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Radlastverlagerung beim beschleunigen
Leider suche ich vergeblich Quellen die mir hier zu die Ursache und nicht nur die Wirkung erklären.
Nehmen wir mal das Beispiel auf Seite 17
http://home.htw-berlin.de/~stedtnit/pdf/Diplomarbeit%20Sentuerk.pdf
Die Radlastverlagerung hängt also vom
- Hebelarmverhältnis der beiden Achsen zum Schwerpunkt
- der Hebelarm aus der Schwerpunkthöhe zum Bodenkontakt
- Beschleunigung
- Masse
ab. Aus dem Produkt Masse und Beschleunigung soll wohl die Trägheitskraft errechnet werden. Daraus wiederrum als Produkt das Drehmoment über den Hebelarm (Scherpunkthöhe / Bodenkontakt) und der Trägheitskraft.
Was ich nicht nach vollziehen kann:
Der Schwerpunkt ist ja nicht der Drehpunkt, sondern ja die Radnarbe um der sich der Fahrzeugaufbau drehen würde. Warum wird über all vom Bodenkontakt zum Schwerpunkt als Hebelarmlänge ausgegangen
https://de.wikipedia.org/wiki/Dynamische_Radlastverteilung
Das müsste doch eigentlich falsch sein, da ja die Radnarbe der Drehpunkt ist?
Warum hängt die Radlastverteilung nur proportional zur Beschleunigung ab? Die Trägheitskraft bewirkt ja ein Drehmoment, der Fahrzeugaufbau dreht sich also nun um die Radnarbe. Würde man nun den Kraftwinkel vernachlässigen, eben so den Bodenkontakt, würde der Fahrzeugaufbau nun um die Radnarbe drehen und nicht das Rad. In Wirklichkeit geschieht das ja nicht weil
1. mit zunehmenden Nickwinkel die Trägheitskraft nicht mehr im rechten Winkel wirkt und somit das Trägheitsmoment abnimmt.
2. Mit zunehmenden Nickwinkel die Federkraft durch zunehmenden Einfederungsweg hinten steigt und somit ein Gegenmoment erzeugt.
Warum soll der o.g. Sachverhalt angeblich keine Rolle spielen, sondern nur ausschließlich der einfache hergeleitete Sachverhalt über die Beschleunigung?
Nachtrag:
Wenn der Schwerpunkt der Drehpunkt wäre, wie kann dann überhaupt ein Drehmoment erzeugt werden, denn die Trägheitskraft wäre dann im Drehpunkt wirksam, was ja einen Hebelarm ohne Länge entsprechen würde.
Beste Antwort im Thema
Na dann übertreib doch einfach mal (zur Verdeutlichung) und fahr mit 'nem 20 m hohen Baukran an . . . ich denke, der Drehpunkt (der Gesamtmasse) wird bei zu starker Beschleunigung in paar Metern Höhe liegen (und hat mit den eher kleinen Rädern nix zu tun), und der obere Teil des Krans wird eher nach hinten gehen ;-)
Gibt auch Motorradfahrer, die 'nen Salto drehen, wenn beim Mix aus Maschine + Fahrer + Beschleunigung + trotz Erdanziehung der Schwerpunkt zu hoch liegt ;-)
(es heißt übrigens "Nabe", Narbe hast, wenn dir mal 'ne Nabe an den Kopf geknallt ist ;-) )
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10 Antworten
Zitat:
@testron343 schrieb am 22. September 2020 um 18:35:04 Uhr:
Leider suche ich vergeblich Quellen die mir hier zu die Ursache und nicht nur die Wirkung erklären.
Das stimmt letztlich nicht. Du hast die Quelle nämlich schon gefunden --- du verstehst sie nur bisher noch nicht.
Zitat:
Was ich nicht nach vollziehen kann:
Der Schwerpunkt ist ja nicht der Drehpunkt, sondern ja die Radnarbe um der sich der Fahrzeugaufbau drehen würde.
Genau da steckt der Fehler. "Den" Drehpunkt gibt es bei einer Bewegung, die aus Rotation, Schwerpunktsbewegung und Verformungen eines mehrteiligen Gegenstandes kombiniert ist, gar nicht. Wenn überhaupt, gibt es Drehachsen, die man aber, weil sie keine reale Bedeutung haben, für die Rechnung prinzipiell frei wählen kann.
Dabei ist es oft am einfachsten, sich die Achse(n) als durch den Schwerpunkt gehend zu wählen, weil dann das Bahn-Trägheitsmoment (Beschleunigung mal Masse mal Abstand(Achse, Schwerpunkt)) glatt wegfällt. Diese Wahl ist so überwiegend üblich, dass bei manchem der Eindruck hängen bleibt, es ginge überhaupt nur so. Das ist aber falsch.
Und die Drehung der Räder hat mit der dynamischen Lastverschiebung sowieso nichts zu tun --- die Achse, um die sich die Räder drehen, daher genauso wenig. Die selbe Lastverschiebung hat man nämlich auch, wenn man z.B. einen Stuhl, der auf dem Boden steht, verschiebt, oder den Teppich, auf dem er steht, in Bewegung versetzt. Da merkt man das nur nicht so deutlich, weil Stuhlbeine üblicherweise nicht gefedert sind.
Und nein, das Auto dreht sich durch die Lastverschiebung eben nicht um Rad-Achsen. Es versucht vielmehr die ganze Karosserie, sich um die Querachse zu drehen, also vorne hoch, hintern runter. Solange noch Federweg übrig ist, geht diese Bewegung in die Radaufhängung. In extremen Fällen (sogenanntes "Stempeln") kann das so weit gehen, dass die Vorderräder soviel Bodenhaftung verlieren, dass sie den Vortrieb verlieren, und so die Quelle der Bewegung zusammenbricht. Dann kippt das Auto wieder runter, die Haftung kehrt zurück, und das ganze geht von vorne los.
Na dann übertreib doch einfach mal (zur Verdeutlichung) und fahr mit 'nem 20 m hohen Baukran an . . . ich denke, der Drehpunkt (der Gesamtmasse) wird bei zu starker Beschleunigung in paar Metern Höhe liegen (und hat mit den eher kleinen Rädern nix zu tun), und der obere Teil des Krans wird eher nach hinten gehen ;-)
Gibt auch Motorradfahrer, die 'nen Salto drehen, wenn beim Mix aus Maschine + Fahrer + Beschleunigung + trotz Erdanziehung der Schwerpunkt zu hoch liegt ;-)
(es heißt übrigens "Nabe", Narbe hast, wenn dir mal 'ne Nabe an den Kopf geknallt ist ;-) )
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 22. September 2020 um 19:10:14 Uhr:
Genau da steckt der Fehler. "Den" Drehpunkt gibt es bei einer Bewegung, die aus Rotation, Schwerpunktsbewegung und Verformungen eines mehrteiligen Gegenstandes kombiniert ist, gar nicht. Wenn überhaupt, gibt es Drehachsen, die man aber, weil sie keine reale Bedeutung haben, für die Rechnung prinzipiell frei wählen kann.
Mir ist leider immer noch nicht so ganz klar warum die Federkraft keine Rolle spielt. Im Link spielt ja nur die Beschleunigung eine Rolle. Die Federkraft wirkt ja hinten aber entgegen.
Auch ist mir immer noch nicht klar, warum sich der Schwerpunkt zum Abstand des Bodenkontakt bezieht. Das Fahrzeug dreht sich ja um den Schwerpunkt, aber was ist die Wirkung, denn genau im Punkt der Drehachse wirkt ja die Trägheitskraft und bei einem Hebelarm von der Länge 0 hätte diese ja keine Wirkung?
Das wird leider im Link nicht erklärt, das meinte ich mit Ursache und Wirkung
Nachtrag:
Man nehme mal ein Fahrzeug mit der Masse 2000 Kg und einer Gewichtsverteilung von 50:50
Dann kommt mit der verlinkten Gleichung folgendes heraus
0 m/s² 9810 N / 9810 N
10 m/s² 9082 N / 10538 N
100 m/s² 2529 N / 17091 N
200 m/s² -4753 N / 24373 N
24373 - 4733 N sind zwar immer noch die 2x 9810 N, aber hier sieht man das es ja irgend eine Vereinfachung des Sachverhaltes getätigt worden ist. Plausibel sind die Ergebnisse so ja mal nicht.
Was fehlt mir also?
Wenn der Schwerpunkt der Drehpunkt ist, wie kommt denn das Drehmoment zustande? Oder hat man es wegen der Abstützung der Räder zur Fahrbahn mit mehreren Drehpunkt zu tun, denn der Fahrzeugaufbau dreht sich ja, zumindest augenscheinlich, um das hintere Rad.
Wieso spielt die Federkraft keine Rolle, auf denen sich ja die Radlastverschiebung abstützt, man sieht ja an der o.g. Beispielrechnung, das hier wohl was fehlt, unplausible Ergebnisse.
Zitat:
@testron343 schrieb am 22. September 2020 um 19:56:03 Uhr:
Zitat:
@Timmerings Jan schrieb am 22. September 2020 um 19:10:14 Uhr:
Genau da steckt der Fehler. "Den" Drehpunkt gibt es bei einer Bewegung, die aus Rotation, Schwerpunktsbewegung und Verformungen eines mehrteiligen Gegenstandes kombiniert ist, gar nicht. Wenn überhaupt, gibt es Drehachsen, die man aber, weil sie keine reale Bedeutung haben, für die Rechnung prinzipiell frei wählen kann.
Mir ist leider immer noch nicht so ganz klar warum die Federkraft keine Rolle spielt.
Das ist so, weil die Federn hier erst dann in's Spiel kommen, wenn die Last-Verlagerung schon gegeben ist, also bei der Frage, was das Auto denn nun macht, wenn sich die Last anders zwischen den Achsen verteilt.
Zitat:
Auch ist mir immer noch nicht klar, warum sich der Schwerpunkt zum Abstand des Bodenkontakt bezieht.
Weil die Kräfte, die dabei von außen auf das Fahrzeug wirken, und damit den ganzen Vorgang überhaupt erst auslöst, nun mal an den Rad-Aufstandsflächen angreifen, und nicht auf den Schwerpunkt zeigen, sondern waagerecht nach vorne.
Jede Kraft, die von außen auf einen ausgedehnten Festkörper wirkt, und dabei nicht auf dessen Schwerpunkt zielt, übt auf diesen ein Drehmoment aus. Beim Auto greift die Straße an den Rädern an, und zielt unter dem Schwerpunkt durch. Beim Bremsen nach hinten, beim Beschleunigen nach vorn. Entsprechend dreht es das Auto vorne unter und hinen hoch, bzw. umgekehrt.
Zitat:
Das Fahrzeug dreht sich ja um den Schwerpunkt, aber was ist die Wirkung, denn genau im Punkt der Drehachse wirkt ja die Trägheitskraft und bei einem Hebelarm von der Länge 0 hätte diese ja keine Wirkung?
Das kommt daher, dass die Trägheitskraft erstens nur eine Schein-Kraft ist, und zweitens nicht die Ursache für den Lastwechsel.
Zitat:
24373 - 4733 N sind zwar immer noch die 2x 9810 N, aber hier sieht man das es ja irgend eine Vereinfachung des Sachverhaltes getätigt worden ist. Plausibel sind die Ergebnisse so ja mal nicht.
Das kommt halt dabei heraus, wenn man völlig realitägsfremde Werte in ein zwecks Verständlichkeit vereinfachtes Rechenmodell eingibt. 200 m/s² wären über 20 "Ge" --- soviel schaffen reale Gummiräde auf Asphalt nie im Leben.
Aber ja, wenn du wirklich so heftig beschleunigst (z.B. mit über 50 km/h frontal gegen eine genau passend hohe Bordsteinkante kachelst), passiert tatsächlich genau das, was du da rausbekommen hast: eine Achse springt mit Schwung in die Luft; ggf. überschlägt sich das Auto sogar längs.
Zitat:
Warum wird über all vom Bodenkontakt zum Schwerpunkt als Hebelarmlänge ausgegangen
Zitat:
Auch ist mir immer noch nicht klar, warum sich der Schwerpunkt zum Abstand des Bodenkontakt bezieht.
Beim Beschleunigen wird die dafür notwendige Karft, durch die Räder, auf den Boden übertragen. Also die Räder schieben das Auto an der Berührungsfläche zum Boden nach vorne, weshalb der Hebelarm bis zum Schwerpunkt auf Bodenniveau beginnt.
Hab keine Ahnung, aber ich weiss das unsere US Freunde da einiges von verstehen. Zu meinem Mustang gibt es da ganz viele Abhandlungen zu
Zitat:
@testron343 schrieb am 22. September 2020 um 19:56:03 Uhr:
Wenn der Schwerpunkt der Drehpunkt ist, wie kommt denn das Drehmoment zustande? Oder hat man es wegen der Abstützung der Räder zur Fahrbahn mit mehreren Drehpunkt zu tun, denn der Fahrzeugaufbau dreht sich ja, zumindest augenscheinlich, um das hintere Rad.
Eben nicht. Der Drehpunkt ist der Schwerpunkt und nicht die Hinterachse. Warum sollte es auch die Hinterachse sein. Die Dynamische Achslastverteilung hast du ja auch wenn die Vorderachse angetrieben werden.
Wenn der Schwerpunkt des Fahrzeuges auf Höhe der Straße währe hättest du keine Verlagerung beim beschleunigen. Die Kraft um das Fahrzeug zu beschleunigen findet ja zwischen Reifen und Straße statt.
Anders ist es zum Beispiel bei einem Flugzeug, hier sind die Turbinen in etwa bei der höhe des Schwerpunkt weil hier findet die Kraft ja durch die Luft statt die hinten wieder raus kommt. Daher brauchen die hinter keine Räder sondern es reichen diese an den Tragflächen und das kleine vorne. Würde das Flugzeug auch mit den Rädern beschleunigt werden würde die Nase ganz schnell nach oben gehen und das Heck am Boden schleifen.
Hier währe der Drehmoment bei Beschleunigung mit den Reifen Startbahn und Schwerpunkt und bei Beschleunigung mit den Triebwerken zwischen Mittelpunkt der Triebwerke und Höhe des Schwerpunkts.
Hier noch ein Bild, vielelicht wird es dadurch klarer.
MfG
Mike
Zitat:
Anders ist es zum Beispiel bei einem Flugzeug, hier sind die Turbinen in etwa bei der höhe des Schwerpunkt
Falsch, sie befinden sich (zumindest bei Airlinern) unterhalb des Schwerpunktes und erzeugen beim Hochfahren, so z.B. bei einem Durchstartmanöver, ein positiven Pitchmoment, sprich, ein Anheben der Nase.
Zitat:
@Rainer_EHST schrieb am 24. September 2020 um 19:28:36 Uhr:
Zitat:
Anders ist es zum Beispiel bei einem Flugzeug, hier sind die Turbinen in etwa bei der höhe des Schwerpunkt
Falsch, sie befinden sich (zumindest bei Airlinern) unterhalb des Schwerpunktes und erzeugen beim Hochfahren, so z.B. bei einem Durchstartmanöver, ein positiven Pitchmoment, sprich, ein Anheben der Nase.
Der Kommentar ist genau so sinnreich wie. Es ist falsch das Autos 4 Räder haben, es gibt ja auch welche mit 3 Rädern.
Es gibt auch Flugzeuge die haben die Turbinen über dem Schwerpunkt. Wie eine Berijew Be-200.
Oder willst du behaupten das nur Airliner Flugzeuge sind?
MfG
Mike
PS Das wird mein letzte Kommentar hier sein. Mir passt es nicht das jemand so einen scheiß schriebt nur um was zu schrieben.