Musterlösung zur Übung 2 am der Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik II Aufgaben zu Einzelradaufhängungen

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1 Institut für Fahrzeugsystemtechnik Teilinstitut Fahrzeugtechnik Leiter: Prof. Dr. rer. nat. Frank Gauterin Rintheimer Querallee Karlsruhe Musterlösung zur Übung 2 am der Vorlesung Grundlagen der Fahrzeugtechnik II Aufgaben zu Einzelradaufhängungen a) Schräglenkerachse b) Siehe Skizze c) Momentanpol für das Wanken (Roll) M PRo,L, Momentanzentrum M ZRo, Momentanpol für das Nicken M PP Bild: Geometrie der Schräglenkerradaufhängung. d) Der Pfeilungswinkel α S muss betragsmäßig verkleinert werden. e) Rollachse f) Das Wankverhalten, das Fahrzeug wankt bei Kurvenfahrt weniger. KIT Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 g) Die Raumlenkerachse stellt eine Weiterentwicklung der Doppelquerlenkerachse dar. Sie weist 5 Lenker auf. h) Vorteil 1: Durch zusätzliche Gummilager zwischen Fahrschemel und Karosserie können Geräusche und Schwingungen besser isoliert werden. Vorteil 2: Komplette Achse kann als Baugruppe vormontiert werden. Das Treibachsdifferenzial wird auch am Fahrschemel montiert. Aufgaben zur Achskinematik a) 1. Spurweite Spurweite st,f/r gemessen an Radaufstandspunkten. 2. Vorspur Vorspur: S TI = d 2 d 1 Gemessen an Felgenhörnern, auf Höhe der Radmitte, bei Geradeausstellung. Vospurwinkel δ T : Gemessen am einzelnen Rad, Winkel um Radhochachse (entspricht Lenkwinkel), gezählt aus Lage parallel zur Fahrzeuglängsachse. Beachte: Ist Vorspur S TI > 0, dann sind beide Vorspurwinkel δ T > 0. S TI < 0 wird auch als Nachspur bezeichnet

3 3. Sturz Achskinematikprüfstand Reifenprüfstand Sturzwinkel ε V : Zwischen Radhauptebene und Senkrechter zur Fahrbahn. Vorzeichen je nach Bezug auf Achskinematikprüfstand (bezieht sich auf Fahrzeugmitte) oder Reifenprüfstand (bezieht sich auf Richtung der Reifenseitenkraft F yt ). 4. Konstruktiver Nachlauf Der Konstruktive Nachlauf n K ist die Strecke, um die der Radaufstandspunkt hinter dem Durchstoßpunkt des Lenkzapfens durch die Fahrbahn nachläuft. Nachlauf meist durch Versatz und/oder Neigung des Lenkzapfens realisiert. n K > 0 : Nachlauf n K < 0 : Vorlauf - 3 -

4 5. Lenkrollhalbmesser r S Der Lenkrollhalbmesser r S wird vom Sturzwinkel ε V und vom Spreizwinkel σ S bestimmt. Der Lenkrollhalbmesser r S ist der Abstand des Durchstoßpunktes der Spreizachse und der Radhauptebene durch die Fahrbahn. 6. Hub: Vertikaler Einfederweg 7. Radstand: Abstand der Voderachse zur Hinterachse. b) Die Änderung der Spurweite sollte klein sein (keine bis wenig größer beim Einfedern). Eine Spurweitenänderung hat eine Querbewegung der Reifen zur Folge. Dies ist ungünstig für den Geradeauslauf bei Unebenheiten, den Radwiderstand und den Reifenverschleiß. c) Beim Heckantrieb sind die angreifenden Kräfte stets entgegen der Fahrtrichtung. Rollwiderstandskräfte oder Bremskräfte ergeben ein Moment um den Lenkzapfen dreht Rad über Elastizitäten in Aufhängung und Lenkung in Nachspur Ausgleich durch Grundeinstellung in Vorspur. d) Negativer Sturz erhöht die übertragbaren Seitenführungskräfte

5 Bild : Verlauf der Seitenkraft über dem Schräglaufwinkel. e) Stabiler Geradeauslauf und rückdrehendes Lenkmoment (dreht nach Kurvenfahrt Rad in Geradeausstellung). f) Nachteile des Nachlaufes: Entstehen durch Bodenunebenheiten Seitenkräfte (z.b. durch Spuränderung beim Einfedern), so entstehen Momente an der Lenkung. Bei festgehaltener Lenkung im Seitenwind (Reaktionszeit!) entstehende Reifenseitenkräfte entgegen der Seitenwindkraft. Reifenseitenkräfte erzeugen aufgrund des Nachlaufs ein Moment, das Räder gegen Lenkelastizität so einschlägt, dass Kursabweichung vergrößert wird. g) Der Reifennachlauf entsteht durch die dreieckförmige Auslenkung der Gummielemente im Latsch. Dadurch greift Seitenkraft F yt hinter der Radmitte an

6 h) Ein negativer Lenkrollhalbmesser ist vorteilhaft, wenn ungleiche Bremskräfte links und rechts angreifen (z.b. bei unterschiedlichen Fahrbahngriffigkeiten). Diese würden das Fahrzeug infolge des entstehenden Störmomentes M FxT verdrehen, wodurch es zu einer Kursabweichung kommen würde. s T Bild: Wirkung eines negativen Lenkrollhalbmessers. Durch einen negativen Lenkrollhalbmesser verdreht die Umfangskraft F xtb im Beispiel das linke Vorderrad im Uhrzeigersinn Schräglaufwinkel Seitenführungskraft F yt Moment M FyT, das Störung M FxT entgegenwirkt. i) M Fxt M FyT F xtb s T /2 F yt s F - 6 -