhe überwinden muss als das größere (übertriebene Darstellung).
Bei der angesprochenen Reibung handelt es sich erst mal nicht um die Rollreibung zur Straße, sondern um die Lagerreibung, unabhängig der Art der Lagerung. Hier gilt, je größer die Räder sind, desto weniger Umdrehungen werden für eine festgelegte Wegstrecke benötigt. Und je weniger sich das Rad drehen muss, desto weniger Lagerreibung tritt auf. Bei einer Streckenlänge von 2oo Metern dreht sich das 16“ Rad aus der oberen Zeichnung 163 mal, gegenüber dem 12“ Rad, welches sich 205 mal dreht. Das sind 25 % mehr Umdrehungen, was mehr Lagerreibung bedeutet.
Das heißt aber noch lange nicht, dass große Räder automatisch zu besseren Zeiten führen. Größere Räder haben auch ein größeres Trägheitsmoment und benötigen daher mehr Energie, um in Bewegung zu kommen. Eine optimale Größe stellen Räder mit einem Durchmesser von 12 Zoll bis 20 Zoll bzw. 300 mm bis 500 mm im Durchmesser dar. Hierbei haben klas-sische Speichenräder in der Regel auch das geringere Trägheitsmoment.
Wer sich noch ausführlicher mit der Reifengröße beschäftigen möchte, dem empfehle ich einen Artikel des Mountain-Bike Magazin. Hier geht es zwar nicht um Seifenkisten, aber physikalisch gesehen ist dies bei Fahrrädern gleich.
Die passenden Räder zum Bau deiner Seifenkiste findest hier im Shop.
Wer über eine Ständerbohrmaschine verfügt und Gewinde schneiden kann, der kann kostengünstig mit Hilfe von Aluminium-Profilleisten sehr stabile und vielseitige Achsen herstellen. Die Profile können im Onlinehandel in der gewünschten Länge bestellt werden. Beim Kauf muss darauf geachtet werden, dass man Profile nimmt, die längs der Achse eine Bohrung besitzen und noch genügend Material drum herum, um ein M12 Gewinde zu schneiden. Diese gibt es von verschiedenen Herstellern, wie z.B. ITEM. Ideale Größe der Profile ist ein Querschnitt von 40 x 40 mm. An den beiden Enden werden die, meistens sechs Millimeter großen Löcher, aufgebohrt auf das erforderliche Kernloch mit Durchmesser 10,4 mm für ein M12 Ge-winde. Die Bohrung sollte ca. 40 mm tief und das dazugehörige Gewinde ca. 30 Millimeter tief sein. In das Gewinde wird eine Gewindestange eingeschraubt und mit einer Mutter mit Unterlegscheibe verspannt. Die Länge der Gewindestangen ergeben sich aus der Nabenbreite der Räder, der Einschraubtiefe und der notwendigen Unterlegscheiben und Muttern. Die Bohrung für den Drehpunkt der Vorderachse kann genau zentrisch in der Mitte erfolgen. Über die Nuten des Profils und sogenannte Nutensteine können sämtliche Anbauteile direkt an der Achse angebracht werden. Diese Bauart ergibt eine sehr stabile Konstruktion und bei Verwendung von Gewindestangen der Festigkeitsklasse 10.9 (Online Handel) sind hier auch höhere Belastungen möglich. Allerdings eignet sich diese Lösung nur für Räder mit einer Achsaufnahme von 12 mm Durchmesser.
Holzachsen bestehen zwar nicht komplett aus Holz, aber sie lassen sich recht einfach aus Teilen im gut sortierten Baumarkt herstellen. Wie in der Zeichnung zu sehen ist, wird eine Gewindestange zwischen zwei länglichen Holzplatten, wie im Sandwich-Verfahren eingepackt. Die Abmessungen der Holzteile und die Länge der Gewindestange, ergeben sich aus der gewünschten Spurweite und Nabenbreite der Räder. Vor dem Verleimen werden die Holzteile positioniert und mit Hilfe von Schrauben fixiert. Für die Schrauben sollte unbedingt vorgebohrt und gesenkt werden, um das Platzen des Holzes zu vermeiden. Die Schrauben werden wieder gelöst und die notwendigen Flächen mit wasserfestem Holzleim beidseitig und gleichmäßig bestrichen. Während der Fixierung der Teile kann auch die Gewindestange eingelegt werden, damit die seitlichen Leisten eng anliegen. Anschließend werden die Teile mit den Schrauben verpresst. Die Gewindestange verbindet sich nicht mit dem Holzleim und kann bis zur endgültigen Platzierung wieder herausgezogen werden. Sobald die Holzteile gut miteinander verleimt sind, kann die eingesteckte Gewindestange mit zwei Muttern verspannt werden. Die Bohrung im Drehpunkt ist etwas außermittig gesetzt, da wir nicht durch die Gewindestange durchbohren können. Wird die Achse unter dem Fahrzeug montiert, spielt das keine Rolle. Bei der Montage auf der Grundplatte wird die Achse leicht kippen. Dies wird durch die Verwendung einer großen Unterlegscheibe (Karosseriescheibe) verhindert. Alternativ verhindert auch eine Brücke über der Achse zu starkes Kippen. Zur Befestigung der Hinterachse werden vier Bohrungen zur Verbindung mit der Karosserie angebracht. Die Verwendung einer M12 Gewindestange der Festigkeitsklasse 8.8, eingebettet in 18 mm Multiplex Platten, ist ausreichend für eine Kinderkiste bis 115 kg Gesamtgewicht. Für eine stärkere Ausführung empfiehlt sich bei der Gewindestange die Festigkeitsklasse 10.9 (Online Handel) oder M16 bzw. M20 in Abhängigkeit der Lagerdurchmesser der Räder. Zusätzlich können auch Rohre verwendet werden, in die die Gewindestange aufgenommen wird. Dies können Aluminiumrohre sein, die es ebenfalls im Baumarkt gibt und die auch ineinander gesteckt werden können. Beim Befestigen der Zuganker für die Lenkung ist es wichtig, diese so zu gestalten, dass sie bei einer Belastung durch einen kleinen Unfall nicht allzu leicht herausreißen. Hierzu eignen sich sehr gut lange Ösenschrauben. Alternativ zum Sandwich-Verfahren kann man sich vom Schreiner auch eine passende Nut für die Gewindestange in eine Holzleiste fräsen lassen und diese dann mit einer weiteren Leiste abdecken. Alles weitere ist dann wie oben bereits beschrieben.
Material
Der Bau des Chassis einer Seifenkiste erfolgt meistens aus Holz. Die beste Wahl hierbei sind sogenannte Multiplex-Platten, meistens aus Buche oder Birke. Es handelt sich hierbei um mehrfach, mit wechselnder Ausrichtung, verleimter Furnierlagen, die zusammen eine hohe Stabilität erreichen. Multiplex Platten gibt es in den handelsüblichen Dicken 3, 6, 9, 12, 15, 18 und 21 mm. Sie sind leicht zu verarbeiten und sehr formbeständig. Natürlich kann man zum Bau einer Seifenkiste auch anderes Holz verwenden, jedoch sollte klassisches Sperrholz vermieden werden, da es splittern und dann zu Verletzungen führen kann. Beim Bau nach dem Reglement des DSKD ist dieses Sperrholz verboten. Allerdings gibt es das klassische Sperrholz kaum noch. Das in den meisten Baumärkten ebenfalls angebotene Pappelsperrholz gehört schon eher zu den Multiplex-Platten und kann gut verwendet werden.
Die stärkste Platte ist in der Regel die Bodenplatte. Hier sollte 18 oder gar 21 mm verwendet werden. Je nach Steifigkeit der Gesamt-konstruktion können für die Bodenplatte auch dünnere Platten verwendet werden. Allerdings sollte die Sicherheit des Fahrers immer im Vordergrund stehen. Zusätzlich zu Platten werden zum Bau auch Holzleisten verschiedenster Stärken ihren Einsatz finden. Zusätzliche alternative Baustoffe, wie z. B. Kunststoffplatten lassen sich natürlich auch hervorragend einsetzen. Der Phantasie des Erbauers sind kaum Grenzen gesetzt.
Verbindungen
Die Platten und Leisten werden miteinander verleimt oder verschraubt. Auch beides ist sinnvoll. Beim Verschrauben sollte vorgebohrt werden, um zu vermeiden, dass das Holz reißt. Beim Verleimen kann es sinnvoll sein, die Teile durch Schrauben zu fixieren. Unbedingt zu beachten ist die Verwendung von wasserfestem Holzleim. Die Flächen die verleimt werden, sollten glatt und plan zueinander sein. Wenn die Teile richtig positioniert sind, was z. B. auch durch kleine Schrauben erfolgen kann, sollten die beiden Teile gut miteinander verpresst werden. Nur so wird eine hohe Endfestigkeit erreicht. Die minimale Pressdauer steht auf der Leimflasche oder Dose. Die Pressung erfolgt mit Schraubzwingen oder auch Spanngurten.
Die Verwendung von Heißkleber als Alternative ist möglich. Es entfällt das lange Warten bis der Leim getrocknet ist, allerdings auf Kosten der Festigkeit.
Welche Verbindungsart Sie letztendlich verwenden (Holzleim, Heißkleber, Schrauben oder anderes) liegt in Ihrem Ermessen. Wichtig ist, dass alle Verbindungen stabil sind und bleiben.
Ein Kunde, der vor nicht allzu langer Zeit den neuen Bauplan des Vaillante F1 EVO gekauft hatte, lies mir Bilder von Bau zukommen. Die Seifenkiste wurde noch an einigen Stellen verstärkt und auch erweitert. Die Bilder sind noch ohne Räder. Soweit ich weiß will der Erbauer bei einem Rennen des DSKD teilnehmen. Das heißt, es werden 12″ Vollgummi Räder montiert. Ich bin schon auf die finalen Bilder gespannt.
Es ist zwar keine Ferrari Seifenkiste, aber trotzdem unser bestes Pferd im Stall. Der neue Bauplan Vaillante F1 EVO stellt eine komplette Überarbeitung der bisherigen Version dar. Die konsequente Neukonstruktion hat jetzt ein Leergewicht von ca. 40 kg. Satte 30 kg weniger als vorher. Die Seifenkiste liegt tiefer was ihr ein sportlicheres Aussehen gibt. Der Bauplan zeigt auf 71 Seiten, in 20 Schritten detailliert den Bau der Kiste. Das geringere Gewicht erleichtert den Transport. Mit Hilfe von Zusatzgewichten, die hinter dem Fahrer Platz finden, erreicht man dann auf der Strecke das gewünschte Gesamtgewicht.
Auf ihrer, nach eigener Aussage, „Hobbyfarm“ in Mount Albert, Kanada (nördlich von Toronto) bauten Sören Striepe, sein Sohn Jonathan und Tochter Irma-Jean das Batmobil als Seifenkiste. Mount Albert hat ca. 2000 Einwohner und veranstaltet den jährlich wiederkehrenden Sports Day. Bestandteil dieser Veranstaltung ist ein kleines Seifenkistenrennen mit 8 bis 10 Teilnehmern. Im letzten Jahr hatte Irma-Jean erstmals die Gelegenheit mit der Seifenkiste eines Nachbarn zu starten. In diesem Jahr kam das neue Batmobil zum Einsatz. Hier gehts zum Bauplan der BatBox…
