Stationäre Kreisfahrt

 

Das Fahrmanöver "Stationäre Kreisfahrt" ist die traditionell angewandte Methode zur Ermittlung der stationären Fahreigenschaften bzw. des Eigenlenkverhaltens. Als stationär gilt ein Vorgang, bei dem sich charakteristische Größen wie z. B. Betrag, Schwingungsbreite, Frequenz usw. bestimmter Größen zeitlich nicht ändern. Für die Beurteilung des stationären Eigenlenkverhaltens wird ein zeitlich konstanter Wert ausgewählter Bewegungsgrößen wie Fahrgeschwindigkeit, Giergeschwindigkeit oder Querbeschleunigung vorausgesetzt.

Versuchsablauf und Bewertungskriterien zur stationären Kreisfahrt sind Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen.

 

 

Fahrmanöver

Da das stationäre Eigenlenkverhalten in Abhängigkeit von dem Betrag der Betätigungsfunktionen und der Bewegungsgrößen variiert, werden die Kenngrößen zur Beurteilung des Eigenlenkverhaltens meist als Funktion dieser Größen ermittelt. Je nachdem, welche Bewegungsgröße konstant gehalten und welche variiert wird, ergeben sich unterschiedliche Fahrbedingungen für die stationäre Kreisfahrt:

- Stationäre Kreisfahrt mit konstantem Radius und Variation der Fahrgeschwindigkeit

- Stationäre Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit und Variation des Lenkradwinkels

- Stationäre Kreisfahrt mit konstantem Lenkradwinkel und Variation der Fahrgeschwindigkeit

- Stationäre Kreisfahrt mit konstanter Querbeschleunigung und Variation der Fahrgeschwindigkeit sowie des Lenkradwinkels

Unter jeder dieser Versuchsbedingungen werden mit der Variation des Versuchsparameters unterschiedliche Betriebszustände des Fahrzeugs durchlaufen. Nur unter der Annahme linearer Bedingungen können die Meßergebnisse eines Tests in die Darstellungsform eines anderen Tests überführt werden. Aus einer Prinzipskizze im Bild ist der Zusammenhang zwischen dem Lenkradwinkel und den Einflußfaktoren Geschwindigkeit und Radius zu entnehmen. Die grafische Darstellung dieses Zusammenhangs für ein nicht lineares Fahrzeugverhalten ergibt eine mehrfach gewölbte Fläche über der von Fahrgeschwindigkeit und dem Radius aufgespannten Ebene. Jede Beschreibung des Lenkverhaltens mit der Variation nur eines Parameters ergibt einen Querschnitt durch diese Fläche. Um den Einfluß unterschiedlicher Betriebsbedingungen umfassend zu beschreiben, ist daher die Messung mehrdimensionaler Kennfelder durch Variation von mehreren Versuchsparametern erforderlich. Dies gilt vor allem bei Annäherung an den Grenzbereich, in dem sich das Eigenlenkverhalten stark mit den Betriebsbedingungen verändert. So wird z. B. bei der stationären Kreisfahrt mit konstantem Radius die Fahrgeschwindigkeit gesteigert, wodurch sich gleichfalls der Einfluß der Traktionskräfte an den angetriebenen Rädern verstärkt. Bei der Kreisfahrt mit konstanter Fahrgeschwindigkeit wird dagegen ein grösserer Bereich des Lenkwinkels durchlaufen, so dass das Messergebnis durch das Lenkgesetz beeinflusst wird. Für die Anwendung der Kreisfahrtversuche in der Praxis unterscheiden sich die angegebenen Testverfahren vor allem durch die Anforderungen an die Testfläche. Eine vom Kursverlauf unabhängige Variation von Lenkradwinkel oder Fahrgeschwindigkeit ist nur auf weitläufigen und durchgehend asphaltierten Fahrdynamikflächen möglich. Aus diesem Grund wird der Kreisfahrtest mit konstantem Radius bevorzugt praktiziert, für den auch mit ISO 4138 eine internationale Norm vorliegt.

 

Eigenlenk-Kennflächen-Diagramm

 

 

 

 

 

 

Fahrdynamisches Verhalten eines Kfz beim Fahren im Kreis

 

a) Im allgemeinen wirkt eine untersteuernde Lenkungsauslegung bei Wankbewegungen fahrsicherer, d. h. weniger giftig bei hohen Geschwindigkeiten. Durch die Höhenzuordnung der Spurstange kann erreicht werden, daß das kurvenäußere Vorderrad beim Einfedern den Radeinschlag geringfügig zurücknimmt.

 

b) Wird bei schnell gefahrenen Kurven plötzlich Gas weggenommen, so verschieben sich die Achslasten nach vorn. Die VA erhält höhere Radlasten der Schräglauf vorne wird geringer, die HA erhält geringere Radlasten und der Schräglauf hinten wird größer. Damit wird der gefahrene Kurvenradius falls nicht korrigiert wird mehr oder weniger deutlich enger, das Fahrzeug dreht ein. Dieses Lastwechselverhalten ist zwar durchaus erwünscht weil damit der Fahrer die Chance hat eine etwas zu schnell angegangene Kurve doch noch zu umrun­den, es soll aber nicht zu heftig sein, damit das Fahrzeug nicht kurveninnen die Bahn verlässt. Das Lastwechseleindrehen kann durch kinematische Massnahmen verringert werden:

dies sowohl durch ein zuvor beschriebenes Rolluntersteuern der VA, als auch durch ein

 

c) elastokinematisches Verhalten der HA:

Bewegt sich das Hinterrad bei Längsbewegungen um einen Momentalpol außerhalb des Wagens, wird beim Bremsen oder im Schubbetrieb das Rad in Richtung Vorspur und beim Beschleunigen in Richtung Nachspur gelenkt. Dieses "Beschleunigungsübersteuern" ist insoweit unkritisch, als durch die Achslastverschiebung beim Beschleunigen auch Hecktriebler untersteuernd sind solange die Haftgrenze der Hinterräder nicht überschritten wird. Dieses Selbstlenken der HA macht das Fahrzeug beim Beschleunigen weniger untersteuernd und beim Lastwechsel weniger übersteuernd!

 

 

Fahrdynamisches Verhalten eines Kfz beim Fahren im Kreis mit zunehmender Querbeschleunigung

 

Bereich niedriger Querbeschleunigung:

Frontantrieb lenkt sich etwas direkter als ein Heckantrieb. Ein Allrad-Kfz liegt im Fahrverhalten dazwischen.

 

Bereich höherer Querbeschleunigung:

Frontantrieb zeigt relativ schnellen Wechsel in ein deutliches Untersteuern. Beim Heckantrieb bleibt ein deutlicher, abrupter Wechsel des Eigenlenkverhalten ins Übersteuern (auf griffiger Fahrbahn) aus.

 

Auf griffiger Fahrbahn wird das Eigenlenkverhalten des Kfz durch die Feinabstimmung des Fahrwerks geprägt.

Auf Fahrbahnen mit niedriger Griffigkeit verursacht der Traktionseinfluss bei Heckantrieblern eine deutliche Änderung des Eigenlenkverhaltens.

 

 

Lastwechsel bei der Kreisfahrt

 

Definition: Lastwechsel, sind relativ starke Änderungen der Radumfangskräfte durch Motor oder Getriebeeinflüsse.

 

Die Lastwechselreaktion ist in ihrem Ausmass von der aktuellen Querbeschleunigung bzw. von dem Grad der Kraftschlussausnutzung in Querrichtung und dem Umfang des Lastwechsels bzw. der Änderung der Radumfangskräfte abhängig.

 

 

Kreisfahrt zur Untersuchung des fahrdynamischen Verhaltens eines Kfz

 

Der Vorteil der Kreisfahrt liegt in der Objektivität und guten Reproduzierbarkeit der bei konstanten Geschwindigkeiten gewonnenen Meßergebnisse. Es können die unterschiedlichen Reaktionen der Kraftfahrzeuge bei konstanter Geschwindigkeit sowie beim Beschleunigen oder Verzögern genau verfolgt werden. Auch die Schräglaufwinkel der Vorder- und Hinterräder können bei unterschiedlichen Federabstimmungen der Vorder- und Hinterachse sowie bei verschiedenen Reifentypen gemessen werden. Weiter ist es möglich, die Querneigung der Karosserie während der Kreisfahrt festzustellen. Die Schleuderprüfungen verlaufen so, daß zunächst die Basaltbahn beregnet wird. Mit dem Testfahrzeug wird dann die nasse Fahrbahn in höchstmöglicher Geschwindigkeit durchfahren. Aus der für 5 Runden benötigten Zeit wird dann die Durchschnittsgeschwindigkeit berechnet. Bei allen Versuchen innerhalb einer Testreihe muß auch gleichzeitig einmal mit bekannten Vergleichsreifen gefahren werden, weil die gewonnenen Ergebnisse teilweise von der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung des auf der Fahrbahn befindlichen Wassers abhängen. Während dieser Versuche, die grundsätzlich an der Rutschgrenze gefahren werden, kann selbstverständlich auch wiederholt getestet werden, wann ein Fahrzeug ausbricht, wann es sich um seine Hochachse dreht und wann es aus der Fahrbahn getragen wird.

 

 

 

 

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