Dynamik der Kraftfahrzeuge
In dem einbändigen Werk wird das Zusammenspiel von Kräften am Kraftfahrzeug und seinen Bewegungen behandelt, es werden - in der Sprache der Technischen Mechanik-die Dynamik des Kraftfahrzeuges, in der Sprache der Fahrzeugtechnik - seine Fahreigenschaften
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Nach Abschn. 2 ist es zweckmäßig, die Gesamtheit der Fahreigenschaften von Kraftfahrzeugen in Einzelprobleme aufzuteilen. In diesem Teil B werden Schwingungen von Kraftfahrzeugen behandelt. Vorherrschend sind die Bewegungen in z-Richtung (deshalb spricht man auch von Vertikaldynamik). Die Schwingungen entstehen durch externe Anregungen (Unebenheiten der Straße) und durch interne (Rad-Reifen, Motor). Sehr ausführlich werden die von Straßenunebenheiten angeregten Schwingungen diskutiert, und zwar begrenzt auf einen Frequenzbereich von Null bis etwa 25 Hz, weil nur Starrkörperschwingungen behandelt werden. (Biege- und Torsionseigenfrequenzen von z.B. Pkw-Karosserien bleiben unberücksichtigt.) Zur Einführung dieser Schwingungen ist in Bild 54.1 ein vierrädriges Kraftfahrzeug gezeigt, das über eine unebene Straße fährt, in Teilbild a als allgemeines Bild, in Teilbild b als räumliches Schwingungsersatzsystem. Der Aufbau des Kraftfahrzeuges mit der Masse 1 m 2 und den hier wichtigen Trägheitsmomenten um die Querachse J 2 y und um die Längsachse J 2 x stützt sich über vier Federn mit den zugehörigen vier Dämpfern auf den Rädern ab. Die Räder haben die Massen 2 m 1• Diese stützen sich ihrerseits über die Reifenfedern und die Reifendämpfer auf der unebenen Fahrbahn ab. Im Schwerpunkt des Aufbaues SP2 ist das rechtwinklige Koordinatensystem x2 (in Fahrtrichtung zeigend), y 2 (seitlich) und z2 (senkrecht nach oben) eingezeichnet. Als Winkelbewegungen wurden um die x 2 -Achse die Wankbewegung Kz und um y 2 die Nickbewegung cp2 eingetragen. Durch die Straßenunebenheiten fuhren die Räder überwiegend Schwingungen in z1-Richtung, der Aufbau, d.h. die Karosserie des Fahrzeuges, hauptsächlich in z2-, cp2 - und K 2 -Richtung aus. Neben diesen Hauptbewegungen entstehen beim Überfahren der Unebenheiten auch Längskräfte an den Reifen, die das Fahrzeug zu Längsschwingungen in x 2-Richtung anregen. Auch Querbewegungen y 2 können bei Geradeausfahrt des Fahrzeuges auftreten. Deren Größe hängt von der Art der Radaufhängung ab. 1
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m2 muß nicht mit der im "Teil A" genannten Masse mA identisch sein, weil sich mA aus mehreren gegeneinander schwingenden Einzelmassen zusammensetzen kann, z.B. aus der steif angenommenen Karosserie mit der Masse m2 und den abgefederten Insassen. Auch zwischen m 1 und mR gibt es Unterschiede. m 1 ist die mit z 1 schwingende Ersatzmasse, während z.B. bei einer Pendelachse mR außen am Rad mit z 1 und innen an der karosserieseitigen Lagerung mit z2 schwingt.
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Teil B: Schwingungen
Bild 54.1 a, b. a Vierrädriges Kraftfahrzeug mit Fahrer aufunebener Fahrbahn; b einfaches räumliches Schwingungsersatzsystem des Kraftfahrzeuges, hier ohne Fahrer
Die Beschleunigungen in z2 -, x 2-, cp2- und K2 -Richtung ergeben über noch zu besprechende Beurteilungsmaßstäbe den "Komfort" ftir die Insassen. Außerdem bewirken die Schwingungen Kräfte bzw. Kraftschwankungen. Zum Beispiel ist die vertikale Last Fz (Bild 54.1 b) zwischen Rad und Fahrbahn nicht konstant, sondern ändert sich mit der Zeit. Diese Radlastschwankung Fzdyn kann n
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