Vorspurwiderstand

Als Fahrwerk bezeichnet man die Gesamtheit aller beweglichen Teile eines Fahrzeugs, die der Verbindung zur Fahrbahn dienen.

Fahrgestell mit Fahrwerk

Straßenfahrzeuge

Zum Fahrwerk gehören Räder, Radaufhängung, Federung, Stoßdämpfer, Lenkung sowie die Betriebsbremse. Die Betätigungseinrichtungen von Bremse und Lenkung gehören, genau wie Motor, Getriebe und Antriebsstrang nicht zum Fahrwerk. Bei PKW mit selbsttragender Karosserie ist das Fahrwerk nicht mehr Teil des Fahrgestells, sondern wird als eigenständige Baugruppe betrachtet.

Räder

Die Räder, bestehend aus Felge und Reifen, sind der Kontaktpunkt zwischen Fahrwerk und Straße. Sie haben damit wesentlichen Einfluss auf die Fahrdynamik. Sie gehören zu den ungefederten Massen des Fahrzeugs und sollten daher möglichst leicht sein. Durch die wechselnden Belastungen werden hohe Anforderungen hinsichtlich der Festigkeit der Räder und der Abnutzung der Reifen gestellt. Die Reifen müssen bei jedem Wetter und unterschiedlichen Fahrbahnbelägen möglichst eine schlupffreie Verbindung zur Straße herstellen. Den sicheren Kontakt der Räder mit der Straße gewährleistet die Radaufhängung.

Radaufhängung

Als Radaufhängung bezeichnet man alle Bauteile zur beweglichen Verbindung zwischen Rad und Fahrzeugrahmen. Sie übertragen Lenk-, Brems- und alle Beschleunigungskräfte auf den Rahmen. Sie müssen hohe statische Kräfte (Antriebs-, Brems- und Seitenkräfte) aufnehmen.

Lenkung

Durch die Lenkeinrichtung lässt sich ein nicht schienengebundenes Fahrzeug in eine gewollte Richtung steuern. Die Räder nehmen bei jedem Lenkeinschlag eine durch die Fahrwerksgeometrie bestimmte Stellung zueinander ein.

Bremse

Das Fahrwerk hat die Aufgabe eine Kraftübertragung in Form von Verzögerungskräften möglichst schlupfarm zu übertragen. Diese Aufgabe übernimmt die Radbremse bzw. die Betriebsbremse. Betriebsbremsen sind alle Bauteile einer Bremse, die unter direktem Einfluss des Fahrers zum Verringern der Fahrgeschwindigkeit, zum sicheren Anhalten und zum Halten der Geschwindigkeit dienen. Sie sind am Fahrwerk montiert und wirken direkt auf die Räder. Sonderbauformen können jedoch auch über eine Antriebswelle auf die Räder wirken.

Fahrwerkseinstellungen

Die fahrdynamischen Eigenschaften der Radaufhängung sind von der Fahrwerksgeometrie, der Massenverteilung und den Kraftkennlinien abhängig. Folgende, teilweise veränderbare, Kenngrößen sind maßgebend.

• Radsturz: Radsturz ist die Neigung eines Rades quer zur Fahrtrichtung in Bezug auf die Senkrechte des Fahrzeugs nach außen oder innen. Nach außen gekippt ist der Sturz positiv, nach innen geneigt ist der Winkel negativ.
• Spur: Die Spur gibt den Abstand der Räder einer Achse gemessen an den Felgenhörnern vor und nach der Achse aus der Differenz ergibt sich Vor- und Nachspur (bei Geradeausfahrt).
• Vorspur: Zum Erfassen der Vorspur werden die Abstände der Felgeninnenkanten der Räder einer Achse, in Höhe der Radmitte, vorn und hinten gemessen und beide Werte subtrahiert. Dabei stehen beide Räder zur Fahrzeuglängsachse symmetrisch. Ist der Abstand an der Radvorderseite kleiner als an der Radhinterseite, ist die Vorspur positiv. Ist er dagegen hinten kleiner als vorne ist die Vorspur negativ. In diesem Fall spricht man von der sogenannten Nachspur. Die Vorspur/Nachspur kann auch in einem Winkel zur Fahrzeuglängsachse angegeben werden. Durch die Einstellung einer Vorspur wird ein Vorspurwiderstand am Rad erzeugt. Dadurch wird das gesamte Lenksystem ein wenig unter Spannung gestellt, so dass Spiel zwischen einzelnen Bauteilen nicht zu Flattern führt, allerdings wird der Verschleiß und der Kraftaufwand geringfügig erhöht. In dem Maß wie die Fertigungsgenauigkeit in der Vergangenheit gestiegen ist, ist die Höhe der Vorspur gesunken.
• Radstand: Der Radstand ist der Abstand von zwei Achsen in Längsrichtung des Fahrzeugs. Gemessen wird an den Radmittelpunkten.
• Nachlauf: Nachlauf ist die Neigung der Drehachse einer Achsschenkellagerung gegenüber der Senkrechten des Fahrzeugs parallel zur Fahrzeuglängsachse. Ist die Drehachse oben nach hinten geneigt, hat der Nachlaufwert ein positives Vorzeichen.
• Spreizung: Spreizung ist die Neigung der Drehachse einer Achsschenkellagerung gegenüber der Fahrzeugsenkrechten parallel zur Querachse des Fahrzeugs. Sturz und Spreizung definieren den Winkel zwischen Radebene und Drehachse der Lenkung.
• Lenkrollhalbmesser: Den Abstand von Mitte der Reifenaufstandsfläche und dem gedanklich bis zur Fahrbahn verlängerten Drehpunkt des Achsschenkellenkungsbolzen nennt man Lenkrollhalbmesser. Liegt der verlängerte Drehpunkt weiter außen als die Radaufstandsfläche, ist der Wert negativ.
• Federweg: Der Weg den ein Rad zwischen eingefederter und ausgefederter Stellung zurücklegt heißt Federweg. Dabei wird Senkrecht zur Fahrbahn gemessen.
• Federkennlinie: Für die Kennlinie einer Feder wird in einem Diagramm der Federweg im Zusammenhang mit der Federkraft dargestellt. Die Steigung der dargestellten Linie ist die Federkonstante.
• Eigenschwingungszahl: Mit der Eigenschwingungszahl wird aus dem Zusammenhang von Federkonstante und Masse eines federnden Systems abgeleitet. Sie wird in einem Diagramm dargestellt und sollte möglichst konstant sein. Dies wird mit einer progressiven Federkennlinie erreicht.
• Dämpfungsvermögen: In Kraft-Weg-Diagrammen und Kraft-Geschwindigkeits-Diagrammen Wird die Kraft zum Abbremsen einer Bewegung (Weg des Stossdämpferkolbens) als Dämpfungskraft dargestellt. Je progressiver die aufgezeigten Kurven umso größer ist das Dämpfungsvermögen eines Systems.
• Momentanpol (Momentanzentrum) und Wankzentrum: Der Momentanpol ist bei einer Doppelquerlenkerradaufhängung vereinfacht betrachtet der Schnittpunkt beider Lenkermittellinien einer Achsseite. Werden von den Momentanpolen beider Seiten Geraden durch die Radaufstandspunkte gezogen, so erhält man das Wankzentrum. Beide ändern ihre Lage bei Federbewegungen des Fahrwerks. Beide sind entscheidend für die Fahrstabilität und müssen bei der Konstruktion berücksichtigt werden.
• Wankachse: Die Wanksachse ist die Verbindungslinie der Wankpole von Vorder- und Hinterachse. Beim Angreifen von Seitenkräften wie Zentrifugal- oder Trägheitskräften am Schwerpunkt wankt der Fahrzeugaufbau um diese Achse.
• Der Spurdifferenzwinkel ist die Winkeldifferenz um die das kurvenäußere Rad gegenüber dem kurveninneren Rad weniger weit eingeschlagen wird..

Flugzeug

Hauptartikel: Fahrwerk (Flugzeug)

Bei Flugzeugen dient das Fahrwerk zum Rollen (englisch: taxi), Starten und Landen, sowie zum Bewegen des Fluggerätes am Boden (z.B. Hubschrauber). In letzterem Fall muss das Fluggerät nicht unbedingt von den eigenen Triebwerken angetrieben werden, sondern kann auch geschleppt oder rückwärts geschoben werden (Pushback).

Bei den meisten Flugzeugen wird das Fahrwerk beim Start nach dem Abheben eingefahren (Einziehfahrwerk), um den Luftwiderstand zu verringern. Es wird erst vor der Landung wieder ausgefahren.

Schienenfahrzeug

Das Fahrwerk von Schienenfahrzeugen ist das Drehgestell.

Verwandte Themen

• Das Einspurmodell ist ein vereinfachtes Modell der Fahrwerksgeometrie.

Literatur und Quellen

^[1]

1. ↑ KFZ-Fahrwerk 5. durchgesehene Auflage 1987

Weblinks

• Volkswagen-Techniklexikon
• Christian Weber: Begriffe und Grundlagen der Kraftfahrzeugtechnik, KFZ04 – Fahrwerk (PDF, 3,9 MB). Universität des Saarlandes, 23. Januar 2006.