Fahrwerkhandbuch

Inhaltsverzeichnis

1. Frontmatter

2. Kapitel 1. Einleitung und Grundlagen

   Metin Ersoy, Stefan Gies, Bernd Heißing, Christian Schimmel

   Zusammenfassung

   Wenn in den Fachkreisen der Fahrzeugtechnik über Pkw geredet wird, werden Worte wie Mobilität, Antriebsleistung, Verbrauch, Umweltschutz, Fahrzeugklasse, Sicherheit, Fahrkomfort, Fahrdynamik, elektronische Systeme benutzt. Aktuell sind auch Begriffe wie Agilität, CO₂-Emission, Elektrifizierung, Hybridantrieb, Connectivity, Fahrerassistenz, Autonomes Fahren geläufig. Fahrwerk, mit seinen Systemen Bremse, Lenkung, Federung, Dämpfung, Radführung, Radmodul und Reifen beeinflusst fast alle diesen Bereiche maßgeblich. In diesem ersten Kapitel des Buches wird nach der Definition, Geschichte und Bedeutung des Fahrwerks dessen Kenngrößen, Aufbau und Auslegung beschrieben.

3. Kapitel 2. Fahrdynamik

   Christoph Elbers, Metin Ersoy, Jörn Lützlow, Thomas Hüsemann, Christian Bachmann, Ingo Albers, Daniel Wegener, Christian Schimmel, Carsten Hoffmann

   Zusammenfassung

   DieFahrdynamik beschreibt die Bewegungen des Fahrzeugs im Raum sowie die auf das Fahrzeug einwirkenden Kräfte und Momente. Fahrzeugbewegungen wie Geradeaus-, Kurvenfahrten, Brems- und Beschleunigungsvorgänge sowie Vertikal-, Gier-, Nick- und Wankbewegungen werden durch entsprechende Wege, Geschwindigkeiten, Beschleunigungen, Winkel, Winkelbeschleunigungen und Drehraten beschrieben. Auch die dabei entstehenden Schwingungen und Kräfte zählen zu diesem komplexen dynamischen System.

4. Kapitel 3. Fahrverhalten

   Bernd Heißing, Christian Schimmel, Metin Ersoy

   Zusammenfassung

   Neben den emotional belegten Bereichen Design und Image, ist das stark technisch bestimmte Fahrverhalten nach wie vor eines der wesentlichen Kriterien für die Entscheidung über den Kauf eines bestimmten Fahrzeugs. Die Abstimmung des Kompromisses zwischen Agilität, Sicherheit und Komfort kann für eine Marke ein wesentliches Differenzierungsmerkmal sein, weil es für den Kunden schon bei der ersten Probefahrt unmittelbar wahrnehmbar, also „erfahrbar“ ist. Hinzu kommt auch das sichtbar werden der Fahrverhaltensabstimmung in den Bewertungen der Populär- und Fachpresse, in denen Tests zur Fahrsicherheit und Fahrdynamik (Agilität) ein großes Gewicht haben.

5. Kapitel 4. Fahrkomfort

   Metin Ersoy, Wolfgang Sauer, Peter Binner, Klaus Kramer, Hubert Siemer

   Zusammenfassung

   Der Fahrkomfort umfasst die Gesamtheit aller auf die Insassen einwirkenden mechanischen und akustischen Schwingungen in allen Fahrsituationen.

6. Kapitel 5. Fahrwerkentwicklung

   Metin Ersoy, Günther Prokop, Christian Schimmel, Bernhard Schick

   Zusammenfassung

   Automobile stellen komplexe technische Systeme dar. Sie müssen in großer Stückzahl zu für Endkunden akzeptablen Kosten angeboten werden können. Die Marktverfügbarkeit eines neu entwickelten Fahrzeugs ist in hohen Stückzahlen zeitlich sehr genau darzustellen.

7. Kapitel 6. Fahrwerk Antriebsstrang

   Metin Ersoy, Thomas Rosemeier, Christian Schimmel, Volker Vogel

   Zusammenfassung

   In den Kap. 1 bis 5 wurden die Grundlagen und Kennzahlen des Fahrwerks, Fahrdynamik, Fahrverhalten, Fahrkomfort und Fahrwerkentwicklung behandelt. In diesem Kapitel werden die fahrwerkrelevante Komponenten des Antriebstrangs beschrieben. Diese sind Längs- und Querverteiler, Achsgetriebe, Differenziale und Seitenwellen. Diese übertragen den Motordrehmoment über die Rader und Reifen auf die Fahrbahn.

8. Kapitel 7. Bremse

   Andree Burgstaler, Metin Ersoy, Steffen Gruber, Michael Lingg, Norbert Ocvirk, James Remfrey, Frank Stebner

   Zusammenfassung

   Die beim Bremsen eines Fahrzeugs hervorgerufenen Kräfte zwischen Fahrbahn und Reifen werden über die Komponenten des Bremssystems auf die Komponenten des Fahrwerks übertragen.

9. Kapitel 8. Lenkung

   Metin Ersoy, Guido Hirzmann, Roland Greuel, Christian Greis, Wolfgang Rieger, Burkhardt Schäfer, Andre Wesenberg

   Zusammenfassung

   Das Lenksystem dient dazu, ein Fahrzeug bei allen Fahrzuständen zielsicher zu führen. Dabei wird der Fahrerwunsch durch eine sinnfällige Drehbewegung am Lenkrad vermittelt und vom Lenksystem in einen Einschlagwinkel der gelenkten Räder übertragen. Das Lenksystem muss ausreichend robust, feinfühlig und präzise sein, um den Fahrer möglichst umfassend über verschiedenste Zustandsgrößen und ggf.

10. Kapitel 9. Federung

    Andreas Carlitz, Jörg Neubrand, Metin Ersoy, Peter Causemann, Hans-Dieter Eulenbach, Carsten Hoffmann, Christoph Elbers, Jens Vortmeyer

    Zusammenfassung

    Die Federung im Fahrwerk als Oberbegriff für das Zusammenwirken von Tragfedern, Stabilisatoren und Schwingungsdämpfern hat mehrere bedeutsame Aufgaben zu erfüllen, die sowohl zum Komfort als auch zur Fahrsicherheit eines Fahrzeuges beitragen.

11. Kapitel 10. Dämpfung

    Peter Causemann, Hans-Joachim Gilsdorf, Alexander Gross, Anja Stretz, Metin Ersoy, Reinhard Sonnenburg, Carsten Hoffmann, Christian Angrick, Hans-Dieter Eulenbach, Henning Gold

    Zusammenfassung

    Die Fahrsicherheit wird stark durch die Bodenhaftung der Räder beeinflusst. Die Radmassen zusammen mit den anteiligen Massen der Radaufhängung werden als ungefederte Massen bezeichnet, da sie nur über die Reifenfeder und nicht über die Aufbaufedern abgefedert sind. Die Schwingungen der ungefederten Massen sind daher zu minimieren, d. h. stark zu bedämpfen. Der Fahrkomfort wird ebenfalls wesentlich über die Dämpfereigenschaften geregelt. Dieser Kapitel widmet sich auf die Dämpferarten und Funktionen sowie Regelung.

12. Kapitel 11. Radführung

    Metin Ersoy, Klaus Schüller, Ernst-Günter Jördens

    Zusammenfassung

    Die Radführung bezieht sich auf die Führung und Verbindung des Rades mit dem Aufbau. Der Schwerpunkt des Kapitels liegt bei den Einzelradaufhängungen. Die Radführung mit starren Achsen wird hier nur kurz behandelt, weil deren Einsatz für Pkws und SUVs ständig an Bedeutung verliert. In diesem Kapitel werden Fahrwerklenker, Kugelgelenke, Achsträger und Fahrwerkgummilager dtailliert beschrieben.

13. Kapitel 12. Bestandteile des Radmoduls

    Robert Plank, Peter Parteymüller, Werner Schlereth, Metin Ersoy

    Zusammenfassung

    Wichtige Einzelkomponenten im Fahrzeug, die auf die Fahrsicherheit und den Fahrkomfort Einfluss haben, können nicht mehr von ihren unmittelbaren Umgebungsbauteilen separiert und allein für sich ausgelegt und beurteilt werden. Radträger und Radlager sind die Verbindungselemente zwischen Seitenwellen und Räder. Diese übertragen die Antriebsdrehmomente in kleinstem Raum, fast ohne Reibung und Verschleiß zu den Räder. Radlager trennen die drehenden Komponenten von den stationären Komponenten des Radmoduls.

14. Kapitel 13. Reifen und Räder

    Reinhard Mundl, Burkhard Wies, Heiner Volk, Carsten Schröder, Metin Ersoy, Carla Recker, Thomas Becherer, Bernhard Schick

    Zusammenfassung

    In der System Fahrzeug-Straße nimmt der Reifen eine hervorgehobene Rolle ein. Als Bindeglied Fahrbahn-Fahrzeug überträgt er alle Kräfte und Momente. Sein Übertragungsverhalten geht voll in Sicherheit, Fahrverhalten und Komfort des Gesamtfahrzeugs ein. Dieses Kapitel beschreibt nach der Anforderungen an die Reifen dessen Eigenschaften, Aufbau, Reifentechnologien sowie das Rad und die Felge.

15. Kapitel 14. Achsen und Radaufhängungen

    Metin Ersoy, Bernd Heißing, Stefan Gies

    Zusammenfassung

    Die ursprüngliche Definition der Achse war die starre Querverbindung der beiden miteinander drehbar gelagerten Räder, um die Fahrstabilität sicherzustellen und die Montage zu vereinfachen. Heute sind in meisten Pkws die beiden Räder der Achse nicht mehr miteinander verbunden, sondern einzeln über Lenker am Aufbau Aufgehängt. Jeder Pkw besitzt vorne und hinten jeweils eine Achse um den Radträger über diese Radaufhängungen mit dem Aufbau zu verbinden. In diesem Kapitel werden die Bedeutung, Aufgaben, Konzepte, Ausführungen und Eigenschaften beschrieben.

16. Kapitel 15. Fahrwerkelektronik

    Horst Krimmel, Carsten Hoffmann, Metin Ersoy

    Zusammenfassung

    Elektronik und Elektrik haben einen erheblichen Anteil an der Wertschöpfung heutiger und zukünftiger Fahrzeuge. In Mittelklassefahrzeugen werden über 40 und in Oberklassefahrzeugen werden teilweise über 100 Steuergeräte verbaut. Die Fahrzeughersteller betrachten die Fahrzeugelektronik als Schlüsseltechnologie und Kernkompetenz. Der Wandel zur Elektromobilität und die stetig weiterentwickelte Fahrerassistenz werden die Bedeutung der Elektrik und Elektronik im Fahrzeug weiter stärken. In diesem Kapitel werden die elektronische Systeme, Hardware, Software und Entwicklung im Fahrwerk behandelt.

17. Kapitel 16. Elektronische Systeme im Fahrwerk

    Christoph Elbers, Carsten Hoffmann, Metin Ersoy, Hans-Dieter Eulenbach, Daniel Wegener, Jens Vortmeyer, James Remfrey, Daniel Wegener

    Zusammenfassung

    Durch die elektronische Fahrwerkregelsysteme und Fahrerassistenzsysteme ist eine Vielzahl an neuen Funktionen darstellbar, welche das Fahrzeug stabilisieren und den Fahrer bei der Fahrzeugführung unterstützen. Diese unterteilen sich in drei Domänen: Längs- (Bremse, Antrieb), Vertikal- (Dämpfung, Federung) oder Quersysteme (Lenkung, Wanken). In diesem Kapitel werden nur die elektronisch beeinflussbare (adaptive, semi- oder vollaktive) Systeme beschrieben. 

18. Kapitel 17. Fahrwerkrelevante Fahrerassistenzsysteme

    Markus Brändle, Volker Buchmann, Metin Ersoy, Stefan Gies, Bernd Heißing, Ralph Mayer, Karl-Heinz Meitinger, Christian Schimmel, Harry Siebendritt

    Zusammenfassung

    „Fahrerassistenzsysteme“ (FAS) oder „Advanced Driver Assistent Systems“ (ADAS) sind neben der Elektrifizierung und dem automatisierten Fahren, die sich aktuell am schnellsten weiterentwickelnde Technologie im Fahrzeug. Die drei Technologiefelder haben die Zielsetzung Komfort, Sicherheit und Umweltschutz weiter zu erhöhen. Fahrerassistenzsysteme unterstützen den Fahrer in seiner Aufgabe hinsichtlich Wahrnehmung, Fahrplanung und Bedienung. Diese Systeme sind die Vorbedingungen für das autonomes Fahren. 

19. Kapitel 18. Zukunftsaspekte des Fahrwerks

    Metin Ersoy, Bernd Heißing, Christian Schimmel, Harry Siebendritt, Hans-Jürgen Negele, Stefan Gies

    Zusammenfassung

    Die in Abb. 18.1 dargestellten Megatrends der Gesellschaft bestimmen auch die Zukunftsaspekte des Fahrwerks. Diese, zusammengefasst in drei Überschriften: Effizienz, Sicherheit und autonomes Fahren, sind die Treiber für die Anforderungen der Kunden an die Automobilhersteller.

20. Backmatter