Der Sachverständigen Blog
Ingenieurbüro Schaaf
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Befasst man sich mit dem Thema Achsvermessung kommt man nicht daran vorbei sich auch mit der Geometrie des Fahrwerks auseinander zu setzen.
Dieser Artikel ist im Speziellen an diejenigen gerichtet, die sich noch nicht sehr im Thema Fahrwerkstechnik auskennen und ein Grundwissen aufbauen möchten.
Gehen wir daher zunächst einmal auf die Basics ein. Ein gewöhnliches Fahrzeug hat vier Räder, das ist klar. Diese vier Räder sind mittels diverser Fahrwerkskomponenten mit der Karosse verbunden. Das klassische Federbein dürfte auch noch jedem ein Begriff sein. Hinzu kommen einige weitere Lenker und Führungen, die jedoch je nach Hersteller sehr spezifisch in Ausführung und Anzahl sind.
Um nun die Räder auf der rechten Seite mit denen auf der linken Seite zu verbinden, sind diese auf der Achse arretiert.
Diese Positionierung auf der Achse im speziellen die Winkel kann man mittels einer Achsvermessung ermitteln.
Aber warum ist es wichtig diese Winkel und deren Richtigkeit zu überprüfen?
Das Fahrverhalten des Fahrzeuges wird stark durch diese Parameter beeinflusst. Diese Einflüsse können klein sein, aber auch sicherheitsrelevant. Bereits minimale Winkeländerungen können das Fahrverhalten und auch den Reifenverschleiß verändern.
Um das nachvollziehen zu können betrachten wir nun die einzelnen gängigen Parameter:
Der Spurwinkel
Der Spurwinkel
Um den Spurwinkel zu verstehen betrachtet man die Darstellung links.
Hier ist vereinfacht eine Vorderachse von oben abgebildet, jedoch gilt dies auch auch für die Hinterachse.
Der Spurwinkel gibt Auskunft darüber, ob die Räder nach innen oder außen zeigen. Ein negativer Winkel bedeutet, dass die Räder nach Innen gedreht sind (Vorspur) und ein positiver Winkel bedeutet eine Orientierung nach Außen (Nachspur).
Einfluss:
Bei nach innen orientierten Rädern wird zum einen der Geradeauslauf des Fahrzeuges verbessert. Zum anderen beeinflusst diese Vorspur auch das Kurvenverhalten positiv.
Wird dieser Winkel jedoch zu groß erhöht sich der Abrieb am Reifen, da das Rad nicht mehr zu 100% in Fahrtrichtung abrollt.
Um den Spurwinkel zu verstehen betrachtet man die Darstellung oben.
Hier ist vereinfacht eine Vorderachse von oben abgebildet, jedoch gilt dies auch auch für die Hinterachse.
Der Spurwinkel gibt Auskunft darüber, ob die Räder nach innen oder außen zeigen. Ein negativer Winkel bedeutet, dass die Räder nach Innen gedreht sind (Vorspur) und ein positiver Winkel bedeutet eine Orientierung nach Außen (Nachspur).
Einfluss:
Bei nach innen orientierten Rädern wird zum einen der Geradeauslauf des Fahrzeuges verbessert. Zum anderen beeinflusst diese Vorspur auch das Kurvenverhalten positiv.
Wird dieser Winkel jedoch zu groß erhöht sich der Abrieb am Reifen, da das Rad nicht mehr zu 100% in Fahrtrichtung abrollt.
Der Sturzwinkel
Der Sturzwinkel
Um den Sturzwinkel zu verstehen betrachtet man die nächste Abbildung.
Hier betrachten wir die Achse von hinten. Die blaue Linie stellt hier die Fahrbahnoberfläche dar.
Der Sturzwinkel gibt auch hier Auskunft darüber, ob die Räder nach innen oder außen zeigen. Ein negativer Winkel bedeutet, dass die Räder nach Innen gedreht sind (negativer Sturz) und ein positiver Winkel bedeutet eine Orientierung nach Außen (positiver Sturz).
Einfluss:
Sind hier die Räder nach Innen geneigt hat das einen positiven Einfluss auf die Stabilität und die Haftung in der Kurvenfahrt.
Durch den Sturz liegt das Rad nicht plan auf dem Boden auf, sondern tendenziell mehr auf der Innen- oder Außen-Seite.
In der Kurvenfahrt neigt sich das Fahrzeug auf die gegengesetzte Seite. Da der Reifen aus einem elastischen Material besteht verformt sich dieser.
Fährt man beispielsweise durch eine Rechtskurve entsteht eine größere Kraft auf das kurvenäußere Rad. Dadurch neigt sich der linke Reifen nach Außen; Es vergrößert sich die Auflagefläche auf der Fahrbahn. Eine größere Auflagefläche bedeutet mehr Haftung und somit eine bessere Kurvenstabilität.
Um den Sturzwinkel zu verstehen betrachtet man die nächste Abbildung.
Hier betrachten wir die Achse von hinten. Die blaue Linie stellt hier die Fahrbahnoberfläche dar.
Der Sturzwinkel gibt auch hier Auskunft darüber, ob die Räder nach innen oder außen zeigen. Ein negativer Winkel bedeutet, dass die Räder nach Innen gedreht sind (negativer Sturz) und ein positiver Winkel bedeutet eine Orientierung nach Außen (positiver Sturz).
Einfluss:
Sind hier die Räder nach Innen geneigt hat das einen positiven Einfluss auf die Stabilität und die Haftung in der Kurvenfahrt.
Durch den Sturz liegt das Rad nicht plan auf dem Boden auf, sondern tendenziell mehr auf der Innen- oder Außen-Seite.
In der Kurvenfahrt neigt sich das Fahrzeug auf die gegengesetzte Seite. Da der Reifen aus einem elastischen Material besteht verformt sich dieser.
Fährt man beispielsweise durch eine Rechtskurve entsteht eine größere Kraft auf das kurvenäußere Rad. Dadurch neigt sich der linke Reifen nach Außen; Es vergrößert sich die Auflagefläche auf der Fahrbahn. Eine größere Auflagefläche bedeutet mehr Haftung und somit eine bessere Kurvenstabilität.
Spreizung
Spreizung
Der Winkel der Spreizung ergibt sich aus einer gedachten Senkrechten durch das Rad und dessen Drehpunkt und der Achse von Drehpunkt zum oberen Anschraubpunkt des Federbeins.
Man kann davon ausgehen, dass jedes Fahrzeug an der Vorderachse einen positiven Spreizung hat. Das heißt, dass das Federbein in Richtung des Fahrers geneigt ist.
Einfluss:
Maßgeblich beeinflusst der Winkel dieser Drehachse das Zurückstellen des Lenkrades. Speziell bemerkt man den Einfluss dadurch, dass sich nach einer Kurvenfahrt das Lenkrad wieder einfach, fast selbstständig, gerade ausrichtet.
Durch das Einschlagen in einer Kurve wird das Auto minimal angehoben. Bei der Kurvenausfahrt entsteht durch das Fahrzeuggewicht wieder ein Druck auf das Federbein und das Rad stellt sich quasi automatisch wieder gerade.
Der Winkel der Spreizung ergibt sich aus einer gedachten Senkrechten durch das Rad und dessen Drehpunkt und der Achse von Drehpunkt zum oberen Anschraubpunkt des Federbeins.
Man kann davon ausgehen, dass jedes Fahrzeug an der Vorderachse einen positiven Spreizung hat. Das heißt, dass das Federbein in Richtung des Fahrers geneigt ist.
Einfluss:
Maßgeblich beeinflusst der Winkel dieser Drehachse das Zurückstellen des Lenkrades. Speziell bemerkt man den Einfluss dadurch, dass sich nach einer Kurvenfahrt das Lenkrad wieder einfach, fast selbstständig, gerade ausrichtet.
Durch das Einschlagen in einer Kurve wird das Auto minimal angehoben. Bei der Kurvenausfahrt entsteht durch das Fahrzeuggewicht wieder ein Druck auf das Federbein und das Rad stellt sich quasi automatisch wieder gerade.
Der Nachlaufwinkel
Der Nachlaufwinkel
Der Nachlaufwinkel beschreibt den Winkel zwischen der Vertikalen und dem Federbein.
Hier betrachten wir das Rad von der Seite.
Man kann davon ausgehen, dass jedes Fahrzeug an der Vorderachse einen positiven Nachlauf hat. Das heißt, dass das Federbein in Richtung des Fahrers geneigt ist.
Einfluss:
Durch den positiven Nachlauf verbessert sich der Geradeauslauf des Fahrzeuges.
Diesen Effekt kennt man von Fahrrädern. Ohne Nachlauf könnte man hier beispielsweise nicht freihändig fahren.
Ohne Nachlauf müsste man das Lenkrad eines Fahrzeugs immer exakt festhalten, damit da Auto nicht unkontrolliert nach links oder rechts fährt.
Außerdem dient der Nachlauf, wie auch die Spreizung dazu , dass sich nach einer Kurvenfahrt sich die Räder wieder selbstständig ausrichten.
Der Nachlaufwinkel beschreibt den Winkel zwischen der Vertikalen und dem Federbein.
Hier betrachten wir das Rad von der Seite.
Man kann davon ausgehen, dass jedes Fahrzeug an der Vorderachse einen positiven Nachlauf hat. Das heißt, dass das Federbein in Richtung des Fahrers geneigt ist.
Einfluss:
Durch den positiven Nachlauf verbessert sich der Geradeauslauf des Fahrzeuges.
Diesen Effekt kennt man von Fahrrädern. Ohne Nachlauf könnte man hier beispielsweise nicht freihändig fahren.
Ohne Nachlauf müsste man das Lenkrad eines Fahrzeugs immer exakt festhalten, damit da Auto nicht unkontrolliert nach links oder rechts fährt.
Außerdem dient der Nachlauf, wie auch die Spreizung dazu , dass sich nach einer Kurvenfahrt sich die Räder wieder selbstständig ausrichten.
Der Spurdifferenzwinkel
Der Spurdifferenzwinkel
Der Spurdifferenzwinkel ist ein Winkel der sich aus den beiden vorderen Rädern ergibt.
Dieser wird bei der Vermessung bei einem eingeschlagenen Winkel der Räder von ca. 20° gemessen und dann durch den Prüfstand berechnet.
Der Hintergrund ist folgender:
Wenn man mit einem Fahrzeug durch eine Kurve fährt, absolviert das äußere Rad eine längere Strecke als das innen liegende Rad. Das liegt daran, dass der Kurvenradius am äußeren Rad größer ist.
Beispiel: Läuft man am äußeren Rand einer Kurve, läuft man einen längeren Weg, als wenn man im inneren der Kurve entlang geht.
Um diese Differenz auszugleichen ist in einer Linkskurve das linke Rad weiter eigeschlagen als das rechte Rad.
Dieser Unterschied wird im Spurdifferenzwinkel erfasst.
Einfluss:
Stimmt dieser Parameter nicht, ändert sich die Fahrperformance in der Kurve negativ.
Der Spurdifferenzwinkel ist ein Winkel der sich aus den beiden vorderen Rädern ergibt.
Dieser wird bei der Vermessung bei einem eingeschlagenen Winkel der Räder von ca. 20° gemessen und dann durch den Prüfstand berechnet.
Der Hintergrund ist folgender:
Wenn man mit einem Fahrzeug durch eine Kurve fährt, absolviert das äußere Rad eine längere Strecke als das innen liegende Rad. Das liegt daran, dass der Kurvenradius am äußeren Rad größer ist.
Beispiel: Läuft man am äußeren Rand einer Kurve, läuft man einen längeren Weg, als wenn man im inneren der Kurve entlang geht.
Um diese Differenz auszugleichen ist in einer Linkskurve das linke Rad weiter eigeschlagen als das rechte Rad.
Dieser Unterschied wird im Spurdifferenzwinkel erfasst.
Einfluss:
Stimmt dieser Parameter nicht, ändert sich die Fahrperformance in der Kurve negativ.
Das Vermessungsprotokoll
Das Vermessungsprotokoll
Hier zu sehen ist in beispielhaftes klassisches Vermessungsprotokoll.
Hier muss zunächst noch definiert werden, wie die Zahlen zu lesen sind.
Angaben werden in Grad und in Winkelminuten angegeben. Wird ein Kreis in 360° Stücke aufgeteilt ergibt ein Stück ein Grad.
Um Beispielsweise die Achsgeometrie sehr fein abstimmen zu können wird der Grad nochmals auf 60 Winkelminuten aufgeteilt. Bedeutet, dass 1°30´einem Winkel von 1,5° entspricht.
Nun können wir uns die Daten aus der Tabelle genauer anschauen.
Unterteilt findet man hier die Vorderachse und die Hinterachse. Was sofort auffällt ist, dass bei der Hinterachse gewisse Parameter fehlen. Das liegt daran, dass diese Werte an der Hinterachse nicht zum tragen kommen, da an dieser nicht gelenkt wird.
In der zweiten Spalte sind die Werte der Eingangsmessung eingetragen. In der dritten Spalte findet man die Soll-Werte des Herstellers. Die letzte Spalte zeigt die Werte nach einer Ausgangsmessung, falls eine mechanische Verstellung des Fahrwerks vorgenommen wurde.
Grün hinterlegte Werte bedeuten, dass die an dem Fahrzeug gemessenen Parameter mit den Herstellervorgaben übereinstimmen.
Hingegen deuten rot hinterlegte Werte auf eine verstellte Achsgeometrie, da diese sich außerhalb der Soll-Werte befinden.
So ist bei diesem Beispiel die Spur des Fahrzeugs leicht verstellt.
Kleinere Abweichungen wie in diesem Beispiel lassen sich meist recht einfach wieder einstellen. Bei größeren Abweichung kann davon ausgegangen werden, dass bestimmte Fahrwerkskomponenten fehlerhaft sind.
Hier zu sehen ist in beispielhaftes klassisches Vermessungsprotokoll.
Hier muss zunächst noch definiert werden, wie die Zahlen zu lesen sind.
Angaben werden in Grad und in Winkelminuten angegeben.
Wird ein Kreis in 360° Stücke aufgeteilt ergibt ein Stück ein Grad.
Um Beispielsweise die Achsgeometrie sehr fein abstimmen zu können wird der Grad nochmals auf 60 Winkelminuten aufgeteilt. Bedeutet, dass 1°30´einem Winkel von 1,5° entspricht.
Nun können wir uns die Daten aus der Tabelle genauer anschauen.
Unterteilt findet man hier die Vorderachse und die Hinterachse. Was sofort auffällt ist, dass bei der Hinterachse gewisse Parameter fehlen. Das liegt daran, dass diese Werte an der Hinterachse nicht zum tragen kommen, da an dieser nicht gelenkt wird.
In der zweiten Spalte sind die Werte der Eingangsmessung eingetragen. In der dritten Spalte findet man die Soll-Werte des Herstellers. Die letzte Spalte zeigt die Werte nach einer Ausgangsmessung, falls eine mechanische Verstellung des Fahrwerks vorgenommen wurde.
Grün hinterlegte Werte bedeuten, dass die an dem Fahrzeug gemessenen Parameter mit den Herstellervorgaben übereinstimmen.
Hingegen deuten rot hinterlegte Werte auf eine verstellte Achsgeometrie, da diese sich außerhalb der Soll-Werte befinden.
So ist bei diesem Beispiel die Spur des Fahrzeugs leicht verstellt.
Kleinere Abweichungen wie in diesem Beispiel lassen sich meist recht einfach wieder einstellen. Bei größeren Abweichung kann davon ausgegangen werden, dass bestimmte Fahrwerkskomponenten fehlerhaft sind.