Henning Wallentowitz

Leichtbaupotenzial eines aluminium-intensiven Fahrzeugs

Die Entwicklungen im Karosseriebau werden mehr und mehr durch den Leichtbau bestimmt. Damit wird nicht nur die Gewichtssteigerung durch die zunehmenden Komfort- und Sicherheitsfunktionen ausgeglichen, sondern es soll dem generellen Trend der Zunahme der Fahrzeugmasse in den letzten Jahren entgegengewirkt werden. Nicht zuletzt spielt dabei die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Emissionen eine wichtige Rolle. Der vorliegende Beitrag der fka und der European Aluminium Association (EAA) behandelt die Untersuchung des Leichtbaupotenzials von Aluminium fur ein Kompaktfahrzeug in Schalenbauweise.

100 Jahre ika. Fahrzeugtechnische Lehre, Forschung und Entwicklung an der RWTH Aachen

Der Beitrag schildert die historische Entwicklung von Lehre und Forschung zum Kraftfahrwesen an der RWTH Aachen. In chronologischer Reihenfolge wird schwerpunktmasig auf Personen und Themen von 1902 bis heute eingegangen. Kurze Darstellungen der aktuellen Situation des Instituts fur Kraftfahrwesen (ika) und der Forschungsgesellschaft Kraftfahrwesen mbH Aachen (fka) schliesen den Beitrag ab.

Zweiachsiges Kraftfahrzeug, Unebenheits-Einspuranregung

Zum Anfang des Kap. 13 wurden vier Vereinfachungen eingefuhrt, um das Kraftfahrzeug einschlieslich eines Insassen durch ein Dreimassensystem anzunahern. Es wurde nur uber einen Punkt zu Hubschwingungen angeregt, der Radstand war unendlich gros, die Koppelmasse war Null, und der Mensch sas uber einer Achse. Nun wird ein Zweiachsfahrzeug nach Abb. 10.4b betrachtet, das an Vorder- und Hinterachse gleichzeitig erregt wird und bei dem der Aufbau nicht nur Hub-, sondern auch Nickschwingungen ausfuhren kann. Der Radstand ist endlich, die Koppelmasse im Allgemeinen ungleich Null, und der Mensch muss nicht mehr uber einer Achse sitzen.

Kraftfahrzeug, Unebenheits-Einpunktanregung

Von den einfachen Schwingungssystemen nach Kap. IX wird nun zu komplizierteren Systemen, zu den bei hoheren Fahrgeschwindigkeiten benutzten Kraftfahrzeugen ubergegangen. Wie zu Beginn des Teils B erlautert, wird ein vierradriges Kraftfahrzeug durch vier Unebenheitsfunktionen zu Schwingungen in den verschiedensten Richtungen angeregt.

Leistungsangebot, Kennfelder von Kraftfahrzeugantrieben

Nachdem in Kap. III die Widerstande und damit die erforderlichen Drehmomente und Leistungen an den Radern — kurz genannt der Momenten- und Leistungsbedarf — behandelt wurden, werden jetzt die von der Antriebsanlage angebotenen Momente und Leistungen — kurz das Momenten- und Leistungsangebot — betrachtet.

Instationäre Fahrt, Lenkwinkelrampe

Nach der stationaren Kreisfahrt auf konstantem Kreisradius ρ mit konstanter Fahrgeschwindigkeit \(\mathrm{v}\) (Kap. 28) soll nun die instationare Fahrt betrachtet werden. Es wird der schon in Abschn. 22.2.3 ff. diskutierte Fall der Lenkwinkelrampe behandelt, aber jetzt mit nichtlinearen Reifenkennlinien und damit bei hoheren Zentripetalbeschleunigungen.

Beurteilungsmaßstäbe und ihre Berechnung

Nach Abb. 10.2 muss das Schwingungsverhalten anhand von Beurteilungsmasstaben bewertet werden. Es werden als Kriterien die Radlastschwankungen und die auf den Fahrzeuginsassen einwirkenden Schwingungen behandelt, weiterhin die Gesamtfederwege am Rad und am Sitz. Die letzteren stellen zwar direkt keinen Beurteilungsmasstab fur den Insassen dar, indirekt geben aber genugend grose Federwege erst die konstruktive Voraussetzung zur Erzielung hohen Komforts.

Fahrleistungen und Kraftstoffverbrauch

In den vorangegangenen Kap. 5 und 6 wurden die Fahrwiderstande und die Kennfelder der Antriebsmaschinen besprochen. Nun wird beides zusammen, d. h. der Komplex der Fahrleistungen, betrachtet. Es wird die Hochstgeschwindigkeit eines Fahrzeuges, seine Steig- und Beschleunigungsfahigkeit und die Fahrt im Gefalle berechnet. Hinzu kommt die Hohe des Kraftstoffverbrauchs. In den Beispielen werden als Antriebsmaschinen meistens Verbrennungsmotoren mit mechanischen Kennungswandlern (Kupplung, Schalt- und Achsgetrieben) gewahlt.

Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit

Es wird wie in Kap. 21 mit dem einfachen, stationaren Fall, der Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit \(({\dot{\mathrm{v}}}=0)\), begonnen. Wie in Abschn. 21.3 werden folgende Kennwerte behandelt: 1. Unter-/Ubersteuern bzw. \(\delta_{\mathrm{L}}={f}({\mathrm{v}}^{2}/{\rho{\mathrm{g}}})\), 2. Schwimmwinkel \(\beta={f}({\mathrm{v}}^{2}/{\rho{{g}}})\) bzw. die Gradienten, 3. Lenkmoment \({M}_{\mathrm{L}}={f}({\mathrm{v}}^{2}/{\rho{{g}}})\) bzw. \({M}_{\mathrm{L}}={f}({\delta}_{\mathrm{L}})\) und nun zusatzlich, da jetzt die Reifenkennlinien bis zu grosen Schraglaufwinkeln behandelt werden: 4. Fahrgrenze durch Kraftschluss, maximale Zentripetalbeschleunigung, auch Kurvengrenzbeschleunigung genannt, und 5. Fahrgrenze durch Antriebsleistung.

Einführung, Schwingungsanregung, regellose Schwingungen

Dieses Kapitel dient zur Vorbereitung auf die nachfolgenden Uberlegungen ab Kap. 13 und soll gleichzeitig eine kleine Wiederholung der Schwingungslehre sein. Als Beispiel fur die Einfuhrung werden einfache Einmassensysteme verwendet, die als Ersatzsysteme fur Sitz-Mensch, fur Motorlagerung, fur landwirtschaftliche Fahrzeuge und Baumaschinen (diese federn nur auf den Reifen) und fur spezielle Anregungen durch Unebenheiten, Rad/Reifen und Verbrennungsmotor angesehen werden konnen. Danach wird auf die Schwingungsanregungen allgemein und speziell auf die Fahrbahnunebenheiten eingegangen und weiterhin eine mathematische Methode zur Behandlung regelloser Schwingungen gezeigt.