Ihre Reifen sollten den Dynamiken gewachsen, die Ihr Fahrstil und Ihr Fahrtempo hervorrufen. Wenn Sie beispielsweise gern Ihr Auto bis in Grenzbereiche ausfahren, möchten wir Ihnen hochwertige Premium-Reifen empfehlen. Diese sind am widerstandsfähigsten gegen Verschleiss und in der Lage, Kurven auch bei höheren Geschwindigkeiten zu meistern. Jeder Reifen hat übrigens einen Geschwindigkeitsindex, der anzeigt, für welche maximale Höchstgeschwindigkeit er entwickelt wurde. Show
Was beeinflusst die Seitenführungskraft?
Welche Reifen besitzen die beste Seitenführungskraft?Niederquerschnittsreifen mit einer haftstarken Laufflächenmischung bieten die wohl beste Seitenführungskraft. Diesen Reifen wird oft gutes Ansprechverhalten attestiert, was sie ideal für leistungsstarke Fahrzeuge wie Sportwagen und Sportlimousinen macht. Das Reifenprofil verzahnt sich dabei besonders eng mit der Fahrbahn, speziell auch bei Kurvenfahrten mit hoher Geschwindigkeit. Wie durchfährt man eine Kurve am sichersten?Je schneller Sie eine Kurve nehmen, desto stärker beanspruchen Sie Ihre Reifen. Steigern Sie den Druck zu sehr, geraten Sie ins Schleudern und verlieren die Kontrolle. Um eine Biegung sollten Sie ausser mit reduzierter Geschwindigkeit so gleichmässig wie möglich fahren. Um das zu erreichen können Sie Ihre gefahrene Kreislinie leicht nach aussen “begradigen” und dabei die volle Strassenbreite ausnutzen, so dass Sie den weitest möglichen Bogen fahren. In diesem Fall ist allerdings wichtig, dass Sie die Mittellinie nur überqueren, wenn das auch erlaubt ist und Sie den Gegenverkehr voll einsehen können. Wenn Sie die Biegung erreichen, schauen Sie in den Rückspiegel und bremsen bis auf eine sichere Geschwindigkeit ab. Solange Ihre Reifen noch geradeaus in Fahrtrichtung zeigen, schalten Sie in einen niedrigeren Gang. So können Sie am Ausgang der Kurve wieder besser beschleunigen. Lenken Sie gefühlvoll in die Kurve ein und stellen Sie Ihren Fuss vorsichtig aufs Gas sobald Sie den Scheitelpunkt passiert haben. Vermeiden Sie unter allen Umständen möglichst, in der Kurve zu bremsen. Ihre Reifen müssen während einer Kurvendurchfahrt bereits mehrere Kräfte zugleich bewältigen. Wenn Sie jetzt bremsen, kann das diese Kräfte aus dem Gleichgewicht bringen und dazu führen, dass Sie ins Schleudern geraten. Du kannst die Bremsen deines Fahrzeugs auf unterschiedliche Art und Weise einsetzen. Im Wesentlichen wird hierbei zwischen progressivem und degressivem Bremsen unterschieden. Progressiv bremsen bedeutet, dass am Anfang nur wenig gebremst wird und der Druck auf das Bremspedal dann immer weiter verstärkt wird. Als degressives Bremsen bezeichnet man eine Bremsweise, bei der das Bremspedal zunächst voll durchgedrückt und dann dosiert losgelassen wird. Musst du dein Fahrzeug, aufgrund einer plötzlichen Gefährdung, auf möglichst kurzem Weg zum Stillstand bringen, machst du eine sogenannte Gefahrenbremsung. Dazu trittst du sowohl das Brems- als auch das Kupplungspedal bis zum Anschlag durch und behältst dies, bis zum völligen Stillstand des Fahrzeugs, bei. Bei alten Bremsanlagen blockieren die Räder bei einer Vollbremsung, sodass das Fahrzeug weitgehend unkontrolliert weiter rutscht. Musst du das Auto lenken, löst du die Bremse kurzzeitig und lenkst gegen. Danach bremst du “stotternd” weiter. Das bedeutet, dass du in kurzen Intervallen immer wieder kräftig auf die Bremse trittst und sie dann kurz loslässt. Während der Bremspausen haften die Reifen, und dadurch ist das Fahrzeug wieder lenkbar. In den meisten modernen Autos ist mittlerweile jedoch ein ABS verbaut. Dieses führt eine solche “Stotterbremsung” automatisch durch. Du kannst also das Bremspedal voll durchtreten und den Pkw trotzdem lenken. Die Fahrdynamik untersucht die Vorg�nge, die bei der Bewegung eines Fahrzeuges ablaufen. Man beobachtet dabei das Zusammenspiel aller Kr�fte, die auf das Fahrzeug w�hrend der Fahrbewegung wirken. Die wirksamen Kr�fte werden von folgenden Parametern verursacht oder beeinflusst: 8�������� Fahrzeuggewicht����������������������������������� 8�������� Beschleunigung 8�������� Verz�gerung (Bremsen)������������� 8�������� Fahrbahnunebenheiten 8�������� Kurvenfahrten���������������������������� 8�������� Luftstr�mung Gem�� den drei Koordinaten im Raum unterteilt man die Fahrdynamik in die Teilgebiete L�ngsdynamik, Querdynamik und Vertikaldynamik. Koordinatensystem F�r einen freibeweglichen K�rper existieren insgesamt sechs Freiheitsgrade im Raum. Einer f�r jede der drei Achsen im Koordinatensystem und zus�tzlich ist die Drehung um jede Achse m�glich. (Bild 1) L�ngsachse Die L�ngsachse geht l�ngs durch das Fahrzeug und entspricht der x- Achse im Koordinatensystem. Sie ist nach vorn, das hei�t, in Fahrtrichtung gerichtet. Wege, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen nach vorn werden deshalb als positiv gewertet. Bremswege und Verz�gerungen sind negativ definiert. Drehschwingungen um die x- Achse werden als �Wanken� oder �Schlingern� bezeichnet. Querachse Die y- Achse des Koordinatensystems wird Querachse genannt. Sie ist senkrecht zur Fahrtrichtung und zur L�ngsachse angeordnet. Sie zeigt nach links, das hei�t, Bewegungen nach links werden als positiv betrachtet. Geradlinige Schwingungen in Richtung der Querachse nennt man �Sch�tteln� oder �Querschwingungen�. Drehschwingungen hei�en �Nicken� bzw. �Stampfen�. Hochachse Die z- Achse wird als Hochachse bezeichnet. Sie steht rechtwinklig zur L�ngs- und Querachse und zeigt nach oben. Geradlinige Schwingungen bezeichnet man als �Heben� oder �Senken�, Drehschwingungen als �Gieren� bzw. �Schleudern�. Entsprechend der Bewegung des Fahrzeugs in den sechs Freiheitsgraden werden die drei Dynamikbereiche als: 4�������� L�ngsdynamik�� 4�������� Vertikaldynamik 4�������� Querdynamik bezeichnet. Zur L�ngsdynamik z�hlen das Beschleunigen und Verz�gern. Die Vertikaldynamik betrachtet das Heben, Senken, Nicken und Wanken. Zur Querdynamik z�hlen die Querbewegungen und das Gieren. Da Radlastschwankungen bei allen Fahrzeug- oder Aufbaubewegungen zur �nder-ung der Seitenf�hrungskr�fte f�hren, beeinflussen sich die drei Dynamikbereiche gegenseitig. Bild 1��������������� Fahrzeugbewegungen im Koordinatensystem x��������� L�ngsachse 1��������� Beschleunigen, Verz�gern 2��������� Wanken (Schlingern) ����������������������� y��������� Querachse ����������������������� 3��������� Querschwingen (Sch�tteln) ����������������������� 4��������� Nicken (Stampfen) ����������������������������������������������������������������������������������� z��������� Hochachse ����������������������������������������������������������������������������������� 5��������� Heben, Senken ����������������������������������������������������������������������������������� 6��������� Gieren�� (Schleudern)  Fahrwiderst�nde,� Rollwiderstand Fahrzeugl�ngsdynamik Die Fahrzeugl�ngsdynamik ist ein Teilgebiet der Fahrdynamik. Sie befasst sich mit allen in Fahrzeugl�ngsrichtung wirkenden Kr�ften. Um ein Fahrzeug in Bewegung zu bringen, m�ssen Fahrwiderst�nde �berwunden werden. Wie jeder andere K�rper aus Masse und Volumen auch, setzt ein Fahrzeug dem Versuch, es zu beschleunigen und es in Bewegung zu halten, verschiedene Fahrwiderst�nde entgegen. Man unterteilt den Gesamtwiderstand in vier Hauptbestandteile: ����������� 8�������� Rollwiderstand�������������������������� 8�������� Steigungswiderstand ����������� 8�������� Beschleunigungswiderstand������������������� 8�������� Luftwiderstand Je nach Fahrsituation wirken sich die einzelnen Fahrwiderst�nde unterschiedlich stark aus. Bei der Entwicklung von Fahrzeugen versucht man die Fahrwiderst�nde zu verringern, um so den Kraftstoffverbrauch zu verringern und den Wirkungsgrad des Fahrzeugs zu verbessern. Rollwiderstand Der Rollwiderstand FR entsteht durch Form �nderungsarbeit beim Abrollen der R�der auf der Fahrbahn. Er wird durch das Fahrzeuggewicht und durch den Rollwiderstandsbeiwert uR bestimmt, der wiederum von der Art des Reifens und der Fahrbahn abh�ngt. Je gr��er der Rollwiderstandsbeiwert und je h�her das Fahrzeuggewicht bzw. die Radlast GR umso gr��er ist auch der Rollwiderstand. FR������� =��������� uR������� x��������� GR������ =��������� uR������� x��������� m�������� x��������� g Der Rollwiderstand setzt sich zusammen aus: ����������������������� 4�������� Rollreibung������������������������������� 4�������� Walkarbeit ����������������������� 4�������� Luftreibung im Reifen����� 4�������� Reibung im Radlager Der Rollwiderstand l�sst sich durch folgende Ma�nahmen verringern: ����������������������� 4�������� Einsatzgerechte Bereifung ����������������������� 4�������� Korrekte Einstellung der Lenk- und Achskinematik ����������������������� 4�������� Regelm��ige Kontrolle des Reifenluftdrucks. Rollwiderstandsbeiwert Mit zunehmender Belastung und abnehmenden Reifenluftdruck PL steigt der Rollwiderstandsbeiwert und somit die zu �berwindende Rollwiderstandsleistung. Der Rollwiderstandsbeiwert h�ngt von folgenden Faktoren ab: 4�������� Gefahrene Geschwindigkeit�������������������� 4�������� Fahrzeuggewicht 4�������� Reifenbauart����������������������������������������� 4�������� Lenkgeometrie/ Achskinematik 4�������� Stra�enzustand/ Fahrbahn Kurvenwiderstandsbeiwert In Kurven kommt zum Rollwiderstand der Kurvenwiderstand hinzu. Der zugeh�rige Faktor ist der Kurvenwiderstandsbeiwert. Er h�ngt vom Schr�g-laufverhalten des Reifens ab. Da sich der Reifen unter einem Schr�glaufwinkel��� �ber die Fahrbahnoberfl�che bewegt, baut sich eine Seitenkraft Fs auf. Deren Sinusanteil erh�ht den Gesamtrollwiderstand FR . Gleichzeitig verringert sich der reine Rollwiderstand FRol auf seinen Cosinusanteil. F Rol��� =��������� Fs������� x sin ��������������� +��������� F Rol��� x��������� cos. Steigungen Zum Gesamtwiderstand z�hlt neben den zur Bewegung in der Ebene zu �ber-windenden Roll- und Luftwiderst�nden zus�tzlich der Steigungswiderstand. Beschleunigen und Verz�gern �ber die bei gleichm��iger Fahrt wirkenden Fahrwiderst�nde hinaus entstehen beim Beschleunigen Massentr�gheitskr�fte entgegengesetzt zur Richtung der Beschleunigung. Da Verz�gern ein negatives Beschleunigen darstellt, wirken in diesem Fall die Tr�gheitskr�fte mit der Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Den Anteil der Tr�gheitskr�fte nennt man Beschleunigungswiderstand. Translatorisch und rotatorisch Der Beschleunigungswiderstand teilt sich auf in einen translatorischen Teil, resultierend aus der Gesamtmasse des Fahrzeugs und einem rotatorischen Teil, der durch die Massentr�gheiten drehender Bauteile des Fahrzeugantriebs entsteht. Letztgenannter Anteil ist f�r die Gesamtsumme der Fahrwiderst�nde relativ unerheblich. Steigungswiderstand Der Steigungswiderstand ist der Anteil des Gesamtfahrwiderstands, der durch die Topographie beeinflusst wird. Beim Befahren einer Steigung wirkt die Hangabtriebskraft Fst entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs und bei einer Gef�llefahrt in Fahrtrichtung. Sie ist umso gr��er, je steiler der Anstieg oder das Gef�lle und je gr��er das Gewicht G des Fahrzeugs ist. FsT������ =��������� G��������� x��������� sin��� st Hierbei gibt�� ST den Steigungs- bzw. Gef�llewinkel an. Beschleunigungswiderstand Massentr�gheitskr�fte wirken bei jeder Geschwindigkeits�nderung auf das Fahrzeug. Je gr��er die Fahrbescheunigung a, das hei�t , je schneller die Geschwindigkeits�nderung� erfolgt, desto gr��er ist auch die zur �berwindung des Beschleunigungswiderstands ben�tigte Kraft. Wie die Hangabtriebskraft, so steigt auch die Beschleunigungskraft FT (tranlatorische Kraft) mit der Masse m des beschleunigten Fahrzeugs. FT������� =��������� m�������� x��������� a Verz�gerung F�r die Verz�gerung des Fahrzeugs gelten die gleichen Verh�ltnisse wie f�r die Beschleunigung, nur in umgekehrter Richtung. Das bedeutet, beim Bremsen schiebt die Tr�gheitskraft das Fahrzeug weiterhin in seine Bewegungsrichtung an - bei Nfz durch deren hohe Masse ein sehr gro�er Faktor. Steigungs- und Beschleunigungswiderst�nde A��������� Kr�fte an Steigungen����������������������������� B��������� Kr�fte beim Beschleunigen a��������� Fahrzeugbeschleunigung����������������������� m�������� Masse des Fahrzeugs �ST������ Steigungswinkel������������������������ G��������� Fahrzeuggewicht FST����� Steigungswiderstand����������������������������� FT������� Beschleunigungswiderstand ����������������������� Fahrwiderst�nde,Luftwiderstand Luftwiderstand Neben dem Rollwiderstand bildet der Luftwiderstand den gr��ten Anteil am Gesamtwiderstand. Er entsteht wie der Rollwiderstand bei der Bewegung des Fahrzeugs und steigt mit Erh�hung der Fahrgeschwindigkeit im Quadrat. Der Luftwiderstand FL h�ngt von folgenden Faktoren ab: 8�������� Gefahrenen Geschwindigkeit v 8�������� Gr��e und Form des Fahrzeugs������������� 8�������� Luftdichte Die Berechnungsformel lautet:���� FL������� = 0,5� x CW� x� A� x� p� x� v Der Widerstand der durch die Form des Fahrzeugs entsteht, wird in Wind-kan�len ermittelt und durch den Luftwiderstandsbeiwert (CW - Wert) quantifiziert. Der Luftwiderstand l�sst sich durch folgende Ma�nahmen verringern: 4�������� Einsatz Vollverkleideter Fahrzeuge (Dachspoiler, Bugsch�rze, Seitenver-��� kleidung usw.) ����������� 4�������� Str�mungsg�nstige Formenentwicklung an Zugfahrzeugen und Anh�ngern 4�������� Aufbauten mit Plane straff verzurrt bzw. auf niedrigste Stufe eingestellt.� ����������������������� Beispiel:����������� Bei einem Nfz mit einer Motorleistung von 301 kw (410 PS), mit ��������������� einem Gesamtgewicht von 40t und einer Fahrgeschwindigkeit von ��������������� 85km/h betragen Luftwiderstand und Rollwiderstand jeweils 33 % . �berschussleistung f�r Beispiel Bild 40 t zGG���������������������� 301 kw 410 PS Motorleistung Anteile von Luftwiderstand, Rollwiderstand und �berschussleistung. Aerodynamik�������������� Aerodynamische Grundbegriffe Aerodynamik Die Aerodynamik besch�ftigt sich als teil der Physik mit allen Vorg�ngen, die bei der Umstr�mung und Durchstr�mung eines K�rpers beobachtet werden k�nnen. Der Luftwiderstand eines Fahrzeugs wird im Str�mungskanal ermittelt. Der charakteristische Wert, der den Luftwiderstand beschreibt , ist der Luftwider-standsbeiwert. Niedrige CW- Werte bedeuten geringen Luftwiderstand und erm�glichen eine h�here Endgeschwindigkeit sowie einen geringeren Kraftstoffverbrauch. Im Zuge steigender Kraftstoffpreise wird eine g�nstige Aerodynamik auch f�r Nfz immer bedeutsamer. Von den meisten Nutzfahrzeugherstellern, die den CW - Wert verbessern. Der Trend geht hin zum �Vollverkleideten� Nutzfahrzeug. Luftwiderstand Mit steigender Geschwindigkeit eines Fahrzeugs erh�ht sich auch sein Luft-widerstand. Die Zunahme des Luftwiderstands bei steigender Geschwindigkeit erfolgt im Quadrat, das hei�t bei einer Verdoppelung der Geschwindigkeit vervierfacht sich der Luftwiderstand. Bei einer Geschwindigkeit von 85 km/h betr�gt der Luftwiderstand mehr als 40 % der gesamten Fahrwiderst�nde. Der Luftwiderstand eines angestr�mten Fahrzeugs setzt sich zusammen aus den Anteilen: 8�������� Druckwiderstand����������� ����������� 8�������� Induzierter Widerstand ����������������������� 8�������� Oberfl�chenwiderstand�� 8�������� Innerer Widerstand Druckwiderstand Der Druckwiderstand wird durch die Gr��e der Gebiete turbulenter, abgel�ster Str�mung bestimmt. Hauptanteil hat hierbei die Gr��e der Heckabrisszone. An Stellen, an denen die Str�mung abrei�t entsteht Unterdruck, der den Druckwiderstand ausl�st. Prinzipiell versucht man, kleine Abrissfl�chen und damit kleine Unterdruckzonen zu realisieren. Dies ist im Nfz- Bereich besonders schwierig, weil ein maximales Ladevolumen angestrebt wird und damit bestimmte, meist kastenf�rmige Aufbauformen bevorzugt werden. Induzierter Luftwiderstand Der Induzierte Luftwiderstand z�hlt zum Druckwiderstand und entsteht durch die bei der Bewegung entstehenden Luftdruckunterschiede zwischen Querseite und Unterseite des Fahrzeugs. Druckwiderstand und induzierter Widerstand zusammen bilden mit 50 bis 90 % den gr��ten Anteil des Gesamtluftwiderstands. Oberfl�chenwiderstand Als Oberfl�chenwiderstand bezeichnet man den Reibungswiderstand, den die �Au�enhaut� des Fahrzeugs der anliegenden (laminaren) Luftstr�mung entgegensetzt. Er wirkt bei allen langen Fahrzeugen, wie Sattelz�gen und Bussen verst�rkt aus. Am Gesamtluftwiderstand ist der Oberfl�chenluftwiderstand mit etwa 3 bis 30 % beteiligt. Innerer Luftwiderstand Der innere Luftwiderstand ist der Anteil des Luftwiderstands, dem das Fahrzeug aufgrund seiner Durchstr�mung zur Aggregatk�hlung und Innenraum- bzw. Fahrerhausbel�ftung ausgesetzt ist. Der Anteil des inneren Widerstands am Gesamtluftwiderstand betr�gt etwa 3 bis 11 %. Bild induzierter Luftwiderstand:��� -���������� Unterdruck������������������� +��������� �berdruck Aerodynamik�������������� Aerodynamische Ma�nahmen Fahrzeugdesign Durch die Abrundung der Frontpartie des Fahrerhauses in Verbindung mit Luftelementen und die Verwendung einer Bugsch�rze kann das Fahrzeug-design str�mungstechnisch optimiert werden. Ein str�mungsg�nstig gestaltetes Fahrerhaus allein bewirkt jedoch eine verst�rkte Anstr�mung des nicht optimierten Aufbaus. Der dann insgesamt erreichte Cw- Wert ist sogar h�her als der eines Nfz mit kantigem Fahrerhaus und nicht optimiertem Aufbau. Der Grund daf�r ist, dass bei einem kantigen Fahrerhaus die Frontpartie des Aufbaus in einer Abl�sezone liegt und somit einem geringeren Luftwiderstand ausgesetzt ist. � Luftleiteinrichtungen Um eine gute str�mungstechnische Abstimmung von Fahrerhaus und Aufbau zu realisieren, setzt man zus�tzlich abschirmende Luftleiteinrichtungen ein. Man unterteilt sie in drei Gruppen: 8�������������������� Luftleitschilde auf dem Fahrerhaus ����������� 8�������������������� Anstr�mk�rper am Aufbau 8�������������������� Seitenverkleidungen am Fahrgestell Vollverkleidete Nfz erreichen beste Verbrauchswerte und erh�hen so den Nutzen f�r den Fuhrparkbetreiber. Luftleitschilde auf dem Fahrerhaus Die optimale str�mungstechnische Abstimmung von Fahrerhaus und Frontpartie des Aufbaus ist von hoher Bedeutung. Ein Dachspoiler auf dem Fahrerhaus, der gegebenenfalls verl�ngert und durch Seitenklappen (side-flaps) und Dachans�tze erg�nzt wird. Kann den Luftwiderstand eines Nfz mit Aufbau erheblich reduzieren.� Anstr�mk�rper am Aufbau Eine Verbesserung des Luftwiderstandsbeiwertes durch die Ver�nderung der �u�eren Form des Aufbaus ist bei Nfz nur in geringem Ma� m�glich, da durch eine Abrundung der Ecken und kanten des Aufbaus der Laderaum verkleinert wird, und somit Ladevolumen abnimmt. Spezielle Anstr�mk�rper an der Frontpartie des Aufbaus verringern den Luftstrom, der in der Abl�sezone der Luftleitschilde des Fahrerhauses vor den Aufbau gelangen kann Seitenverkleidung Neben der angesprochenen Verringerung des Luftwiderstands durch die Form von Fahrerhaus und Aufbau wird das Fahrzeug auch durch eine Verkleidung des normalerweise freiliegenden Fahrgestells aerodynamisch optimiert. Sie verringert vor allem bei Seitenwind den Luftwiderstand des Nfz. Vollverkleideter Sattelzug der MAN Trucknology Generation 1��������� Fahrerhaus- Frontpartie abgerundet mit Luftleitelement und Bugsch�rze 2��������� Dachspoiler������������������ 3��������� Dachansatz������ 4��������� Seitenklappe (sideflaps) 5��������� Fahrgestell- Seitenverkleidung���� 6��������� Anstr�mk�rper (Aufbau) 7��������� Fahrgestellverkleidung (Aufbau) Antriebskr�fte und Aquaplaning Antriebskr�fte������������� Zum �berwinden der bisher beschriebenen Fahrwiderst�nde m�ssen an den R�dern der angetriebenen Achse(n) ausreichend hohe Antriebskr�fte zur Verf�gung stehen. F�r das Befahren von Steigungen oder zum Beschleunigen sind entsprechende Kraftreserven notwendig. Nur Fahrzeuge mit hohen Leistungsreserven erreichen auf bergigen und �berholintensiven Strecken hohe Durchschnittsgeschwindigkeiten. Bodenhaftung Sowohl f�r das effiziente �bertragen der Antriebskr�fte als auch f�r die sichere Verz�gerung ist ein ausreichender Kraftschluss zwischen den Reifen und der Fahrbahnoberfl�che erforderlich. Die Haftreibung muss entsprechend gro� sein. K�nnen die am Fahrzeug angreifenden Kr�fte von der Reifenaufstandsfl�che (Reifenlatsch) nicht vollst�ndig auf die Fahrbahnoberfl�che �bertragen werden, kommt es zum Verlust der Bodenhaftung und das Fahrzeug bricht aus. Wirksame Antriebskr�fte Je gr��er das vom Motor abgegebene Drehmoment M ist, desto gr��er kann die an den Ber�hrungsfl�chen zwischen den Reifen und Stra�e wirksame Antriebskraft F Ant. werden. F Ant.�������������� =��������� (M x i) / r Die Antriebskraft steigt mit zunehmender Gesamt�bersetzung i und verringert sich mit steigendem Reifenradius r bzw. Reifendurchmesser. Die Gesamt�bersetzung ist das Produkt aus der Hinterachs�bersetzung und der Getriebe�bersetzung. Beide sind auf den Einsatz des Fahrzeugs abgestimmt. Aquaplaning Probleme bei der Kraft�bertragung Reifen/ Stra�e k�nnen sich bei regen-nasser Fahrbahn ergeben. Der Haftreibungsbeiwert ist grunds�tzlich abh�ngig von Fahrgeschwindigkeit, Reifen- und Fahrbahnzustand. Bei nasser Fahrbahn sinkt der Haftreibungsbeiwert sehr stark, da ein Teil der Gesamtreibung aus Fl�ssigkeitsreibung besteht. Kommt es zum auf schwimmen des Reifens auf dem Wasserfilm, spricht man von Aquaplaning. Bei Auftreten von Aquaplaning k�nnen weder Brems- noch Lenkkr�fte auf die Fahrbahn �bertragen werden, da es sich dann um eine Fl�ssigkeitsreibung handelt. Ein Wasserkeil schiebt sich dabei unter die gesamte Aufstandsfl�che des Reifens und hebt ihn vom Boden ab. Zu diesem Effekt kommt es umso leichter, je schlechter das Profil, je h�her der Abnutzungsgrad des Reifens, je h�her die Geschwindigkeit und je gr��er die Wasserh�he auf der Fahrbahn sind. Hohes Fahrzeuggewicht und damit hohe Anpresskr�fte zwischen Reifen und Fahrbahn verringern die Neigung zum Aquaplaning. �Aquaplaning ������������� 1��������� Reifen�������������� 2��������� Wasserkeil������� 3��������� Fahrbahn Fahrzeugquerdynamik Fahrverhalten und Seitenf�hrung Fahrzeugquerdynamik Die Fahrzeugquerdynamik als Teilgebiet der Fahrzeugdynamik behandelt alle Bewegungen und Kr�fte quer zur Bewegungsrichtung des Fahrzeugs. Fahrstabilit�t Das System Fahrer- Fahrzeug sollte sich unter dem Einfluss von �u�eren St�rungen bez�glich der vorgegebenen Kurswahl stabil verhalten, denn der Fahrer als Regelmechanismus verf�gt nur �ber begrenzte Eingriffsm�glich-keiten. Moderne elektronische Systeme wie EBS und ESP sind in der Lage, viele kritische instabile Fahrsituationen durch gezielte Eingriffe, z. B. an einzelnen R�dern zu stabilisieren. Fahrverhalten Das Fahrverhalten bezieht sich nur auf Eigenschaften des Fahrzeugs. Unter gutem Fahrverhalten versteht man: 4�������� Wenn ein sinnvoller Zusammenhang zwischen Lenkwinkel und ���� Kurs�nderung besteht 4�������� Wenn dem Fahrer sinnvolle Informationen (z. B. Reifenger�usch) �ber den Bewegungszustand des Fahrzeugs gegeben werden. 4�������� Wenn von au�en einwirkende St�rungen (z. B. Seitenwind) nur geringe ���� Kursabweichungen hervorrufen. 4�������� Wenn die erreichbaren Kurvengeschwindigkeiten und Querbeschleu-��������� nigungen im Hinblick auf die Fahrsicherheit und Leistung hoch sind. Seitenf�hrungskr�fte Wirken Kr�fte von au�en auf das Fahrzeug ein, wie Seitenwind oder Zentrifu-galkr�fte bei Kurvenfahrt, entstehen durch Haftreibung in den Reifenauf-standsfl�chen entgegen gesetzte Reaktionskr�fte. Diese Seitenf�hrungskr�fte haben das Bestreben, die Reifen in seiner Abrollrichtung und damit das Fahrzeug auf Kurs zu halten. Da jedoch die Haftreibung begrenzt ist und sich der reifen unter den �u�eren Kr�ften verformt, rollen Reifen dann immer unter Schr�glaufwinkel ab. Die H�he der Seitenf�hrungskr�fte Fs h�ngt von mehreren Bedingungen ab: 8�������� Fs�������� steigt mit dem Schr�glaufwinkel ����������������������� 8�������� Fs�������� steigt mit der Radlast ����������� 8�������� Fs�������� steigt mit dem Luftdruck bis auf ein Maximum und f�llt dann wieder ����������� 8�������� Fs�������� steigt mit dem Haftreibungsbeiwert der Fahrbahnoberfl�che ����������������������� 8�������� Bauart und Profilierung des Reifens beeinflussen ebenfalls die ����� Seitenf�hrungskr�fte Fs. ����������� Zu jedem Zeitpunkt der Fahrt sollten aus Gr�nden der Fahrstabilit�t und des Fahrverhaltens die �u�eren Kr�fte und die von den Reifen aufgebauten Seitenf�hrungskr�ften im Gleichgewicht stehen. Ist dies nicht der Fall, kommt es zu instabilen, unkontrollierten Fahrzeugbewegungen innerhalb der sechs Freiheitsgrade. Das elektronische Stabilit�tsprogramm ESP kann dies verhindern. Bezogen auf die Fahrzeugquerdynamik sind die Querbewegungen und das Gieren von besonderer Bedeutung. Da das Wanken in Kurven starke Radlast �nderungen zur Folge und damit gro�e Auswirkungen auf die Seitenf�hrungskr�fte hat, wird diese Fahrzeugbewegung auch querdynamisch betrachtet. Kurvenverhalten Bei der Fahrt auf einer Kreisbahn greift die Fliehkraft Fc im Schwerpunkt des Fahrzeugs an und wirkt in radialer Richtung vom Mittelpunkt der Kreisbahn nach au�en. Sie nimmt mit steigender Masse und gefahrener Geschwindigkeit des Fahrzeugs� und abnehmendem Kurvenradius zu. Querbeschleunigung Die die Fliehkr�fte abst�tzenden Seitenf�hrungskr�fte der Reifen bewirken die Querbeschleunigung des Fahrzeugs Richtung Kurvenmittelpunkt. Je nach st�rke der Fliehkr�fte kommt es zu unterschiedlich gro�en Schr�glaufwinkeln der R�der. Mit zunehmender Querbeschleunigung steigen diese an. Radlastunterschiede Alle oberhalb der Fahrbahnoberfl�che auf das Fahrzeug einwirkende Kr�fte haben Radlastunterschiede zur Folge. Diese Radlastunterschiede verringern die m�glichen Seitenf�hrungskr�fte bei gleich bleibenden Schr�glaufwinkeln. Im anderen Fall m�ssen die Au�enkr�fte und damit die aufzubringenden Seitenf�hrungskr�fte durch gr��ere Schr�glaufwinkel, also bei Bedarf st�rkeres Einlenken, realisiert werden. Kurvenfahrt Zwei grundlegende negative Auswirkungen auf das Fahrzeug lassen sich bei Kurvenfahrt beobachten: 4�������� Schleudern und Ausbrechen (Gieren)������ 4�������� Neigung zum Kurvenau�enrand (Wanken) Schleudern oder Ausbrechen k�nnen durch das ESP weitestgehend vermieden werden. Gieren Bewegt sich das Fahrzeug nicht nur geradlinig in positiver Richtung entlang seiner L�ngsachse X, sondern dreht sich um die Hochachse Z, spricht man von Gieren. Erfolgt diese zus�tzliche Rotation in gleicher Richtung wie die der Fahrzeugl�ngsachse �ber dem Untergrund, �bersteuert das Fahrzeug, andernfalls untersteuert es. Das Giermoment MG entsteht durch die Produkte der �u�eren Kr�fte und der Seitenf�hrungskr�fte der einzelnen R�der mit ihren jeweiligen Hebelarmen zum Schwerpunkt S.�� Wanken Durch die im Schwerpunkt des Fahrzeugs angreifenden Fliehkr�fte oder durch die resultierende kraft des Seitenwindes auf dem Fl�chendruckpunkt kommt es zur Neigung des Fahrzeugs aus der Kurve. Die Neigung bzw. der Wankwinkel h�ngt von den Federraten der Federung und der Stabilisatoren und dem Abstand r des Schwerpunktes vom Momentanpol (Wank- oder Rollachse) ab. Der Momentanpol oder die Rollachse des Fahrzeugs ist die gedachte Achse, um die sich das Fahrzeug bei der Wankbewegung dreht (Bild). Es entsteht ein Wankmoment Mw um die Rollachse aus der Kraft und dem Hebelarm r. Je h�her der Schwerpunkt und je tiefer die Rollachse eines Nfz. Liegen, desto gr��er wird das Wankmoment und der damit verbundene Wankwinkel. Bei der Konstruktion und vor allem beim Beladen von Nfz. Sollte deshalb unbedingt auf einen niedrig liegenden Schwerpunkt geachtet werden. Wanken erh�ht die Radlasten der Kurven�u�eren R�der sehr stark. �Giermoment Linkskurve Legende:���������������������� Fc������� =��������� Zentrifugalkraft (Fliehkraft) ����������������������������������� Fs�������� =��������� Seitenf�hrungskraft ����������������������������������� S��������� =��������� Schwerpunkt ����������������������������������� MG������ =��������� Giermoment ����������������������������������� Mw������ =��������� Wankmoment ����������������������������������� r���������� =��������� Hebelarm des Wankmoments ����������� ����������������������� MP������ =��������� Momentanpol Wankmoment Linkskurve Seitenwind Vor allem Nfz. Sind aufgrund ihrer Gr��e und H�he gro�er Belastung durch Seitenwind ausgesetzt. Besonders bei pl�tzlich einsetzenden Seitenwind, wie er beim �berholen oder aus dem Ausfahren aus einem Einschnitt oder Tunnel auftritt, wird die Wirkung sp�rbar. Dies kann bei hohen Fahrgeschwindigkeiten sogar zur seitlichen Versetzungen des Fahrzeugs f�hren. Die durch den Seitenwind verursachte Kraft ist eine Fl�chenkraft. Diese l�sst sich durch eine Einzelkraft, die im Druckpunkt der Fl�chen angreift, ersetzen. Je nach Lage von Druck- und Schwerpunkt zueinander kann es zu seitlichen Versetzungen oder zum Ab- und Eindrehen (Gieren) des Fahrzeugs kommen. Seiten- und Umfangskr�fte W�hrend jeder Fahrt m�ssen seitlich wirkende Kr�fte und Umfangskr�fte. Also Antreiben oder Bremsen, oft gleichzeitig von den Reifen auf die Fahrbahn �bertragen werden. Ein frei rollendes Rad kann maximale Seitenf�hrungskr�fte aufbauen. M�ssen �ber dieses rad aber gleichzeitig Umfangskr�fte auf den Untergrund �bertragen werden, verringern sich die m�glichen Seitenf�h-rungskr�fte. Die m�glichen Verh�ltnisse zwischen Seiten- und Umfangskr�ften bei Kurvenfahrt unter den vorgegebenen Schr�glaufwinkel werden in dem Seitenkraft- Traktionskennfeld nach Krempel verdeutlich . Die H�llkurve H liefert Werte �ber die in beliebiger Richtung maximal �bertragbaren Kr�fte. Wird w�hrend der Kurvenfahrt gebremst oder angetrieben, kann es zum Ausbrechen des Nfz kommen, weil die maximal m�glichen Seitenf�hrungskr�fte nicht mehr dazu ausreichen, den Kurs zu halten. Bremsen bei Kurvenfahrt Rollt das Nfz in der Kurve mit gleich bleibender Geschwindigkeit ( Punkt A) und geringen Antriebskr�ften dahin, befindet man sich mit den geforderten Seitenf�hrungskr�ften innerhalb der H�llkurve H- ein stabiler Fahrzustand, Taucht nun pl�tzlich ein Hindernis auf und der Fahrer muss bremsen, wechseln die Umfangskr�fte die Richtung und steigen gleichzeitig stark an. Da die Kurvengeschwindigkeit aber noch nicht verringert wurde, bleiben die notwendigen Seitenf�hrungskr�fte gleich gro�, k�nnen aber bei dem vorgenommenen Schr�glaufwinkel nicht realisiert werden. Der Betriebspunkt wandert durch zu starkes Bremsen von A nach B (Punkt B) und liegt damit au�erhalb der H�llkurve. Ein untersteuerndes Nfz schiebt sich �ber die Vorderr�der aus der Kurve. Durch weniger starkes Bremsen und st�rkeres Einlenken (gr��erer Schr�glaufwinkel) kann das Fahrzeug noch sicher verz�gert werden. Punkt C liegt noch innerhalb der H�llkurve. St�rker gebremst werden kann erst, wenn die Geschwindigkeit und deshalb die Seitenf�hrungskr�fte geringer geworden sind (Punkt D). Welche Kräfte wirken auf ein dynamisch bewegtes Fahrzeug?Die wesentlichen Kräfte, die beim Fahren mit konstanter Geschwindigkeit überwunden werden müssen, sind die Rollreibungskraft und die Luftwiderstandskraft. Die zwischen Reifen und Straßenbelag auftretende Haftreibung ermöglicht erst die Änderung der Geschwindigkeit und der Fahrtrichtung.
Welche Kräfte wirken an einem Fahrzeug?Auf ein Fahrzeug wirken unabhängig von seinem Bewegungszustand Kräfte ganz verschiedener Art: Einerseits handelt es sich dabei um Kräfte in Längsrichtung, z.B. Antriebs- kraft, Luftwiderstand oder Rollreibung, andererseits um Kräfte in Querrichtung, z.B. Fliehkraft bei Kurvenfahrt oder Sei- tenwind.
Welche Kräfte wirken auf ein Auto in der Kurve?Kurvenfahrten bei Autos und Schienenfahrzeugen
Bei Kurven ohne Überhöhung wirkt auf das Fahrzeug die Gewichtskraft und eine nach außen gerichtete Kraft, die Zentrifugalkraft. Sie wird kompensiert durch die nach innen wirkende Radialkraft, die durch die Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn aufgebracht wird.
Welche Kräfte wirken beim Beschleunigen?In beschleunigten Bezugssystemen wirken Trägheitskräfte. Eine Trägheitskraft wirkt immer entgegengesetzt zur Richtung zur Beschleunigung. Zu einer Trägheitskraft gibt es keine Gegenkraft. Trägheitskräfte werden mitunter auch als Scheinkräfte bezeichnet.
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Welche drei dynamischen Kräfte wirken auf ein Fahrzeug ein?
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