Kfz Technik 3 Fahrwerke - thm.de · 3 Fahrwerke Fahrzeugkoordinatensystem Einspur-Fahrzeugmodell...

3 Fahrwerke3 Fahrwerke

� Fahrzeugkoordinatensystem� Einspur-Fahrzeugmodell� Lenkung

Kraftfahrzeugtechnik 3 Fahrwerke Herzog

� Lenkung� Radaufhängungen� Federung

FahrzeugFahrzeug--KoordinatensystemKoordinatensystem

Gieren

Quelle: Matschinsky

NickenRollen(Wanken)

3.1 Einspur3.1 Einspur--FahrzeugmodellFahrzeugmodell

EinspurEinspur--FahrzeugmodellFahrzeugmodell

tan δ = Rh

Für Geschwindigkeiten nahe 0 gilt:

tan β = Rh

ÜbungsaufgabeÜbungsaufgabe

Berechnen Sie Lenkwinkel und Schwimmwinkel für eine Kreisfahrt mit 25 m Radius. Die Geschwindig-keit des Fahrzeugs ist sehr gering, so dass Flieh-kräfte vernachlässigt werden können. Der Radstand des Fahrzeugs beträgt 2560 mm. Die Achslast-

des Fahrzeugs beträgt 2560 mm. Die Achslast-verteilung von Vorder- zu Hinterachse beträgt 60:40.

EinspurEinspur--FahrzeugmodellFahrzeugmodell

0m aq = m

R= m ν R

m aq = m vS (ψ − β) <= µ m g

Für stationäre Kreisfahrt (β = 0) ergibt sich:a ψ l

Für l << R gilt:

αv = δ + β − lv ψ

αh = β + lh ψ vS ψ lh

Ein Fahrzeug fährt auf einer Kreisbahn mit einer konstanten Geschwindigkeit von 40 km/h. Der Kurven-radius beträgt 25 m und es wird ein Schwimmwinkel von 4° und Lenkwinkel von 5° gemessen. Der Schwer-punkt befindet sich genau in der Mitte des Fahrzeugs (l = l = 1,25 m). Wie groß sind die Gierwinkelge-

punkt befindet sich genau in der Mitte des Fahrzeugs (lv = lh = 1,25 m). Wie groß sind die Gierwinkelge-schwindigkeit und die Schräglaufwinkel an Vorder- und Hinterachse?

Das Lenkverhalten eines Fahrzeugs soll mit Hilfe des Einspurmodells untersucht werden. Gegeben sind folgende Daten: Fahrzeugmasse Fm = 1200 kg Schwerpunktabstand vorne vl = 1,25 m Schwerpunktabstand hinten l = 1,35 m

Schwerpunktabstand hinten lh = 1,35 m Schräglaufsteifigkeit an Vorderachse vcα = 50 000 N/rad Schräglaufsteifigkeit an Hinterachse hcα = 60 000 N/rad Das Fahrzeug befährt stationär eine Kurve mit einem Radius von 120 m. Bestimmen Sie für eine Geschwindigkeit von 22 m/s den Schwimm- und den Lenkwinkel. Wie ändern sich die Verhältnisse wenn die Geschwindigkeit auf 28m/s erhöht wird?

Eigenlenkverhalten des EinspurEigenlenkverhalten des Einspur--FahrzeugmodellsFahrzeugmodells

Für stationäre Kreisfahrt (ψ = 0, β = 0) gilt:

FSv l = m aq lh

cSv αv l = m aq lh

= m aq lh(δ + β −lv ψ

) lcSv

Auflösen nach β ergibt:

β = m aq lh lv ψ

vScSv l - δ +

Auflösen nach β ergibt:

β = m aq lv lh ψ

vScSh l

Analoge Berechnung mit Hilfe von FSh ergibt:

vSGleichsetzen und mit ψ = ergibt: R

δ = + ( - ) aq

LenkwinkelcharakteristikLenkwinkelcharakteristik

Lenkwinkelcharakteristik bei unter-schiedlich parametriertem Einspurmodell

0 2 4 6 8 10

Querbeschleunigung in m/s^2

untersteuernd nach OLLEY

neutral

übersteuernd nach OLLEY

Unterschiedliche Definitionen des Unterschiedliche Definitionen des LenkverhaltensLenkverhaltens

Quelle: ika

Definitionen des LenkverhaltensDefinitionen des Lenkverhaltens

Definition des Lenkverhaltens nach „OLLEY“: ⇒α>α hv untersteuern ⇒α=α hv neutral ⇒α<α hv übersteuern

Definition des Lenkverhaltens nach „BERGMANN“:

⇒>δ0

q untersteuern

⇒=δ0

q neutral

⇒<δ0

q übersteuern

Gegeben ist ein Fahrzeug mit folgende Daten: Fahrzeugmasse Fm = 1200 kg Schwerpunktabstand vorne vl = 1,25 m

Schwerpunktabstand vorne vl = 1,25 m Schwerpunktabstand hinten lh = 1,35 m

Das Fahrzeug soll ein neutrales Lenkverhalten nach „Bergmann“ ( 0dad

aufweisen. Berechnen Sie das Verhältnis der erforderlichen Schräglaufsteifigkeiten an Vorder- und Hinterachse mit Hilfe des linearisierten Einspurmodells.

3.2 Lenkungen3.2 Lenkungen

� Geometrische Bedingungen bei Kurvenfahrt� Kennwerte für die Lage der Lenkachse� Lenkgetriebe� Lenkunterstützung

� Lenkunterstützung� Lenkungsbauteile

Geometrische Bedingungen für Geometrische Bedingungen für Schräglauffreies AbrollenSchräglauffreies Abrollen

Zusammenhang zwischen innerem und Zusammenhang zwischen innerem und äußerem Lenkwinkeläußerem Lenkwinkel

Für schräglauffreies Abrollen gilt:

=δLenk

)tan(l

larctan

LenktrapezLenktrapez

Beispiel für die Auslegung des Beispiel für die Auslegung des SpurdifferenzwinkelsSpurdifferenzwinkels

Kennwerte für die Lage der LenkachseKennwerte für die Lage der Lenkachse

Quelle: ika

Bei Kurvenfahrt tritt an einem Vorderrad eine Seitenkraft von 1240 N auf. Der Nachlaufwinkel beträgt 8,3°, und der Nachlaufversatz hat einen Wert von 15 mm. Der dynamische Rollradius beträgt 315 mm. Wie groß ist das

beträgt 315 mm. Wie groß ist das Rückstellmoment?

StörkrafthebelarmeStörkrafthebelarme

Quelle: ika

Gewichtsrückstellung infolge des Gewichtsrückstellung infolge des SpreizungswinkelsSpreizungswinkels

Zusammenhang zwischen Zusammenhang zwischen Störkrafthebelarm b und LenkrollradiusStörkrafthebelarm b und Lenkrollradius

)cos(rb L σ⋅=

Ein Fahrzeug verzögert auf einer μ-Split Fahrbahn (μrechts=0, μlinks=1). Die Bremskraftaufteilung zwischen Vorder- und Hinterachse beträgt 70:30 und das Fahrzeug verzögert mit 0,3 g. Welches Lenkmoment entsteht durch den Bremsvorgang?

Welches Lenkmoment entsteht durch den Bremsvorgang? Fahrzeugmasse Fm = 1200 kg Lenkrollradius Lr = 5 mm Spreizungswinkel σ = 14,2°

LenkgetriebeLenkgetriebe

Quelle: ZF

Lenkübersetzung unter LastLenkübersetzung unter Last

Quelle: ika

Hydraulikplan einer ServolenkungHydraulikplan einer Servolenkung

Hydraulik-Kolben der Lenkung

Drehschieberventil-in der Lenksäule

Lenkung

PumpeDruckbegrenzungs-ventil

Volumen-strom-regelventil

in der Lenksäule

ZahnstangenlenkungZahnstangenlenkung

Quelle: ZF

Volumenstromregelung LenkungspumpeVolumenstromregelung Lenkungspumpe

Messergebnisse zur LeistungsaufnahmeMessergebnisse zur Leistungsaufnahme

mechanische Leistungsaufnahme bei 10 bar

3000Le

Konstanpumpe

Verstellpumpe

0 1000 2000 3000 4000 5000

Pumpendrehzahl in U/min

DrehschieberventilDrehschieberventil

Quelle: ZF

Aktive Lenkung mit variabeler Aktive Lenkung mit variabeler ÜbersetzungÜbersetzung

Quelle: ZF

Elektrohydraulische LenkunterstützungElektrohydraulische Lenkunterstützung

Quelle: TRW

Elektrische LenkunterstützungElektrische Lenkunterstützung

Quelle: TRW

Aufbau einer elektrisch unterstützten Aufbau einer elektrisch unterstützten LenkungLenkung

Quelle: ATZ 10/2011

3.3 Radaufhängungen3.3 Radaufhängungen

� Anforderungen� Bauformen� Rollzentrum und Rollachse� Brems- und Anfahrnickausgleich

� Brems- und Anfahrnickausgleich� Elastokinematik� Beispiele verschiedener Radaufhängungen

Anforderungen der RadaufhängungAnforderungen der Radaufhängung

� Übertragung von Radlasten, Antriebs- und Bremskräften

� Lenkbarkeit des Fahrzeugs ermöglichen� Fahrbahnunebenheiten ausgleichen

� Fahrbahnunebenheiten ausgleichen� Minimierung von Radlastschwankungen� Kinematik der Aufhängung soll Fahrdynamik

optimieren� geringes Gewicht und geringer Bauraum� Geräuschisolation

Grundbauformen der RadaufhängungenGrundbauformen der Radaufhängungen

� Einzelradaufhängung

� Starrachsaufhängungen

� Verbundlenkerachsen

Schema EinzelradaufhängungSchema Einzelradaufhängung

Schema StarrachseSchema Starrachse

Schema VerbundlenkerachseSchema Verbundlenkerachse

Rollzentrum (Wankzentrum)Rollzentrum (Wankzentrum)

Ermittlung des Rollzentrums bei Ermittlung des Rollzentrums bei parallelen Lenkernparallelen Lenkern

Ermittlung des Rollzentrums bei einer Ermittlung des Rollzentrums bei einer McPherson AchseMcPherson Achse

Ermittlung des Rollzentrums bei einer Ermittlung des Rollzentrums bei einer LängslenkerachseLängslenkerachse

Quelle: Reimpell

Ermittlung des Rollzentrums bei einer Ermittlung des Rollzentrums bei einer SchräglenkerachseSchräglenkerachse

RollachseRollachse

Gegeben sind folgende Daten eines Transporters mit verwindungssteifem Aufbau und Starrachsen: Fahrzeugmasse mF = 3500 kg Achsmasse vorne: mRv = 220 kg Achsmasse hinten: mRh = 380 kg Achslastverteilung vorne/hinten: 2/3 Schwerpunkthöhe Aufbau: hA = 0,9 m Schwerpunkthöhe Gesamtfahrzeug: h = 0,8 m

Schwerpunkthöhe Gesamtfahrzeug: h = 0,8 m Höhe des Rollzentrums vorne: wv = 0,4 m Höhe des Rollzentrums hinten: wh = 0,4 m Aufbaufedersteife vorne: CAv = 34 N/mm Aufbaufedersteife hinten: CAh = 66 N/mm Federspurweite vorne: sFv = 1,4 m Federspurweite hinten: sFh = 1,2 m Spurweite vorne: sv = 1,8 m Spurweite hinten: sh = 1,6 m Bei einer stationären Kreisfahrt tritt eine Querbeschleunigung von 4 m/s2 auf. Wie groß ist der Rollwinkel und wie hoch sind die Radlasten an den einzelnen Rädern?

Rollzentrumsänderung bei Kurvenfahrt Rollzentrumsänderung bei Kurvenfahrt am Beispiel einer Pendelachseam Beispiel einer Pendelachse

Quelle: ika

Kinematik einer Schräglenkerachse Kinematik einer Schräglenkerachse (BMW 5er Reihe)(BMW 5er Reihe)

Quelle: Reimpell

BremsnickenBremsnicken

Quelle: ika

Bremsstützwinkel für vollständigen Bremsstützwinkel für vollständigen BremsnickausgleichBremsnickausgleich

)tan(BhBv

v,opt +⋅=ε

)F/F1(lh

)tan( BhBvh,opt +⋅=ε

)F/F1(l

)tan( BhBvh,opt +⋅=ε

v,optε = Bremsstützwinkel vorne für vollständigen Nickausgleich

h,optε = Bremsstützwinkel hinten für vollständigen Nickausgleich

h = Schwerpunkthöhe l = Radstand

BhBv F/F = Bremskraftverteilung

Güte des BremsnickausgleichsGüte des Bremsnickausgleichs

Bremsnickausgleich )tan( .tats ⋅ε=

Bremsnickausgleich %100)tan()tan(

.tats ⋅εε=

Bestimmen Sie die Güte des Bremsnickausgleichs an der Vorderachse für ein Fahrzeug mit folgenden Daten: Schwerpunkthöhe h = 0,4 m

Radstand l = 2,60 m Bremskraftaufteilung Vorder- zu Hinterachse 70:30 Stützwinkel an der Vorderachse vε = 10°

AnfahrnickenAnfahrnicken

Quelle: ika

Elastokinematik am Beispiel Elastokinematik am Beispiel QuerlenkerlagerQuerlenkerlager

Quelle: ika

ElastokinematikElastokinematik

Quelle: ika

Beispiel einer McPhersonBeispiel einer McPherson--Achse (Achse (LanciaLancia))

Quelle: Reimpell

Vergleich von „Vergleich von „RevoRevo--KnuckleKnuckle“ und “ und „McPherson“ „McPherson“ RadaufhängungRadaufhängung

Revo-Knuckle McPherson

Quelle: ATZ 10/2010 (Ford Focus RS500)

Schräglenkerhinterachse Opel OmegaSchräglenkerhinterachse Opel Omega

Quelle: Reimpell

Verbundlenkerhinterachse VW Golf IIVerbundlenkerhinterachse VW Golf II

Quelle: Reimpell

Sturzänderung bei gleichseitigem EinSturzänderung bei gleichseitigem Ein--federn verschiedener Radaufhängungenfedern verschiedener Radaufhängungen

Quelle: Reimpell

„Raumlenker„Raumlenker--Hinterachse“ DaimlerHinterachse“ Daimler

Quelle: Matschinsky

Hinterachse BMW E90 WTCCHinterachse BMW E90 WTCC

Quelle: BMW

3.4 Federungen3.4 Federungen

� Einmassen-Ersatzsystem� Zweimassen-Ersatzsystem� Federn� Dämpfer

� Dämpfer

EinmassenEinmassen--FederungsmodellFederungsmodell

Bewegungsgleichung für Einmassenfederungsmodell 0)zz(c)zz(kzm EAREARAA =−⋅+−⋅+⋅ &&&&

Kennkreisfrequenz A

Abklingkonstante A

m2k⋅

Dämpfungsmaß 0

Eigenkreisfrequenz des gedämpften Systems 20d D1−⋅ω=ω

Übertragungsfunktion des EinmassenÜbertragungsfunktion des Einmassen--FederungsmodellsFederungsmodells

Dämpfungsmaß D = .05

0.1 1 10 100

Frequenz in Hz

ZweimassenZweimassen--FederungsmodellFederungsmodell

Bewegungsgleichungen ZweimassenBewegungsgleichungen Zweimassen--FederungsmodellFederungsmodell

0)zz(c)zz(kzm RAARAAAA =−⋅+−⋅+⋅ &&&&

0)zz(c)zz(c)zz(kzm ERRARAARARR =−⋅+−⋅+−⋅+⋅ &&&&

Abschätzung der Eigenkreisfrequenzen Abschätzung der Eigenkreisfrequenzen beim Zweimassenbeim Zweimassen--FederungsmodellFederungsmodell

Aufbaueigenkreisfrequenz A

c≈ω

Radeigenkreisfrequenz R

AReR m

cc +≈ω

Schätzen Sie die Radeigenfrequenz und die Aufbaueigenfrequenz für folgende Radaufhängung ab: Fahrzeugaufbaumasse pro Rad mA = 400 kg ungefederte Masse pro Rad mR = 30 kg radbezogene Aufbaufedersteifigkeit cA = 21 N/mm

Reifenfedersteifigkeit cR = 150 N/mm

Simulationsergebnisse für dynamische Simulationsergebnisse für dynamische RadlastschwankungenRadlastschwankungen

Übertragungsfunktion von Fahrbahnerregung zu Radlastschwankung

100000

1000000

0.1 1 10 100

Frequenz in Hz

ungefederte Masse = 20 kg

Simulationsergebnisse für Simulationsergebnisse für AufbauschwankungenAufbauschwankungen

Übertragungsfunktion von Fahrbahnerregung zu Aufbauschwankung

10.00A

0.1 1 10 100

Frequenz in Hz

Simulationsergebnisse für dynamische Simulationsergebnisse für dynamische RadlastschwankungenRadlastschwankungen

Übertragungsfunktion von Fahrbahnerregung zu Radlastschwankung

100000

1000000

0.1 1 10 100

Frequenz in Hz

Aufbaudämpfung = 500 Ns/m

Simulationsergebnisse für Simulationsergebnisse für AufbauschwankungenAufbauschwankungen

Übertragungsfunktion von Fahrbahnerregung zu Aufbauschwankung

10.00A

0.1 1 10 100

Frequenz in Hz

Vierstempelanlage (4Vierstempelanlage (4--PosterPoster--Rig) zur Rig) zur Untersuchung der VertikaldynamikUntersuchung der Vertikaldynamik

Quelle: ZF Sachs

DrehstabDrehstab

Torsionsfedersteifigkeit 32

⋅π⋅=

mit G = Schubmodul l = Länge

l = Länge d = Stabdurchmesser

Bestimmen Sie die radbezogene Aufbaufedersteifigkeit einer Drehstabfede-rung mit folgenden Daten: Wirksame Länge des Drehstabes l = 0.5 m Durchmesser des Drehstabes d = 25 mm

Durchmesser des Drehstabes d = 25 mm Hebelarmlänge der Federstrebe lH = 420 mm Schubmodul Federstahl G = 83000 N/mm2 Für den Zusammenhang zwischen Federweg und Torsionswinkel des Dreh-stabes kann eine Nährung für kleine Winkel angesetzt werden.

SchraubenfedernSchraubenfedern

Minblockfeder

Federsteifigkeit einer zylindrischen Federsteifigkeit einer zylindrischen SchraubenfederSchraubenfeder

Schraubenfedersteifigkeit f

c⋅⋅

G = Schubmodul d = Drahtdurchmesser Dm = mittlere Federdurchmesser if = Anzahl der federnden Windungen

Bestimmen Sie die radbezogene Aufbaufedersteifigkeit einer Radauf-hängung mit Schraubenfeder. Die Hebelverhältnisse zwischen Rad-kraft und Federkraft können durch ein konstantes Übersetzungsver-hältnis beschrieben werden. Gegeben sind die folgenden Daten:

Mittlerer Federdurchmesser Dm = 100 mm Durchmesser des Federdrahtes d = 16 mm Anzahl der federnden Windungen if = 5 Schubmodul Federstahl G = 83000 N/mm2

Übersetzung Federkraft/Radkraft iR = 2

BlattfedernBlattfedern

Federsteifigkeit einer Blatthälfte

⋅⋅⋅=

mit E = Elastizitätsmodul

E = Elastizitätsmodul

Quelle: ika

BlattfederBlattfeder

GasfederGasfeder

theoretische Federlänge AV

Federsteifigkeit 1 )f(V

Quelle: ika

)f(pnA)f(c ⋅⋅⋅= ;A

)f(Vhth =

mit f = Federweg n = Polytropenexponent

LuftfederLuftfeder

ZweirohrdämpferZweirohrdämpfer

EinrohrEinrohr--GasdruckstoßdämpferGasdruckstoßdämpfer

Dämpferkennlinien SachsDämpferkennlinien Sachs--RacingRacing--Dämpfer RD 45Dämpfer RD 45--22

Quelle: ZF Sachs

MotorsportMotorsport--DämpferDämpfer

Quelle: ZF Sachs

Einstellmöglichkeiten an MotorsportEinstellmöglichkeiten an Motorsport--DämpfernDämpfern

Quelle: ZF Sachs

Kfz Technik 3 Fahrwerke - thm.de · 3 Fahrwerke Fahrzeugkoordinatensystem Einspur-Fahrzeugmodell...

Documents

Transcript of Kfz Technik 3 Fahrwerke - thm.de · 3 Fahrwerke Fahrzeugkoordinatensystem Einspur-Fahrzeugmodell...

2011 040 Qualitätsmanagement - thm.de · • VDA 6.1 Regelwerk der deutschen Automobilindustrie - QM-Systemaudit - • VDA 6.2 Regelwerk der deutschen Automobilindustrie - Dienstleistungen

Personal und Organisation - thm.de · Personal und Organisation Dipl. Ök. Hans-Gerd Mazur Fachbereich Wirtschaftsingenieurwesen

Fachgebiet Qualitätsmanagement - thm.de · 3 Campbell, Justin Determinanten der Mitarbeiterakzeptanz unter-nehmensinterner Wiki-Systeme Xit GmbH Dezember 2012 Q139 Ellermann, Jens

Automotive Brochure 16 pg - Igus · 2015-10-30 · Automotive Applications Automotive Anwendungen Chassis Fahrwerke Hinge systems Verdecksysteme Iglide® bearings are increasingly

Checkliste für Vorabklärungen - Elektro-Material · Checkliste für Vorabklärungen 1.0 Grundsätzliche Fragen 1.1 Welches Fahrzeugmodell hat der Kunde angeschafft? BMW Renault

Finanzierung und Investition - thm.de 09_10/fi_vorlesung... · 4 1.1 Grundüberlegungen - Typisches Merkmal einer Investition ist ihre Langfristigkeit. - Das Capital Budgeting beschäftigt

Fahrwerke + Vorsatzstücke End carriages + Wheel blocks Komponenten _ C.pdf · 4 Beschreibung der ABUS Fahrwerke Description of ABUS end carriages Stahlkonstruktion gemäß DIN 15018.

Simulation - thm.de · Simulation Geschäftsprozessmanagement - Prof. Dr. Nino Grau 26 4.2.1 GoM - Grundsatz der Richtigkeit • syntaktische Richtigkeit –korrekte Berücksichtigung

WAGEN UND FAHRWERKE GRIECHEN RÖMER Vol 1 - GINZROT

H1. Fahrwerk Die Fahrwerke muss man nach dem Start einfahren, damit das Flugzeug das Gleichgewicht einhalten kann. Die Fahrwerke muss man nach dem Start.

Dr.-Ing. Klaus Herzog - thm.de · Generator Elektromotor Getriebe Verbrennungs-motor Tank Batterie Serieller Hybridantrieb Paralleler Hybridantrieb. Kraftfahrzeugantriebe 5 Elektromotoren

Projektmanagement im internationalen Umfeld - thm.de · PDF fileProf. Dr. Nino Grau - Projektmanagement im interkulturellen Umfeld - 15.12.2004 3 eine kleine Zumutung GERM AN ENGL

„Tausendmal kopiert, tausendmal ist nix passiert… - thm.de · Kleymann.com Neues von KKP (der Werbeblock) KKP Business KKP Trade −begleitet Ihre internationalen Geschäfte unter

Formelsammlung - thm.de · Technische Universit at Dresden Institut f ur Energietechnik Professur fur Technische Thermodynamik Dr.-Ing. J. Meinert Umdruck zur Lehrveranstaltung

Fahrwerke Weltkompetenzzentrum Graz9... · 2020. 12. 3. · • Fahrsicherheit (Stabilität, Entgleisungssicherheit) • Fahrkomfort • Lärmemission und Einhaltung Lichtraumprofil

Fachgebiet Qualitätsmanagement - thm.de · Q130 . Rühl, Thorsten : Methodik zur systematischen Planung der Ent-wicklung von Fahrzeugeigenschaften Dezember 2012 . Q129 . Neufeld,

Kfz Technik 4 Bremsen - thm.de · Kraftfahrzeugtechnik 4 Kraftfahrzeugbremsen Herzog 4.1 Einteilung der Bremsanlagen

Kolbenmaschinen 6 Konstruktionselemente - thm.de · Kolbenmaschinen 6 Konstruktionselemente von Hubkolbenmotoren Herzog 6.1 Kolben und Kolbenringe 6.1.1 Kolben

Einführungsveranstaltung Bachelor WI - thm.de¼hrungsveranstaltung_IND_19.pdf · 3. Haben Sie sich schon für einen Schwerpunkt entschieden (M / LCM / E)? • Achtung Organisation

Laborpraktikum Embedded Systems - thm.de Laboraufgabe 9a: SPI-Bus-Modul.....32 10.2.1 Aufgabenstellung ... • Ein Assembler, ...