Radgeometrie

Themen:

Allgemeines
Achsvermessung
Sporen
Sturz / Sturz
KPI (King Pin Inclination)
Geschlossene Ecke
Achsenneigung/Nachlauf
Scheuerstrahl
Ackermann-Prinzip

Gesamt:
Das Handling und Fahrverhalten des Autos hängt maßgeblich von der Radgeometrie ab. Der Begriff „Radgeometrie“ ist eine Bezeichnung für alle Rad- und Achsschenkelpositionen, die auf dieser Seite besprochen werden. Bei der Konstruktion eines Autos wird die Radgeometrie des Autos ausführlich überprüft. Als beispielsweise die erste Version der Mercedes A-Klasse getestet wurde, stellte sich heraus, dass dieses Auto beim Slalomtest umfallen konnte. Nach diesen dramatischen Testergebnissen wurden die Radpositionen und die Funktion des Stabilisators angepasst, bis dieser Baby-Benz größeren Fahrzeugen gleichwertig war. Der Stabilisatorstange hat einen großen Einfluss auf das Fahrverhalten des Autos, was in einem separaten Kapitel beschrieben wird.

Achsvermessung:
Es ist wichtig, dass alle Radpositionen richtig eingestellt sind, z. B. Spur und Sturz. Bei Reparaturen wie dem Austausch einer Spurstange oder der Demontage/Montage eines Querlenkers oder Hilfsrahmens besteht eine sehr hohe Wahrscheinlichkeit, dass die Einstellung nicht mehr stimmt. Auch nach einer Kollision mit einem anderen Auto oder nach dem Aufprall auf eine Bordsteinkante kann es sein, dass die Einstellung nicht mehr korrekt ist. Wenn das Rad unter dem Auto sichtbar schief ist, liegt ein Problem mit einem verbogenen Querlenker oder einer Spurstange vor. Diese Teile müssen daher ersetzt werden!
Anschließend muss das Auto ausgerichtet werden. Die Ausrichtung erfolgt auf einer speziellen Ausrichtungsbank, wobei der Computer mithilfe von Sensoren (an den Rädern montiert) die genauen Positionen erkennen kann, sodass alles präzise eingestellt werden kann. Jede Automarke und jeder Autotyp hat spezifische Einstellungen. Tiefergelegte Autos haben auch andere Einstellwerte als vergleichbare Autos mit Standardfahrwerk.
Die Anpassungswerte erreichen möglicherweise nicht das Ziel. Sie liegen dann außerhalb der Toleranzen. Lässt sich der Sturz vorne nicht korrigieren (bleibt im roten Bereich), ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass der Stoßdämpfer verbogen ist. Bei einem Aufprall oder beim Auffahren auf den Gehweg mit Knall verbiegt sich die schwächste Stelle der McPherson-Aufhängung; die Kolbenstange des Stoßdämpfers. Auch der Achsschenkel (mit dem darin befindlichen Radlager) kann verbogen werden.

Eine Fehlausrichtung nach einer Aufhängungsreparatur oder einem kleinen Stoß auf den Bürgersteig macht sich auf verschiedene Weise bemerkbar:

Beim Geradeausfahren steht das Lenkrad schief.
Das Auto zieht auf eine Seite der Straße und muss immer durch Drehen des Lenkrads korrigiert werden.
Die Straßenstabilität ist schlecht und bei jeder Unebenheit ändert sich die Richtung.
Übermäßiger Reifenverschleiß, oft unregelmäßig: Die Innenseite des Reifens ist 4 mm dick und die Außenseite ist glatt.

Demnächst wird es eine Seite darüber geben, welche Arbeiten bei der Ausrichtung durchgeführt werden...

Die folgenden Themen bieten einen Überblick über alle Arten von Radpositionen, die bei (den meisten) Fahrzeugen eingestellt werden können.

Schiene:
Die Spur ist die Richtung sowohl des Vorder- als auch des Hinterrads. Die Spurhaltung lässt sich anpassen, indem man die Spurstangen auf beiden Seiten etwas länger oder etwas kürzer macht. Der Raum C im Bild wird dann größer oder kleiner. Anschließend bewegt sich der Spurstangenkopf F nach innen oder außen, wodurch sich die Radposition ändert.

Stehen die Räder im Stillstand leicht zueinander, nennen wir das Vorspur, stehen sie leicht auseinander, spricht man von Vorspur. Während der Fahrt stehen die Räder exakt in Geradeausstellung. Vorspur und Nachspur werden oft auch „Vorspur“ und „Nachspur“ genannt.

Bei Fahrzeugen mit Hinterradantrieb erfolgt die Einstellung der Vorspur an der Vorderachse. Beim Fahren werden die Räder nach außen gezogen und somit in die Geradeausstellung gebracht. Fahrzeuge mit Frontantrieb werden in der Regel mit der Nachspur eingestellt. Beim Fahren werden die Räder nach innen gezogen und somit in die Geradeausstellung gebracht. Die Toleranz beträgt hier nur wenige Grad. Auf den Bildern wird es als „übertrieben“ angezeigt, aber in Wirklichkeit ist es nicht leicht zu erkennen. Um dies zu erkennen, sind spezielle Ausrichtungsgeräte erforderlich.

Sturz / Sturz:
Sturz, auch Camber (englisch) oder sturz (deutsch) genannt, ist die Neigung des Rades relativ zur Fahrbahnoberfläche. Der Sturz wird von einer Linie senkrecht zur horizontalen Straße gemessen und in Grad angegeben. Der Sturz wird in zwei verschiedenen Anwendungen durchgeführt; nämlich positiver Sturz und negativer Sturz. Bei positivem Sturz liegt die Oberseite des Rades weiter außen als die Unterseite (siehe Bild) und bei negativem Sturz ist es umgekehrt; Die Oberseite des Rades liegt weiter innen als die Unterseite.

Negativer Sturz verbessert die Straßenlage in Kurven und verbessert die Stabilität. Deshalb haben tiefergelegte Sportwagen auch einen größeren negativen Sturz als mit einem Serienfahrwerk. Ein Rad mit negativem Sturz hat die Eigenschaft, sich nach innen zu verjüngen und drückt daher das Rad nach innen. Durch die gleichmäßige Einstellung der linken und rechten Seite fährt das Auto weiterhin geradeaus, der Reifenverschleiß an der Innenseite der Reifen nimmt jedoch zu.

KPI (King Pin Inclination):
Der KPI, auch Lenkachsneigung genannt, ist der Winkel zwischen der Linie durch die Lenkachsdrehpunkte und einer Senkrechten zur Fahrbahnoberfläche. Der KPI und der Nachlauf (nächstes Thema) zwingen die Vorderräder in die Geradeausstellung. Dieser Effekt entsteht, weil die Neigung des Drehpunkts der Räder das Auto beim Drehen der Räder leicht anhebt. Durch das Eigengewicht des Fahrzeugs werden die Räder wieder in die Geradeausstellung gebracht. Auch die Stöße der Fahrbahnoberfläche werden weniger stark auf die Lenkung übertragen. Wenn sich der KPI ändert, ändert sich auch der Sturz.

Eingeschlossener Winkel:
Der eingeschlossene Winkel, auch eingeschlossener Winkel oder Gabelwinkel genannt, ist keine Radposition, sondern eine Ergänzung zu den bestehenden Konzepten KPI und Sturz. Der eingeschlossene Winkel kann durch Addition der Werte beider Winkel ermittelt werden.

Achsenneigung/Nachlauf:
Die Achsneigung, auch Nachlauf, Achsneigung oder Spur genannt, ist der Winkel zwischen der Mittellinie durch den Achsdrehpunkt B und einer senkrechten Linie zur Straße durch die Achsenmitte A. Die Achsneigung ist immer positiv.
Die Achsneigung verleiht dem Auto Spurtreue, denn bei Geradeausfahrt möchte das Rad in Fahrtrichtung stehen. Man kann das mit der Vordergabel eines Fahrrads vergleichen, die immer nach vorne geneigt ist. Wenn das Rad direkt unter dem Rahmen wäre, würden Sie bei einer großen Unebenheit die Kontrolle über das Lenkrad verlieren. Selbst wenn Sie das Lenkrad nach hinten drehen, werden Sie feststellen, dass sich das Lenkrad mit dem Rad nach vorne erneut dreht. Dieses Prinzip gilt auch für ein Auto; Indem die Vorderräder in einem Vorwärtswinkel unter dem Auto platziert werden, erhält das Auto eine bessere Straßenlage und das Lenkrad kehrt während der Fahrt automatisch in die Geradeausstellung zurück.
Bei der Konstruktion moderner Autos wird häufig eine große Achsneigung verwendet. Dadurch ergibt sich der Vorteil eines sehr positiven Fahrverhaltens. Ein möglicher Nachteil einer großen Achsneigung besteht darin, dass das Auto stärker lenkt, aber mit der heutigen Servolenkung ist dies kein Problem.

Schleifradius:
Der Lenkrollradius, auch Lenkradius oder Lenkrollradius genannt, ist der Abstand zwischen dem Punkt, an dem die Mittellinie durch das Rad die Straßenoberfläche berührt (dem Radpunkt), und dem Punkt, an dem die Linie durch die Drehpunkte der Lenkung die Straße berührt Oberfläche (dem Steuerpunkt). Der Schleifradius bestimmt, wie stark sich die Höhe der Vorderräder beim Einlenken verändert und ist mitverantwortlich für den Geradeauslauf des Autos.

Wenn der Lenkdrehpunkt (blaue Linie) mit der Radmitte (rote Linie) bündig ist, beträgt der Lenkrollradius „0“. Dies wird auch „Neutral-Schleifbalken“ oder „Centerpoint-Lenkung“ genannt.
Liegt der Lenkdrehpunkt (blaue Linie) außerhalb der Radmitte (rote Linie), ist der Lenkrollradius positiv.
Liegt der Lenkdrehpunkt (blaue Linie) innerhalb des Radmittelpunkts (rote Linie), ist der Abriebradius negativ.

Ackermann-Prinzip:
In den Bildern unten können Sie sehen, dass die Linien der Vorderräder am gemeinsamen Drehpunkt herauskommen. Würden sich die Räder im gleichen Winkel drehen (die Räder werden beide im exakt gleichen Winkel gedreht), würden auch die Linien von den Rädern bis ins Unendliche parallel zueinander verlaufen. Sie finden nie den gemeinsamen Drehpunkt M. Daher sind die Lenkeigenschaften in dieser Situation sehr schlecht.

Dieses ganze Prinzip wird „Nachspur in der Kurve" genannt. Alle modernen Autos sind mit dieser Funktion ausgestattet. Auf glatten Oberflächen, z.B. dem Boden im Parkhaus, ist beim Abbiegen ein Quietschen der Reifen zu hören. Das liegt an diesem Prinzip. Das innere Rad, das einen größeren Lenkwinkel hat als das äußere Rad, erfährt irgendeine Form von Schlupf.

Bei Geradeausfahrt stehen alle Räder in Geradeausstellung. Die Verlängerung der Mittellinien der Achsschenkel schneidet sich in der Mitte der Hinterachse.

Bei Kurvenfahrt verdreht sich das innere Vorderrad stärker als das äußere. Dies liegt daran, dass die Achsschenkel schräg angeordnet sind und sich das Rad nach innen weiter dreht. Wenn das Auto vollständig eingelenkt ist, ist die schräge Radstellung ebenfalls deutlich sichtbar. Durch diese Konstruktion werden die Fahreigenschaften verbessert.

Eingegebener Winkel:
Der Lenkwinkel eines Fahrzeugs kann anhand einer Reihe von Daten des Autos berechnet werden. Unten sehen Sie ein Bild, in dem der Winkel α berechnet wurde. Die Berechnung des Winkels β ist der nächste Schritt.
Auf der seite Nachspur in der Kurve Die Berechnung wird in diesem Bild ausführlich erklärt.

Rollenzentrum:
Ein wichtiger Punkt der Radaufhängung ist das Konzept des „Rollzentrums“. Die Lage des Rollzentrums spielt eine große Rolle für das Fahrverhalten. Die Position des Rollzentrums wird durch die Position der Stützarme bestimmt. Dies ist ein sehr wichtiges Konzept beim Entwurf eines Chassis. Auch das Absenken des Fahrzeugs wirkt sich auf das Rollzentrum aus. Klicken Sie hier für weitere Informationen zum Rollencenter.