A&T 05/2024

NEWS

Reifenüberwachungssystem erkennt lockere Radmuttern

Erfassung und Analyse kleinster Reifenpartikel mit hoher Genauigkeit

Smartphone-Warnung bei im Auto zurückgelassenen Kindern

Luftwiderstand unter Beibehaltung des Frontgrill-Designs verringern

FACHWISSEN

Radstellungen und -bewegungen

Die Radgeometrie ist für viele ein Buch mit sieben Siegeln. Da die Stellung der Räder keine statische Angelegenheit ist und sich die Anlenkpunkte der Radaufhängungsteile durch den Einfluss der dynamischen Kräfte während der Fahrt auch laufend verändern können, ist es durchaus anspruchsvoll, die Zusammenhänge der radgeometrischen Winkel mit der Fahrzeugdynamik zu verstehen.

TECHNIK

Dick aufgetragen

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SENSORLOSES REIFENÜBERWACHUNGSSYSTEM

ERKENNT LOCKERE RADMUTTERN

Sumitomo Rubber Industries, Ltd. (SRI), der Mutterkonzern von Falken Tyre, stattet sein flexibles, sensorloses Reifenanalyse- und -überwachungssystem Sensing Core nun mit einer neuen Funktion zur Erkennung von lockeren Radmuttern aus, die noch in diesem Jahr in einem Serienfahrzeug eingesetzt werden soll. Wie die bereits bestehenden Funktionen von Sensing Core arbeitet auch die Radlösungstechnologie unabhängig von Reifenmarke, -modell oder -grösse. Sie analysiert Raddrehzahlsignale und andere Daten aus dem Controller Area Network des Fahrzeugs, um daraus selbst minimale Lockerungen der Radmuttern zu erkennen.

Sensing Core ist aus dem ursprünglichen SRI-Deflationswarnsystem (DWS), einem indirekten Reifendrucküberwachungssystem, hervorgegangen. 15 Erstausrüster

MICHELIN

aus Europa, Japan, China und Indien rüsten ihre Fahrzeuge mit dem DWS aus. Jetzt ist Sensing Core das Herzstück der peripheren Dienste, die SRI entwickelt. Eine

weitere zukünftige Anwendung ist die Cloud-basierte Überwachung des Reifenverschleisses. In diesem Fall empfängt die Software in der Cloud Fahrzeugnutzungsinformationen,

sagt den daraus resultierenden Verschleiss exakt voraus und warnt den Fahrer oder Flottenmanager, sobald ein Reifen ausgetauscht werden muss. (pd/sag)

SYSTEM ZUR ERFASSUNG UND ANALYSE VON KLEINSTEN

REIFENPARTIKELN BIETET HOHE GENAUIGKEIT

Michelin hat im März an der Tire Technology Expo 2024 ein System zur Analyse von kleinsten Reifenpartikeln vorgestellt. «Sample» erfasst, sortiert, zählt und charakterisiert die Partikel in unmittelbarer Nähe des Reifens – und das mit hoher Präzision und Wiederholgenauigkeit. Dazu sind im Fahrzeug zwei Absaugsysteme installiert: eines im vorderen Teil des Autos, um alle in der Umgebungsluft vorhandenen Partikel aufzufangen, und eines hinten, um Reifen- und Strassenpartikel sowie Partikel aus der Umgebungsluft aufzufangen. Bei der folgenden Filtration werden alle aufgenommenen Partikel nach ihrer Grösse gefiltert (Filtration von Partikeln von 10 µm bis 6 nm). Jedes Partikelteil wird von dem seiner Grösse entsprechenden Filter zurückgehalten und in der nächsten Stufe analysiert: Ein Pyrolysesystem

Michelin hat sein System der Reifenindustrie für weitere Analysen der Reifenpartikel zur Verfügung gestellt, und weitere Messungen in grösserem Umfang sind geplant.

identifiziert unter allen Partikeln für jeden der 15 Filter im Tank die Reifenpartikel. So werden die Partikel isoliert. Bei der Probenahme schliesslich wird der Anteil der vom Reifen emittierten leichten Partikel (unter 10 µm) nach Grösse quantifiziert. So konnte Michelin nun in einer Studie die Anzahl der Partikel genauer quantifizieren, die zur Luftverschmutzung beitragen. Bisher gab es keine vergleichbaren Messungen mit ähnlich hoher Genauigkeit. Die ersten Ergebnisse zeigen, dass es sich bei den von Reifen emittierten Partikeln in der Luft im Durchschnitt um 1.3 % PM-10-Partikel und 0.16 % PM-2,5-Partikel handelt. Diese genaue Quantifizierung ist wichtig: sowohl für Michelin, um die Zusammenhänge zwischen Reifen, Strasse und Fahrstil besser zu verstehen, als auch für die Behörden in den Städten. (pd/sag)

Bild:

Michelin

Der Falken-Mutterkonzern erweitert sein Reifenanalysesystem um eine Funktion zur Erkennung gelockerter Radmuttern.

Bild:

SYSTEM AUF UWB-BASIS WARNT ÜBERS SMARTPHONE, WENN KINDER IM AUTO ZURÜCKGELASSEN WURDEN

Das Smart-Car-Access-System von Forvia Hella basiert auf UltrabreitbandTechnologie (UWB). Der Fahrer kann damit das Auto vollkommen freihändig öffnen, schliessen und den Motor starten, ohne das Smartphone in die Hand nehmen zu müssen. Die integrierte UWBTechnologie sichert das Fahrzeug durch die hochpräzise Laufzeitmessung zudem gegen Relais-Attacken ab, also das Öffnen eines Autos durch Funkverlängerung.

Im Rahmen neuer Kundenprojekte bzw. Serienaufträge zum SmartCar-Access-System wird auch die Serienentwicklung des sicherheitsrelevanten Kind-Früherkennungssystems (Child Presence Detection) vorangetrieben. Hierbei erkennen UWB-Anker im Innenraum anhand von Vitalzeichen wie Atemfrequenz sowie Bewegungsmustern der In-

HYUNDAI MOBIS

Wenn das System erkennt, dass Kinder alleine im Fahrzeug zurückgelassen wurden, erhalten Erziehungsberechtigte einen Alarm auf ihrem mobilen Endgerät.

sassen, ob Kinder oder Säuglinge alleine im Fahrzeug zurückgelassen worden sind. Ist dies der Fall, erhalten Erziehungsberechtigte bereits nach wenigen Sekunden einen Alarm auf ihrem mobilen Endgerät. Um in der NCAP-Bewertung die höchstmögliche Bewertung zu erhalten, müssen alle Neufahrzeuge in Europa und den USA ab 2025 serienmässig über ein solches System verfügen. Forvia Hella wird diese Funktion nun zum weltweit ersten Mal auf UWB-Basis auf den Markt bringen. Zur Implementierung lassen sich die bereits im Fahrzeug vorhandenen UWB-Anker des Smart-Car-AccessSystems verwenden. Die KindFrüherkennungsfunktion kann daher in der neuesten Produktgeneration per Software-Update aufgespielt werden, ohne dass wie bei anderen Lösungen zusätzliche Hardware erforderlich ist. (pd/sag)

VORDERSEITENMODUL VERRINGERT LUFTWIDERSTAND UNTER BEIBEHALTUNG DES FRONTGRILL-DESIGNS

Hyundai Mobis hat ein «integriertes Vorderseitenmodul» entwickelt, welches das traditionelle Design des Kühlergrills beibehält und gleichzeitig den Luftwiderstand reduziert und die Designvielfalt sichert. «Vorderseite» bezieht sich hier auf den Teil des Fahrzeugs vor der ASäule, umfasst also die Motorhaube, Scheinwerfer und den Kühlergrill. Markantestes Merkmal ist ein System, das Teile wie den Kühlergrill und Komponenten der Motorhaube automatisch öffnet und schliesst, wodurch der Luftwiderstand bei hohen Geschwindigkeiten verringert wird. Dieses System, das den Einlass von Aussenluft und den Auslass von Luft nach dem Wärmeaustausch ermöglicht, verbessert die Effizienz der Batteriekühlung, kontrolliert den Luftstrom und soll bis zu 20 km mehr Reichweite des Elektrofahrzeugs

bringen. So kann mit der Lösung von Hyundai Mobis ein traditionelles Kühlergrill-Design bei gleichzeitiger Verbesserung der aerodynamischen Eigenschaften beibehalten werden. DieTechnologie sei besonders vorteilhaft für SUV- und CUV-Elektrofahrzeuge, bei denen das Absenken der Fahrzeughöhe eine Herausforderung darstellt.

Um externe Verunreinigungen und Auswirkungen auf den Sensor zu verhindern, ist das Lidar bei Nichtgebrauch im Kühlergrill verborgen und ragt nur während der Fahrt heraus, wodurch neben dem Schutz des Lidars auch eine bessere Marktfähigkeit des Fahrzeug-Frontdesigns erreicht wird. Zum neuen «integrierten Vorderseitenmodul» gehört auch ein halbautomatisches Ladesystem: Durch einfaches Einstecken des Ladegeräts wird der Vorgang eingeleitet, nach Abschluss des

Ladevorgangs wird das Ladegerät wieder entnommen und die Kappe bzw. der Deckel des Ladebereichs schliesst sich automatisch. Hyundai Mobis will mit dieser Funktion nach eigenen Worten einerseits die Unannehmlichkeiten verringern, die der Benutzer während des Ladevorgangs zu bewältigen hat, und andererseits eine kostengünstige Alternative zu Laderobotern bieten. (pd/sag)

Hyundai Mobis will mit dem «integrierten Vorderseitenmodul» mit herkömmlichem Kühlergrill die Uniformität des Designs von Elektrofahrzeugen überwinden.

Bild:

Forvia

Hella

FORVIA HELLA

Bild: Hyundai Mobis

RADSTELLUNGEN UND -BEWEGUNGEN

Die Radgeometrie ist für viele ein Buch mit sieben Siegeln. Da die Stellung der Räder keine statische Angelegenheit ist und sich die Anlenkpunkte der Radaufhängungsteile durch den Einfluss der dynamischen Kräfte während der Fahrt auch laufend verändern können, ist es durchaus anspruchsvoll, die Zusammenhänge der radgeometrischen Winkel mit der Fahrzeugdynamik zu verstehen. Die modernen Prüfstände machen das Messen der Winkel zwar einfacher, nicht aber das Verständnis für die Gesamtheit der Radgeometrie. Text: Andreas Lerch | Bilder: KW Automotive, ÜK Lenzburg, Volkswagen AG, Lerch

Bild 1. Auch bei modernsten, computergesteuerten und kamerabasierten Radgeometrieprüfständen sind die Vorbereitungsarbeiten genauso wichtig wie bei einer improvisierten Messung mit einem Schnurgerüst.

Die KW Automotive GmbH baut hauptsächlich Fahrwerktuningteile, vor allem Schwingungsdämpfer, deren Kennlinien verstellt werden können (AUTO&Technik 10/2023). Daneben werden Schraubenfedern angeboten, welche in verschiedenen Federhärten vorliegen. Das inhabergeführte Unternehmen produziert einen grossen Teil des Angebots im 1997 bezogenen Werk Fichtenberg. Fichtenberg liegt im ländlichen Nordosten von Baden-Württemberg, etwa 60 Kilometer nordöstlich von Stuttgart.

Da die Firma aus dem Rennsport heraus geboren worden ist, geht es nicht nur darum, Fahrzeuge tieferzulegen und optisch zu tunen, sondern auch das Setup zu den angebotenen

Fahrzeug-Tuningsets anzubieten.

Dazu gehört im Endeffekt auch immer die neue Einstellung der Radgeometrie. So gehören Inhalte zu den in Fichtenberg regelmässig angebotenen Weiterbildungskursen für Händler und Mechaniker, welche nicht nur das Einstellen der Schwingungsdämpfer umfassen, sondern sich grundsätzlich mit der Radgeometrie beschäftigen. Dazu wird ein kompetenter Referent beauftragt: Wolfgang Weber war im ersten Teil seiner Motorsportkarriere als Rallyefahrer unterwegs und wechselte dann in den Rennsport auf Rundkursen, so nimmt er seit 1995 regelmässig am 24-StundenRennen auf dem Nürburgring teil. Durch seine Erfahrung mit SetupEinstellungen an Rennfahrzeugen

und seine kommunikative Art kam er zu Schulungsaufträgen – unter anderem auch in Fichtenberg bei der KW Automotive GmbH.

Wann Radgeometrie

Zuerst will er von seinen Kursteilnehmern wissen, wann eigentlich eine Radgeometrievermessung sinnvoll oder nötig ist. Jeder Leser kann sich vorstellen, welche Antworten da kommen: bei unregelmässigem Reifenverschleiss oder speziellen Reaktionen des Fahrzeuges, bei Unfällen usw. Diese Antworten genügen dem Spezialisten aber nicht. Die erste Vermessung müsse unbedingt am Neufahrzeug gemacht werden. Bild 3 zeigt eine Situation am Produktionsband kurz vor der Hochzeit. Da wird eine Einheit aus Motor, Antrieb und Fahrwerk mit der anderen Einheit, der Karosserie verheiratet, also verschraubt. Wie exakt diese Montage bezogen auf die Radstellungen ist, kann nicht genau festgestellt werden. Auf jeden Fall gibt es in der Produktion unbedingt

Montagetoleranzen, und so kann die Radgeometrie nicht genau so stimmen, wie sie Wolfgang Weber gerne hätte. Deshalb sei es wichtig, dass die Radgeometrie vor der ersten Fahrzeugauslieferung kontrolliert und allenfalls berichtigt werde.

Da sich das Fahrwerk im Verlauf des ersten Jahres setzen könne (Fahrwerkgummis geben nach), sei es möglich, dass sich die radgeometrischen Winkel wieder verstellt haben – und damit wäre auch da wieder eine nachvollziehbare Begründung für eine erneute Vermessung. Natürlich erlebt das Fahrzeug über die Lebensdauer einige mehr oder weniger heftige Trottoirkontakte. Deshalb rät Weber, alle 15’000 km eine Kontrolle der Radgeometrie durchzuführen.

Fahrzeugvorbereitung

Das Fahrzeug muss zur Vermessung grundsätzlich gerade stehen. Dazu müssen die Reifendrücke kontrolliert werden, und auch eine Sichtkontrolle der Federung und Radaufhängung ist sicher erforderlich. Schraubenfedern können gebrochen sein und Silentblöcke oder Gummilager können rissig oder verbraucht sein. Die Aufhängungen und Kugelgelenke müssen unbedingt spielfrei sein. Wenn ein Fahrzeug derartige Mängel aufweist, ist eine Kontrolle der Radgeometrie eigentlich vergeblich. Dann müssen vorgeschriebene oder identische Räder und Reifen montiert sein, die Reifen sollten auch

Bild 2. Das Werk von KW Automotive in Fichtenberg am Morgen vor Kursbeginn.

Bild 3. Vorder- und Hinterachsen werden vormontiert ans Band geliefert und dann mit der Karosserie verschraubt. Da müssen Toleranzen vorgegeben werden, welche auch in der Massenproduktion eingehalten werden können.

gleichmässig abgelaufen sein. Wenn man dann noch einen Schritt weitergehen will, sollte das Fahrzeug nicht am Morgen früh vermessen werden, wenn es während einer kalten Winternacht draussen gestanden hat. Auch sollte mit dem Fahrzeug gerade auf den Prüfstand gefahren werden können und nicht rangiert werden müssen. Dabei geht es um die Elastokinematik der Gummilager. Ist der Gummi kalt und wird er beim Rangieren noch verformt, dann geht er kaum während der Vermessung in den Ruhezustand zurück. Deshalb wären eine ausgiebige Probefahrt vor der Vermessung und die gerade Auffahrt auf den Prüfstand eine wünschenswerte Vorbereitung. Auch darf das Fahrzeug vor der Vermessung nicht mehr ausgefedert werden. Sonst sind die elastokinematischen Gelenke auch nicht mehr in ihrer Ruhelage. Natürlich ist das nicht in jedem Fall möglich, aber für eine optimale Einstellung müssten diese Vorgaben eingehalten werden.

Messplatz

Die Anforderungen an einen Messplatz für die Radgeometrie sind kurz und bündig: Er muss flach sein. Wird die Achsvermessung auf einem Lift gemacht, müssen auch die Liftplatten in Messstellung absolut waagrecht zueinander liegen. In der Regel stehen die Räder noch auf beweglichen Platten. Im Endeffekt

müssen also die Plattenoberflächen miteinander korrespondieren, zudem müssen die Platten sauber und gut geschmiert sein, sonst bringen sie nicht das, was sie sollen – nämlich, dass die Räder in ihrer Ruhelage zu stehen kommen und vermessen werden können. Damit wird auch noch einmal klar, dass eben kalte, verhärtete Gummilager verhindern, dass die Räder diese Ruhelage einnehmen können.

Wenn diese Anforderungen an den Messplatz erfüllt sind, spielt es eigentlich keine Rolle, mit welchem Messgerät die Radgeometrie gemessen wird. Auch hier ist wiederum von Vorteil, wenn der Messende die Arbeit regelmässig ausführen kann und nicht nur alle drei Monate eine Vermessung durchführt. Die Routine in der Messvorbereitung, der Durchführung und auch in der Interpretation der Werte verhindert Unsicherheiten und Fehler.

Winkel und Masse

Manche Radstellungen können in Winkelgraden oder in Streckenmassen angegeben sein. Bei den Winkelmassen müssen die einzelnen Grade häufig noch unterteilt werden. Dazu werden die Winkelgrade wie die Zeiteinheiten in 60 Bogenminuten und diese wiederum in 60 Bogensekunden unterteilt. Sollen die Winkelmasse über trigonometrische Funktionen in Streckenmasse

umgerechnet werden, ist es wichtig, die Winkelgrade zuerst zu digitalisieren. So wird ein Winkel von 1°30’ zu einem Winkel von 1.5°. Danach kommt es in der Regel noch auf den Felgendurchmesser an, um die Millimetermasse berechnen zu können.

Spurweite und Radstand

Weder die Spurweite noch der Radstand kann eingestellt werden. Mit Distanzstücken und verschiedenen Radeinpresstiefen kann die Spurweite angepasst werden. Das Gesetz zieht hier aber relativ enge Grenzen. Die Vergrösserung der Spurweite dient hauptsächlich optischen Zwecken. Kurvengeschwindigkeiten können vielleicht ein bisschen erhöht werden.

Ein grösserer Radstand vermindert das Nicken der Karosserie und erhöht den Komfort. Dabei geht aber viel von der Wendigkeit verloren. Abhilfe dagegen bietet die Vierradlenkung. Werden die hinteren Räder gleichsinnig zu den vorderen eingelenkt, wird der Radstand virtuell verlängert. Beim gegensinnigen Einlenken wird er virtuell verkürzt, was die Wendigkeit erhöht.

Vorspur

Die Vorspur (Bild 5) sagt aus, ob die Räder in Fahrtrichtung vorne zusammenstehen (positive Vorspur) oder auseinanderzeigen (negative Vorspur, Nachspur). Je nach Antriebsart und Lenkrollradius werden beim Fahren Kräfte erzeugt, welche die Räder vorne zusammendrücken oder auseinanderziehen. Diese Kräfte heben einerseits Spiele auf und bilden mit der restlichen Vor- bzw. Nachspur bereits bei Geradeausfahrt einen kleinen Schräglaufwinkel. Dieser hilft, die Seitenkräfte beim Einlenken in Kurven schneller aufzubauen, aber es erhöht sich dadurch auch der Rollwiderstand. Aus diesem Grund darf die Vorspur nicht zu gross sein. Wolfgang Weber hat an seinem Kurs den Wert +3’ für die Vorderachse in den Raum gesetzt

und erklärt, dass er mit dieser Einstellung bisher noch immer gute Erfahrungen gemacht habe. Bei Vorspur wird die Aussenflanke des Reifens wärmer als der Rest der Lauffläche. So besteht auch die Möglichkeit, mit einer Temperaturmessung die Vorspur – allenfalls auch den Radsturz – einigermassen zu bestimmen. Wird die Aussenflanke wärmer, so verschleisst sie auch mehr. Damit sind Reifen mit verschlissener Aussenschulter nicht immer (oder meistens nicht) die Opfer falscher Sturz- sondern falscher (bzw. zu grosser) Vorspurwerte.

Diagnose

Fährt man mit der flachen Hand quer über die Lauffläche des Reifens, welcher auf der Aussenseite verschlissen ist, und spürt man dabei einen Sägezahnverlauf, deutet dies auf eine Vorspurfehler hin: Verkantet die Hand, wenn sie aus dem Radhaus herausfährt, handelt es sich um zu viel Vorspur. Verkantet sie aber, wenn die Hand in das Radhaus hineinfährt, handelt es sich um zu viel Nachspur.

Der Sturzfehler äussert sich in der Regel durch einen konstanten konischen Verschleiss über die ganze

Bild 4. Die Spurweite und der Radstand werden früh in der Fahrzeugplanung bestimmt und lassen sich ohne speziellen Aufwand nur in kleinen Bereichen verändern.

Bild 5. Eine der wichtigsten und vor allem auch die am einfachsten einzustellende radgeometrische Grösse ist die Vorspur.

Lauffläche ohne Sägezahnmuster. Schwierig wird die Diagnose natürlich, wenn es sich um Vorspur- und Sturzfehler handelt.

Vorspur an der Hinterachse Teilt sich die Gesamtspur der Hinterachse regelmässig auf das linke und das rechte Rad auf, deckt sich die Winkelhalbierende des Gesamtspurwinkels mit der Fahrzeuglängs- oder Symmetrieachse (Bild 6). Wenn nicht, bilden die beiden Räder eine eigene Achse, die Fahrachse, welche bei Geradeausstellung des Lenkrades die Fahrtrichtung des Fahrzeugs bestimmt. Um das Fahrzeug in dieser Situation wieder geradeaus fahren zu lassen, muss das Lenkrad leicht eingeschlagen werden. Es steht dann bei Geradeausfahrt nicht mehr gerade, und das Fahrzeug fährt nicht mehr spurtreu (Dackellauf).

Vorspur an der Hinterachse stabilisiert das Fahrzeug im Alltagsverkehr. Dazu sagt Wolfgang Weber, dass 10’ bis 15’ mehr Gesamtspur an der Hinterachse als an der Vorderachse einen sehr beruhigenden Effekt habe.

Die Messung der Vorspur kann mit einfachen Mitteln mit einem Schnurgespann durchgeführt werden. Vor und hinter dem Fahrzeug werden auf Unterstellböcken zwei Stangen gelegt. Die Stangen werden mit Schnüren verbunden wobei diese an der einen Stange angeknüpft und über die andere Stange gelegt und mit einem Metallstück gespannt werden (Bild 7). Damit die Schnüre gleich weit auseinander sind, werden in gleichen Abständen Nuten in die

Stangen gesägt. Zur Kalibrierung des Schnurgerüsts werden die Abstände zwischen den Radmittelpunkten und der Schnur abgeglichen. Sind die Abstände bei allen vier Rädern gleich (bei gleicher Spurweite), sind die beiden Schnüre genau parallel zum Fahrzeug. Nun kann bei jedem Rad vorne und hinten der Abstand zwischen Felgenhorn und Schnur gemessen werden und schon ist die Vor- oder Nachspur bekannt. Natürlich können die Vorspur und alle anderen radgeometrischen Masse auch mit einem modernen Prüfstand gemessen werden (Bild 1). Dort wird das meiste automatisch ermittelt. Dazu braucht der Bediener nicht einmal zu wissen, worum es geht.

Radsturz

Auch der Radsturz kann positiv oder negativ sein. Der positive Sturz kommt noch aus dem Kutschenbau. Da gab es noch keine Radlager und das Rad wurde durch einen Keil oder einen Splint auf der Achse gehalten. Bei positivem Sturz (Bild 7) wurde das Rad auf den Anschlag auf der Achse gedrückt, bei negativem Sturz musste der Splint die Radkräfte und

Bild 6. Auch die hinteren Räder können vermessen werden. Wenn die Hinterräder nicht gleiche Vorspurwerte aufweisen, sind Fahrachse und Fahrzeuglängsachse nicht deckungsgleich.

Bild 7. Die Vorspur kann mit einfachen Hilfsmitteln ermittelt werden. Wichtig ist, dass exakt gearbeitet wird und dass der Messende weiss, was er tut.

die Reibung aufnehmen. Heute ist das alles anders und die Belastung durch ein Rad mit negativem Sturz kann vom Radlagerzapfen und der Radaufhängung problemlos aufgenommen werden. Aus diesem Grund weisen heute viele Fahrzeuge einen kleinen negativen Sturz auf. Gross darf er nicht sein, sonst verschleissen die Laufflächen konisch und es bildet sich ein Eigenlenkverhalten. Dieses wird ausgeglichen, wenn die Sturzwerte an beiden Rädern einer Achse gleich sind. Aus diesem Grund gibt Wolfgang Weber an, die Sturzwerte bei Serienfahrzeugen nicht grösser als –2° einzustellen. Für die normale Einstellung würde zu den +3’ Vorspur etwa ein negativer Sturz von 1° gehören. Zwischen links und rechts müssen die Werte natürlich möglichst gleich sein (Unterschied <15’).

Auch die Sturzwerte können, wenn kein Prüfstand zu Hand ist, relativ einfach mit einer digitalen Wasserwaage gemessen werden.

Spreizung und Nachlauf

Die Spreizungs- und Nachlaufwinkel werden nicht von allen Herstellern angegeben und können in der Regel auch nicht einfach eingestellt werden.

Bei Federbein-Radaufhängungen könnten die Aufnahmebohrungen der Domlager vergrössert und durch Verschieben der Domlager die beiden Winkel beeinflusst werden.

Bei der Spreizung verschiebt sich damit auch der Sturz und deshalb muss diese Einstellungsmöglichkeit sehr gut überlegt werden.

Dank dem Nachlaufwinkel legen sich die Räder richtig in die Kurve. Das kann man sich vorstellen, wenn sowohl ein grosser Nachlauf- als auch ein grosser Einschlagwinkel gewählt werden. Stellt man sich vor, dass in Bild 9 das Rad um 90° eingeschlagen wird, dann steht es in der gleichen Neigung wie das Federbein im Bild. Es hat also negativen Sturz und fördert die Kurvenfahrt. Auf diese Weise wird der Nachlauf auch gemessen. Da Räder nicht 90° eingeschlagen werden können, schlägt man häufig 20° ein und errechnet mit der Sturzveränderung den Nachlaufwinkel.

Von der Funktion her sind die Nachlaufwinkel verantwortlich für den Geradeauslauf und die Lenkrückstellkräfte. Ist der Nachlauf zu klein, sind diese Kräfte zu gering, ist der Nachlauf zu gross, beginnen die Räder bei höheren Geschwindigkeiten zu flattern.

Auch bei der Spreizung geht es um die virtuelle Lenkdrehachse. Im Bild 10 wird der Spreizungswinkel von der Federbeinachse zur Senkrechten gebildet. Normalerweise ist aber noch ein unterer Querlenker im Spiel. Dann ist die Lenkdrehachse die Verbindung zwischen dem Domlager des Federbeins und dem Kugelgelenk des unteren Querlenkers. Gemessen wird die Spreizung ebenfalls beim Einlenken. Auch hier müssten eigentlich 90° eingelenkt werden, und da dies nicht möglich ist, muss auch dieser Wert aus der Änderung bei 20° Einschlag errechnet werden. Während beim Nachlauf die Libelle der Wasserwaage waagrecht

Bild 8. Auch der Sturz kann positiv oder negativ sein. Die sportliche Variante ist der negative Sturz.

Bild 9. Der Nachlauf kann wie die meisten radgeometrischen Grössen in Millimetern oder in Graden angegeben werden.

in Fahrzeugquerachse eingemittet wird, muss sie für die Spreizungsmessung auf der Längsachse justiert werden.

Da durch die Spreizung beim Einlenken die Karosserie etwas angehoben wird, realisiert dieser Winkel in direkter Weise gerade die Lenkrückstellkraft.

Lenkrollradius

Sturz, Spreizung und die Einpresstiefe des Rades bestimmen den Lenkrollradius. Dieser definiert zu einem wesentlichen Teil die Reaktionskräfte auf das Lenkrad. Fährt das Fahrzeug mit positivem Lenkrollradius durch eine tiefe Pfütze, wird das Rad mit einer bestimmten Kraft in Längsrichtung nach hinten gedrückt. Durch den positiven Lenkrollradius ergibt sich ein Hebelarm, welcher beim in Bild 11 gezeichneten linken Vorderrad ein linksdrehendes Drehmoment einleitet. Das Lenkrad wird daher nach links ziehen. Wenn das Gleiche mit einem negativen Lenkrollradius geschieht, befindet sich die angreifende Kraft innerhalb der Lenkdrehachse; aus diesem Grund ergibt sich ein rechtsdrehendes Drehmoment. Bei Lenkrollradius null entsteht also kein Drehmoment und das Auto bleibt ruhig.

Leider ist es nicht so einfach, und das Fahrzeug reagiert trotzdem: Infolge der eingeleiteten Kraft, welche durch den Wasserwider-

stand hervorgerufen wurde, entsteht ebenfalls ein linksdrehendes Drehmoment um die Fahrzeughochachse (Gieren). Dies kann durch den Lenkrollradius nicht ausgemerzt werden. Zudem kann sich der Kraftanlenkpunkt im Reifenlatsch (Aufstandsfläche des Reifens) je nach Bodenbeschaffenheit, Pneudruck und Pneuaufbau verschieben. Dadurch wird sich der Lenkrollradius ebenfalls verändern.

Der Lenkrollradius kann auch durch Distanzscheiben, welche den wichtigen Reifenaufstandspunkt von der Fahrzeuglängsachse entfernen, beeinflusst werden. Sie geben dem Fahrzeug ein sportlicheres Aussehen und verändern gemäss den Zeichnungen in Bild 11 den Lenkrollradius tendenziell in positiver Richtung. Ist das Fahrzeug für einen negativen Lenkrollradius gebaut und hat es plötzlich durch den Einbau von Distanzscheiben einen deutlich positiven Lenkrollradius, so verändert sich das Fahrverhalten zum Teil drastisch, was sogar gefährlich werden kann.

Messen

Vorspur und Radsturz hängen von der Neigung des Radlagerzapfens ab. Weist dieser Zapfen nach vorne und nach unten, so misst man am Rad positive Vorspur und positiven Sturz.

Spreizung und Nachlauf sind von der Lenkdrehachse abhängig. Diese wurde vereinfacht bisher meistens als Mittellinie des Federbeines angenommen (Bild 8 und 9). Mehrlenkerachsen, welche ursprünglich von Mercedes-Benz Raumlenkerachsen genannt wurden, können hingegen den oberen und den unteren Anlenkpunkt frei definieren, indem zwei Stablenker montiert werden, welche sich nicht physisch, sondern erst in der räumlichen Lenkerverlängerung treffen. Dort bilden sie einen virtuellen Drehpunkt. Damit gelingt es den Fahrwerkentwicklern, genau jene Radgeometrien zu erzeugen, welche ihnen vorschweben. Bei

Bild 10. Die Spreizung ist konstruktiv sehr eng mit dem Radsturz verwandt.

diesen Achskonstruktionen wird es schwierig, durch andere Rad-ReifenKombinationen Handlingverbesserungen zu erreichen. Da braucht es dann sehr viel Hintergrundwissen und auch viel Erfahrung.

Gemessen werden heute in der Regel noch die vier grundlegenden Grössen Vorspur, Sturz, Spreizung und Nachlauf. Bei vielen Fahrzeugen ist von den Herstellern aber nur noch die Einstellung der Vorspur vorgesehen. Der Spurdifferenzwinkel wird normalerweise auch mit der Radgeometrie gemessen. Dieser hängt aber vom Lenktrapez ab und ist dementsprechend ein Winkel, der zur Lenkung gehört und nicht zur Radgeometrie. Das Lenktrapez ist verantwortlich, dass das kurveninnere Rad mehr eingeschlagen wird als das kurvenäussere. Gelöst wird diese Anforderung dadurch, dass die Spurstangen mit der Lenkachse über die Spurhebel kein Rechteck, sondern eben ein Trapez bilden. Dies kann mit einer exakten Zeichnung nachvollzogen und bewiesen werden.

Bild 11. Der Lenkrollradius kann nicht nur positiv (a) oder negativ (c) sein. Der Lenkrollradius null (b) hat ziemlich spezielle Eigenschaften.

FRAGEN LÖSUNG ZUR AUSGABE 4/2024

1. Beschreiben Sie die positive Vorspur und den negativen Sturz.

2. Welches Bauteil oder welche Linie bestimmt die Spreizung und den Nachlauf?

3. Von welchen drei Grössen ist der Lenkrollradius abhängig?

4. Im Text wurde der Begriff Radeinpresstiefe vorausgesetzt. Gibt es positive und negative Einpresstiefen? Von wo nach wo werden die Einpresstiefen in den Rädern gemessen?

1. Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses

2. Bei zu hohem Verdichtungsverhältnis beginnt der Motor zu klopfen. Ab einem bestimmten Wert nimmt der Wirkungsgrad nur noch sehr wenig zu.

3. Das Gemisch ist mit viel Abgas verdünnt und das Abgas kann an der Verbrennung nicht teilnehmen. So liegen die brennbaren Gemischteile weiter auseinander und die Flammenfront kann sie nicht problemlos erreichen.

Beim Wire Arc Additive Manufacturing legt ein Roboter softwaregesteuert Schweissnähte präzise aufeinander, bis das komplette Bauteil fertiggestellt ist.

Wire Arc Additive Manufacturing

DICK AUFGETRAGEN

Die BMW Group erprobt mit dem sogenannten Wire Arc Additive Manufacturing ein vielversprechendes additives Fertigungsverfahren, das auf dem Auftragsschweissen basiert und metallische Bauteile mit einem optimalen Verhältnis zwischen Steifigkeit und Gewicht ermöglicht.

Text: Stefan Gfeller | Bilder: BMW Group

Die Herstellung von Fahrzeugteilen ist im Wandel, etablierte Fertigungsverfahren werden durch neue Technologien ergänzt oder gar ersetzt; entsprechende Stichworte sind etwa Mega- bzw. Gigacasting (Druckguss sehr grosser Bauteile) oder 3D-Druck (additive Fertigung). Letzterer kommt als Laserstrahlschmelzen auch bei der BMW Group in der Prototypenund Kleinserienfertigung bereits zum Einsatz. Mit dem sogenannten Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) erproben die Bayern an ihrem Additive Manufacturing Campus in Oberschleissheim ein weiteres, besonders gut für grössere Teile geeignetes additives Fertigungsverfahren für metallische Fahrzeugkomponenten und Werkzeuge.

Auftragsschweissen als Basis

Beim WAAM wird ein Draht – beispielsweise aus Aluminium – durch einen Lichtbogen zum Schmelzen gebracht. Ein Roboter legt softwaregesteuert Schweissnähte präzise aufeinander, bis das komplette

Bauteil fertiggestellt ist. Das Verfahren basiert also auf dem Auftragsschweissen. Weil durch den «Druck» nicht auf die Entformbarkeit aus einem Werkzeug geachtet werden muss, sind auch hohle Strukturen mit einem optimalen Verhältnis zwischen Steifigkeit und Gewicht möglich. Dadurch können die Komponenten leichter und steifer ausfallen als vergleichbare Teile, die aktuell in der Serie beispielsweise im Druckgussverfahren gefertigt werden. Zudem lassen sie sich durch einen geringeren Energiebedarf und mit weniger Materialabfall nachhaltiger produzieren.

Durch die grosse Breite und Höhe einer einzelnen Schweissnaht können Bauteile durch WAAM besonders schnell hergestellt werden, wobei die typischen Wandstärken gut zu Komponenten in den Bereichen Karosserie, Antrieb und Fahrwerk passen. Aber auch Werkzeuge und Vorrichtungen lassen sich in diesem Verfahren, das ebenfalls in der Luftfahrtindustrie eingesetzt wird, fabrizieren.

– Belastungen eingesetzt werden. Der nächste Entwicklungsschritt sind Erprobungen von Bauteilen im Fahrzeug, die bereits in absehbarer Zeit beginnen sollen, denn langfristig ist ein Einsatz von Komponenten, die im WAAM-Verfahren gefertigt wurden, in Serienfahrzeugen der BMW Group vorgesehen.

Erprobungen im Fahrzeug Mitarbeitende der BMW Group beschäftigen sich bereits seit 2015 mit dem Wire Arc Additive Manufacturing und seit 2021 wird eine WAAM-Zelle für die Fertigung von Erprobungsbauteilen genutzt. Eine dieser Beispielanwendungen ist eine Federbeinstütze, die in ausgiebigen Testläufen auf dem Prüfstand mit dem Serienbauteil aus AluminiumDruckguss verglichen wird. Wie im Bild unten zu sehen ist, sorgen die Schweissnähte im WAAM-Verfahren dafür, dass die Oberflächen der Bauteile nicht glatt, sondern leicht wellig ausfallen und in entscheidenden Bereichen fertigbearbeitet werden müssen. Sie können jedoch auch ohne Nachbehandlung der Oberfläche für hohe – auch zyklische

Gestaltung mit Generative Design Um das Potenzial von so gefertigten Bauteilen optimal nutzen zu können, ist die Kombination zwischen dem Herstellungsverfahren und einer generellen neuen Gestaltung des Bauteils entscheidend. Dafür wird in der BMW Group die Nutzung von Generative Design, bei dem der Computer mit Hilfe von Algorithmen basierend auf den benötigten Anforderungen optimierte Bauteile gestaltet, weiter vorangetrieben, wie Karol Virsik, Leiter BMW Group Forschung Fahrzeug, erklärt: «Der Einsatz von Generative-Design-Methoden ermöglicht uns, die Gestaltungsfreiheit und damit auch das Potenzial der Technologie vollständig zu nutzen. Das war vor wenigen Jahren noch undenkbar.»

Zunächst planen die Bayern mit einer zentralen WAAM-Fertigung von Bauteilen in Oberschleissheim, perspektivisch sei aber auch eine Produktion an anderen Standorten und der Einsatz der Technologie bei Zulieferern möglich. Denkbar wäre zukünftig sogar, einzelne Bauteile mit diesem Verfahren direkt am Montageband zu produzieren und ohne neue Werkzeuge, allein durch Änderungen der Software, verschiedene Teile zu fertigen.

Die Oberfläche der im WAAM-Verfahren hergestellten Federbeinstütze ist nicht glatt und muss in relevanten Bereichen wie etwa bei den Bohrungen fertigbearbeitet werden.

Das Originalprodukt AdBlue®, hergestellt von BASF Gebindegrössen (angeliefert oder abgeholt):

• Lose im Tankwagen (min. 2500 lt) 1000 lt-IBC-Container mit Abfüllstation

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Altola AG | Gösgerstrasse 154 | 4600 Olten | Tel. 0800 258 652 www.altola.ch | mail@altola.ch

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petro-lubrICants ag

Ifangstrasse 10 • CH-8302 Kloten telefon +41(0)52 355 30 00 • Info@petro-lubrICants CH www petro-lubrICants CH

IREGA AG Allmendweg 8 4528 Zuchwil +41 32 621 88 92 info@irega.ch

Wenn Du täglich hart arbeiten musst, brauchst Du das Beste!

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Rund ums Autoglas www.troeschautoglas.ch

TITELTHEMA

Garantieversicherungen

Garantien sind beim Occasionswagenverkauf auch ein wichtiges Instrument zur Kundenbindung. Lesen Sie in AUTO&Wirtschaft, was die Angebote der Versicherer ausmacht.

WIRTSCHAFT

E-Shops

Service- und Verschleissteile lassen sich bequem online bestellen. Die Juni-Ausgabe gibt einen Überblick der E-Shops.

Bremsen und Bremsprüfung

Mit der Verbreitung von Elektroautos haben sich die Anforderungen an die Bremsanlage verändert. Wir zeigen aktuelle Trends.

AUTO-EVENTS 2024

FACHWISSEN

Internationales Motorensymposium Wien Das Wiener Motorensymposium hat sich von einem reinen Motorensymposium zu einem Mobilitätssymposium gewandelt. Es ist in den letzten Jahren auch grösser geworden. Schwerpunkte waren in diesem Jahr neben den strategischen Entwicklungen und der Infrastruktur für die alternativen Antriebe die E-Antriebe mit Antriebsformen, Batterieentwicklungen und Entwicklungen zu deren Recycling, Ladestrategien und Batteriewechsel, dann aber auch Wasserstoff, Ammoniak und E-Fuels. Beim Einsatz von Wasserstoff wird dabei immer noch zwischen dem Einsatz in Brennstoffzellen und jenem in Verbrennungsmotoren unterschieden.

Termin Veranstaltung Ort Internet

09.05.24-12.05.24 Tuning World Bodensee Friedrichshafen tuningworld-bodensee.de

12.05.24 Older Classics Kempthal olderclassics.ch

14.05.24-16.05.24 Uniti Expo Stuttgart uniti-expo.de

17.05.24-19.05.24 Lugano Elegance Lugano luganoelegance.com

17.05.24-20.05.24 Nationales 2CV-Pfingstreffen Niederried deuxchevaux.ch

24.05.24-26.05.24 Concorso d'Eleganza Villa D'este Cernobbio

31.05.24-02.06.24 Swiss Classic World Luzern swissclassicworld.ch

04.06.24-06.04.24 Tire Cologne Köln thetire-cologne.de

06.06.24 Driving Day Experience Brunegg aboutfleet.ch/drivingday

23.08.24-25.08.24 Passione Engadina St. Moritz passione-engadina.ch

10.09.24-14.09.24 Automechanika Frankfurt automechanika.messefrankfurt.com

19.09.24 A&W Mobilitätstagung Spreitenbach aboutfleet.ch

07.11.24-10.11.24 Auto Zürich Zürich auto-zuerich.ch

IMPRESSUM

Ein Unternehmen der ZT Medien AG

Herausgeber/Verlag

A&W Verlag AG

Riedstrasse 10

CH-8953 Dietikon

Telefon: 043 499 18 60 info@awverlag.ch www.auto-wirtschaft.ch www.awverlag.ch

MARKEN VON A&W

Geschäftsführer Giuseppe Cucchiara gcu@awverlag.ch

Verkaufsleiterin / Mitglied der Geschäftsleitung

Jasmin Eichner je@awverlag.ch

Chefredaktor Mario Borri (mb) mborri@awverlag.ch

Redaktion

Michael Lusk (ml)

Fabio Simeon (fs)

Isabelle Riederer (ir) Felix Stockar (fst) Andreas Lerch (ale) Stefan Gfeller (sag) Leitender Redaktor AUTO&Technik redaktion@awverlag.ch

Anzeigenverkauf

Juan Doval jd@awverlag.ch

Mobile: 076 364 38 41

SCHWERPUNKT

Carrosseriereparatur und Spot Repair

Das Reparieren von kleinen kosmetischen Schäden, die beispielsweise durch Parkrempler verursacht wurden, gewinnt weiter an Bedeutung. Diese Schäden blieben früher oft unbehandelt, weil Aufwand und Kosten zu hoch waren. Mittlerweile bieten Lackhersteller viele Produkte dazu an, die sich einfach und kostengünstig verarbeiten lassen.

Maschinen, Werkzeug und Zubehör

Die Arbeit des Schleifens, Polierens und Trennens ist zwar seit Jahren gleich, die dazu benötigte Ausrüstung wird aber immer besser. Wir stellen entsprechendes Werkzeug, Geräte und Zubehör vor.

SWISS CLASSIC WORLD

Die Swiss Classic World in der Messe Luzern ist vom 31. Mai bis 2. Juni 2024 das grösste Treffen der Schweizer OldtimerSzene. Rund 200 nationale und internationale Ausstellerinnen und Aussteller präsentieren mehr als 800 Oldtimer. Dieses Jahr feiert die Messe zudem ihr zehnjähriges Jubiläum.

tickets.swissclassicworld.ch

Leiterin Marketing & Events

Arzu Cucchiara ac@awverlag.ch

Leiterin Administration / Assistentin der GL Valeria De Maio vdm@awverlag.ch

Telefon: 043 499 18 60

Buchhaltung / Administration

Natalie Amrein na@awverlag.ch

Telefon: 043 499 18 91

Berufslernende

Mariam Nasrat Lisa Maliqi

Abo/Leserservice

Telefon: 043 499 18 60 info@awverlag.ch

Abonnementpreis

Inland CHF 95.–/Jahr (inkl. MwSt.)

Erscheint 10-mal jährlich

Layout

Simon Eymold info@awverlag.ch

Druck

Printi Pronto AG

Riedstrasse 10 / CH–8953 Dietikon

Gründer

Helmuth H. Lederer (2004 – 2014, † 2014)

© 2024 A&W Verlag AG. Alle Eigentums-, Verlagsund Nachdruckrechte bei A&W Verlag AG. Der Vertrieb sowie die Wiederverwendung des Inhalts sind nur mit schriftlicher Genehmigung des Verlags erlaubt. Für unverlangt eingesandte Manuskripte und Fotos wird keine Haftung übernommen.

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