Übung zur Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik I. Übung

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1 Institut für Fahrzeugsystemtechnik Lehrstuhl für Fahrzeugtechnik Leiter: Prof. Dr. rer. nat. Frank Gauterin Rintheimer Querallee Karlsruhe Übung zur orlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik I Übung Aufgaben zur Mechanik der Bremskräfte Ein Pkw mit einem Gewicht von 2000 kg wird aus einer Geschwindigkeit von 100 km/h innerhalb einer trecke von 45 m bis zum tillstand auf ebener trockner Fahrbahn abgebremst. a) Wie groß ist die wirkende mittlere erzögerung a (geben ie die Formel an)? a = b) Geben ie die allgemeine Definition der Abbremsung z eines Gesamtfahrzeugs bei einer Teil- oder Maximalbremsung an in Abhängigkeit - von den Kraftschlussbeanspruchungen f und r an order- und Hinterachse, - von den Achslasten F Gf und F Gr und - von Gesamtgewicht des Fahrzeugs F G = F Gf + F Gr. z = c) Geben ie die Abbremsung z bei einer Maximalbremsung in Abhängigkeit von ad (Haftbeiwert an der Rutschgrenze), r (Kraftschlussbeanspruchung an der Hinterachse) und f (Kraftschlussbeanspruchung an der orderachse) für folgende Fälle an: Ideale Bremskraftverteilung orderachse zuerst an Rutschgrenze Hinterachse zuerst an Rutschgrenze z max = z max = z max = KIT Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 d) Welche Abbremsung z max ist notwendig, um das Fahrzeug mit der mittleren erzögerung a aus Aufgabe a) abzubremsen? z max = e) Wie hoch sind die Achslasten in diesem Falle (geben ie die Formeln an, die chwerpunktslage kann dem folgenden Bild entnommen werden)? h = 500 mm F G F Gr F Gf s r = 1/2 l W s f = 1/2 l W l W = 3000 mm Abbildung: Bestimmung der Achslasten eines gebremsten Fahrzeugs F Gf = F Gr = f) Zum Zeitpunkt der Abbremsung z max (aus Teilaufgabe d)) erreichen die Reifen der orderachse die Rutschgrenze bei einem Kraftschlussbeiwert von µ ad = 0,9. Bestimmen ie den an der Hinterachse umgesetzten Kraftschlussbeiwert µ r = r /F Gr. µ r = g) Wie wird der Gütegrad einer Abbremsung definiert? Welchen Wert nimmt dieser für eine ideale Bremskraftverteilung an? η Q = - 2 -

3 h) Welcher Gütegrad wird im vorliegenden Beispiel (siehe Teilaufgabe f)) erreicht, wenn die physikalisch, theoretische Obergrenze z limit = 0,9 beträgt? Wie verhält sich das Fahrzeug? η Q = erhalten: i) Beschriften ie im nachfolgenden Bild die Achsen, die Linien konstanter Abbremsung (z = 0,1; 0,2; 0,3 usw.), die Kennlinien für den Gütegrad η Q = 1, η Q = 0,9 und η Q = 0,8 sowie den stabilen und instabilen Bereich. Abbildung: Bremskraftverteilungsdiagramm j) In nachfolgender Tabelle sind die drei Möglichkeiten dargestellt, welche Räder bei einer Abbremsung blockieren können. Welche Aussagen lassen sich hinsichtlich der tabilität und Lenkfähigkeit des Fahrzeugs ableiten? Begründen ie Ihre Antwort in der Tabelle unten. Ergänzen ie hierfür in den kizzen die eitenkraftvektoren an den Rädern, an denen nennenswerte eitenführungskräfte übertragen werden können. : Geschwindigkeitsrichtung des Fahrzeugs : Trägheitskraft in Fahrtrichtung f, r : Bremskraft (nicht blockierend) vorne bzw. hinten bf, br : Bremskraft blockierend vorne bzw. hinten : törkraft (z. B. Fliehkraft bei einer leichten Kurve) - 3 -

4 Hinterrad blockiert orderrad blockiert Beide Räder blockiert f bf bf B br Hinterrad blockiert: tabilität? Lenkfähigkeit? r orderrad blockiert: tabilität? Lenkfähigkeit? br Beide Räder blockiert: tabilität? Lenkfähigkeit? - 4 -

5 2 Aufgaben zur Mechanik der Querkräfte Ein Fahrzeug mit der purweite s t und der chwerpunkthöhe h befährt eine Kurve mit dem Radius r curve. a) Berechnen ie nachvollziehbar die chleudergrenzgeschwindigkeit, wenn ad der Haftbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn ist. Machen ie hierzu eine kizze. b) Berechnen ie nachvollziehbar die Kippgrenzgeschwindigkeit. Machen ie hierzu ebenfalls eine kizze. c) Welche Bedingung muss ad erfüllen, damit die chleudergrenze zuerst erreicht wird? Leiten ie diese Bedingung nachvollziehbar her. d) Welches elektronische Regelsystem greift ein, wenn bei Kurvenfahrt eine Achse vorzeitig die Haftung verliert? e) kizzieren ie im folgenden Bild die Funktionsweise dieses ystems bei übersteuerndem Fahrzeug. kizieren ie hierzu den Kurs eines ungeregelten im ergleich zu einem geregelten Fahrzeug und zeichnen ie die relevanten Reifenkräfte ein, die beim ungeregelten und beim geregelten Fahrzeug wirken. Welche Achse verliert bei einem übersteuernden Fahrzeug vorzeitig die Haftung? Wunschkurs Abbildung : Kurs eines ungeregelten Fahrzeugs im ergleich zu einem geregelten Fahrzeug - 5 -