2.2 Fahrmechanik - Mechanik der Antriebskräfte

Question 1

Welche Kräfte sind von Antriebsrädern auf Straße übertragbar?

Answer 1

Übertragung durch Reibung, daher wichtig:

• Schwerpunktlage
• Achslasten
• Reibwerte

Question 2

Winkelfunktionen

Answer 2

Question 3

Bestimmung der horizontalen Schwerpunktlage durch Messen von F_G,f und F_G,r.

Answer 3

Question 4

Bestimmung der vertikalen Schwerpunktlage durch Messen von F_Q,r.

Answer 4

Question 5

Bestimmung der Achslasten für den allgemeinen Fall der beschleunigten Bergfahrt.

Answer 5

Question 6

Achslasten

Annahmen

Verhalten (negative) Beschleunigung

Answer 6

• beschleunigte Bergfahrt: Entlastung vorne, Belastung hinten.
• Gebremste Bergfahrt: Vorzeichenumkehr von F_RA = m · a.
• Ohne Einfluss sind Radwiderstände, da in Aufstandsfläche wirksam, also kein Hebelarm!
• Gleichungen gelten für stationären Betrieb, also Fahrbahn ideal eben und alle Kräfte (auch F_RA) konstant.

Question 7

Achsschwingungen nach Hindernisüberfahrt

Answer 7

Question 8

Antriebsgrenzen

Answer 8

• begrenzt durch Rutschgrenze, abhängig von Reibwert und Achslast
• Reibwerte zwischen Reifen und Fahrbahn
  
  • Reibwerte über 1,0 möglich bei optimaler Kombination Reifen – Fahrbahn, dadurch große Adhäsions- und Hysteresereibung
  • Reibwerte nehmen mit Geschwindigkeit ab

Question 9

Aquaplaning

Answer 9

• Bei Nässe oberhalb 80 km/h, bei viel Wasser und wenig Profil
• Reifen schwimmt, kein Reibkontakt, Horizontalkraft reiner Schwallwiderstand, Reifen ohne Führungseigenschaften

Question 10

Entstehung von Adhäsions- und Hysteresereibung bei Gleiten des Reifens über (unebene) Fahrbahn

Answer 10

Question 11

AWD

beschleunigte Bergfahrt im Vergleich

Answer 11

• nutzt Gesamtgewicht F_GN (nicht nur F_G,fN bzw. F_G,rN) für Vortrieb,
• daher Beschleunigung und damit F_RA an Rutschgrenze bei Allradantrieb größer,
• durch Hebelarm h entsteht Moment, das Vorderachse stärker entlastet und Hinterachse stärker belastet
• also auch Achslasten bei Allrad
  
  • vorne kleiner (als bei Frontantrieb)
  • hinten größer (als bei Heckantrieb)
• Allradantrieb AWD stets überlegen, Reihenfolge FWD und RWD = f(Daten, insbes. s_f, s_r, MY_ad).

Question 12

Ausgeführte Bauarten von Allradantrieben

Answer 12

Starrer Allradantrieb

Kraftgesteuerter Allradantrieb

Schlupfgesteuerter Allradantrieb

Allradantrieb mit regelbarer Längskupplung

Question 13

Starrer Allradantrieb

Answer 13

Starre Verbindung der Achsen n_f / n_r = 1, Nachteile:

• Verspannungen in Kurven (Verschleiß, Lenkverhalten in engen Kurven, Kraftstoffverbrauch!),
• daher nur Allrad im Gelände, bei Normalfahrt AWD ausgekuppelt.

Question 14

Kraftgesteuerter Allradantrieb

Answer 14

• Mittendifferenzial erlaubt verspannungsfreie Fahrt in engen Kurven
• verteilt Momente im Verhältnis M_f / M_r = konst. auf beide Achsen.
• als permanenter AWD geeignet
• Nachteil: eine Achse erreicht meist vorzeitig Rutschgrenze.
• Verbesserung z.B. Viskokupplung, fängt durchdrehende Achse ab, Stützmoment geht auf andere Achse

Question 15

Schlupfgesteuerter Allradantrieb

Answer 15

• Frontdifferenzial über Viskokupplung auf Heckdifferenzial.
• Vorderachse nahe Rutschgrenze –> Differenzschlupf zu Hinterachse –> Viskokupplung nimmt Moment auf –> Hinterachse angetrieben.
• Viskokupplung möglichst hart, gut für Vortrieb.
• Beim Bremsen vollständige Trennung der Hinterachse vom Antrieb durch Freilauf, d.h.
  
  • kein Einfluss auf Bremskraftverteilung,
  • kein Problem mit ABS

Question 16

Allradantrieb mit regelbarer Längskupplung

Answer 16

• Basisfahrzeug Frontantrieb, Hinterachse bei Bedarf über Längskupplung zugeschaltet
• Raddrehzahlen gemessen, Schlupf wird erkannt, zweite Achse wird je nach Bedarf mehr oder weniger stark angekoppelt.
• Damit möglich:
  
  • verschiedene Regelprogramme
  • Zuschaltung angezeigt, informiert über kritischen Kraftschluss.