35
Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 1 Version 1.01 01.04.2006 1 LÄNGSDYNAMIK (ANTREIBEN) ............................................................................... 2 1.1 FAHRWIDERSTÄNDE .................................................................................................... 2 1.1.1 Rollwiderstand F R .............................................................................................. 2 1.1.1.1 Rollwiderstand F R bei Seitenkraft .................................................................. 2 1.1.1.2 Schräglaufsteifigkeit des Reifens c α ............................................................... 2 1.1.2 Luftwiderstand F L ............................................................................................... 2 1.1.2.1 c w -Wert ........................................................................................................... 2 1.1.2.2 Diagramm Fahrwiderstände ........................................................................... 2 1.1.2.3 Schräganströmung .......................................................................................... 2 1.1.2.4 Rückenwind (τ=180°) .................................................................................... 2 1.1.2.5 Gegenwind (τ=0°) .......................................................................................... 2 1.1.2.6 Seitenwind (τ=90°) ........................................................................................ 2 1.1.3 Luftwiderstand F L bei Schräganströmung .......................................................... 2 1.1.4 Steigungswiderstand F St ..................................................................................... 2 1.1.5 Beschleunigungswiderstand F Ü ohne Drehmassenzuschlagsfaktor ................... 2 1.1.5.1 Beschleunigungswiderstand F Ü mit Drehmassenzuschlagsfaktor.................. 2 1.2 GESAMTWIDERSTAND (=ERF. ZUGKRAFT)................................................................... 2 1.3 ANTRIEBSLEISTUNG .................................................................................................... 2 1.3.1 Radleistung P R .................................................................................................... 2 1.3.2 Innere Leistung P i ............................................................................................... 2 1.3.3 Effektive Leistung P e (an der Schwungscheibe) ................................................ 2 1.3.4 Mechanischer Wirkungsgrad η m ........................................................................ 2 1.3.5 Reibleistung P r .................................................................................................... 2 1.3.6 Motormoment M ................................................................................................ 2 1.4 KENNUNGSWANDLER (GETRIEBE) ............................................................................... 2 1.4.1 Wirkungsgrad Kennungswandler (Getriebe) η k .............................................. 2 1.4.2 Übersetzung i...................................................................................................... 2 1.5 DREHZAHLWANDLER (KUPPLUNG) ............................................................................. 2 1.5.1 Wirkungsgrad η der Kupplung ........................................................................... 2 1.5.2 Schlupf S (an der Kupplung) ............................................................................. 2 1.5.2.1 Verlustleistung P Verl durch Schlupf ................................................................ 2 1.6 DREHMOMENTWANDLER ............................................................................................. 2 1.6.1 Wirkungsgrad η K des Drehmomentwandlers ..................................................... 2 1.6.2 Drehzahlverhältnis ............................................................................................. 2 1.6.3 Übersetzung i K Drehmomentwandler ................................................................. 2 1.6.4 Verlustleistung P Verl Drehmomentwandler ........................................................ 2 1.7 GETRIEBEAUSLEGUNG................................................................................................. 2 1.7.1 Übersetzungsverhältnis i .................................................................................... 2 1.7.2 Geschwindigkeit v .............................................................................................. 2 1.7.3 Gesamtübersetzung des Antriebs ....................................................................... 2 1.7.3.1 Im direkten Gang ............................................................................................ 2 1.7.4 Getriebe Stufung α G ........................................................................................... 2 1.7.4.1 Geometrische Getriebestufung ....................................................................... 2 1.7.4.2 Progressive Getriebestufung .......................................................................... 2 1.8 FAHRLEISTUNGEN ....................................................................................................... 2 1.8.1 Zugkraftbedarf Z Bedarf ......................................................................................... 2 1.8.1.1 Zugkraft Z bei V max ........................................................................................ 2 1.8.1.2 Radleistung P R bei V max .................................................................................. 2 1.8.2 Radleistungsbedarf P R,Bedarf ................................................................................ 2 1.9 STEIGFÄHIGKEIT.......................................................................................................... 2

FormelsammlungKFZ Version 1.01

  • Upload
    rexowen

  • View
    470

  • Download
    14

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 1 Version 1.01 01.04.2006 1 LÄNGSDYNAMIK (ANTREIBEN)............................................................................... 2

1.1 FAHRWIDERSTÄNDE .................................................................................................... 2 1.1.1 Rollwiderstand FR .............................................................................................. 2

1.1.1.1 Rollwiderstand FR bei Seitenkraft .................................................................. 2 1.1.1.2 Schräglaufsteifigkeit des Reifens cα ............................................................... 2

1.1.2 Luftwiderstand FL............................................................................................... 2 1.1.2.1 cw-Wert ........................................................................................................... 2 1.1.2.2 Diagramm Fahrwiderstände ........................................................................... 2 1.1.2.3 Schräganströmung.......................................................................................... 2 1.1.2.4 Rückenwind (τ=180°) .................................................................................... 2 1.1.2.5 Gegenwind (τ=0°) .......................................................................................... 2 1.1.2.6 Seitenwind (τ=90°) ........................................................................................ 2

1.1.3 Luftwiderstand FL bei Schräganströmung.......................................................... 2 1.1.4 Steigungswiderstand FSt ..................................................................................... 2 1.1.5 Beschleunigungswiderstand FÜ ohne Drehmassenzuschlagsfaktor ................... 2

1.1.5.1 Beschleunigungswiderstand FÜ mit Drehmassenzuschlagsfaktor.................. 2 1.2 GESAMTWIDERSTAND (=ERF. ZUGKRAFT)................................................................... 2 1.3 ANTRIEBSLEISTUNG .................................................................................................... 2

1.3.1 Radleistung PR.................................................................................................... 2 1.3.2 Innere Leistung Pi............................................................................................... 2 1.3.3 Effektive Leistung Pe (an der Schwungscheibe) ................................................ 2 1.3.4 Mechanischer Wirkungsgrad ηm ........................................................................ 2 1.3.5 Reibleistung Pr.................................................................................................... 2 1.3.6 Motormoment M ................................................................................................ 2

1.4 KENNUNGSWANDLER (GETRIEBE)............................................................................... 2 1.4.1 Wirkungsgrad Kennungswandler (Getriebe) ηk .............................................. 2 1.4.2 Übersetzung i...................................................................................................... 2

1.5 DREHZAHLWANDLER (KUPPLUNG) ............................................................................. 2 1.5.1 Wirkungsgrad η der Kupplung........................................................................... 2 1.5.2 Schlupf S (an der Kupplung)............................................................................. 2

1.5.2.1 Verlustleistung PVerl durch Schlupf ................................................................ 2 1.6 DREHMOMENTWANDLER............................................................................................. 2

1.6.1 Wirkungsgrad ηK des Drehmomentwandlers ..................................................... 2 1.6.2 Drehzahlverhältnis ............................................................................................. 2 1.6.3 Übersetzung iK Drehmomentwandler................................................................. 2 1.6.4 Verlustleistung PVerl Drehmomentwandler ........................................................ 2

1.7 GETRIEBEAUSLEGUNG................................................................................................. 2 1.7.1 Übersetzungsverhältnis i .................................................................................... 2 1.7.2 Geschwindigkeit v.............................................................................................. 2 1.7.3 Gesamtübersetzung des Antriebs ....................................................................... 2

1.7.3.1 Im direkten Gang............................................................................................ 2 1.7.4 Getriebe Stufung αG ........................................................................................... 2

1.7.4.1 Geometrische Getriebestufung....................................................................... 2 1.7.4.2 Progressive Getriebestufung .......................................................................... 2

1.8 FAHRLEISTUNGEN ....................................................................................................... 2 1.8.1 Zugkraftbedarf ZBedarf ......................................................................................... 2

1.8.1.1 Zugkraft Z bei Vmax ........................................................................................ 2 1.8.1.2 Radleistung PR bei Vmax.................................................................................. 2

1.8.2 Radleistungsbedarf PR,Bedarf ................................................................................ 2 1.9 STEIGFÄHIGKEIT.......................................................................................................... 2

Page 2: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 2 Version 1.01 01.04.2006

1.9.1 Steigungswiderstand FSt ..................................................................................... 2 1.9.1.1 Zugkraft bei geg. Steigungswiderstand.......................................................... 2

1.9.2 Steigfähigkeit q .................................................................................................. 2 1.9.2.1 Maximale Steigfähigkeit qmax......................................................................... 2 1.9.2.2 Maximale Steigfähigkeit qmax bei niedriger Geschwindigkeit ....................... 2

1.9.3 Übersetzung iKmax bei max. Steigfähigkeit......................................................... 2 1.9.4 Geschwindigkeit v bei maximaler Steigfähigkeit qmax....................................... 2

1.10 BESCHLEUNIGUNGSFÄHIGKEIT................................................................................ 2 1.10.1 Beschleunigungsfähigkeit x .............................................................................. 2 1.10.2 Abbremsung während Schaltvorgang ................................................................ 2

1.11 FAHRGRENZEN ........................................................................................................ 2 1.11.1 Umfangskraft FU................................................................................................. 2

1.11.1.1 Maximale Umfangskraft FUmax am Rad.......................................................... 2 1.11.1.2 Umfangskraft FU,g bei blockierendem Rad .................................................... 2

1.11.2 Schlupf s am Rad................................................................................................ 2 1.11.3 Abrollumfang U am Rad .................................................................................... 2

1.12 ACHSLASTEN........................................................................................................... 2 1.12.1 Drehmassen ........................................................................................................ 2 1.12.2 Gesamtachslast FN (dynamisch)......................................................................... 2

1.12.2.1 Vorderachslast FN,V (dynamisch).................................................................... 2 1.12.2.2 Hinterachsradlast FN,H (dynamisch) ............................................................... 2 1.12.2.3 Statische Hinterachslast FN,H,stat ..................................................................... 2 1.12.2.4 Statische Vorderachslast FN,V,stat .................................................................... 2

1.13 KRAFTSCHLUSSBEANSPRUCHUNG ........................................................................... 2 1.13.1 Antriebsmomente ............................................................................................... 2

1.13.1.1 Vorderradantrieb ............................................................................................ 2 1.13.1.2 Hinterradantrieb ............................................................................................. 2 1.13.1.3 Allradantrieb................................................................................................... 2

1.13.2 Umfangskräfte.................................................................................................... 2 1.13.2.1 Umfangskräfte Vorderachse FU,V ................................................................... 2 1.13.2.2 Umfangskräfte Hinterachse FU,H .................................................................... 2 1.13.2.3 Umfangskräfte bei Vorderradantrieb FU,V...................................................... 2 1.13.2.4 Umfangskräfte bei Hinterradantrieb FU,H....................................................... 2

1.13.3 Kraftschlussbeanspruchung Vorderradantrieb µV .............................................. 2 1.13.4 Kraftschlussbeanspruchung Hinterradantrieb µH ............................................... 2 1.13.5 Kraftschlussbeanspruchung Allradantrieb µV+µH .............................................. 2

2 LÄNGSDYNAMIK (BREMSEN)................................................................................... 2 2.1 BREMSVORGANG......................................................................................................... 2

2.1.1 Bezeichnungen ................................................................................................... 2 2.1.2 Bremsarten (StVZO) .......................................................................................... 2 2.1.3 Weg S ................................................................................................................. 2

2.1.3.1 Weg s1 (Reaktionsweg) .................................................................................. 2 2.1.3.2 Weg s2 (Weg während Schwelldauer)............................................................ 2 2.1.3.3 Weg s3 (Weg während der Vollbremsung).................................................... 2 2.1.3.4 Gesamtanhalteweg s ....................................................................................... 2 2.1.3.5 Minimaler Bremsweg smin .............................................................................. 2

2.1.4 Zeit t ................................................................................................................... 2 2.1.5 Abbremsung z (DIN 74250)............................................................................. 2

2.1.5.1 Bremsarbeit WB.............................................................................................. 2 2.1.5.2 Bremsleistung PB............................................................................................ 2 2.1.5.3 Bremskraft B .................................................................................................. 2

Page 3: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 3 Version 1.01 01.04.2006

2.1.5.4 Haftwertausnutzung ε und εmax....................................................................... 2 2.1.6 Kraftschlussbeanspruchung................................................................................ 2

2.1.6.1 Radlast auf der Vorderachse beim Bremsen .................................................. 2 2.1.6.2 Radlast auf der Hinterachse beim Bremsen ................................................... 2

2.1.7 Bremskraftverteilung.......................................................................................... 2 2.1.7.1 Ideale Bremskraftverteilung........................................................................... 2 2.1.7.2 Reale Bremskraftverteilung............................................................................ 2

2.1.8 Bremskraftverhältnis i ........................................................................................ 2

3 QUERDYNAMIK ............................................................................................................ 2 3.1 SEITENKRÄFTE UND RÜCKSTELLMOMENTE................................................................. 2

3.1.1 Rückstellmoment MSR infolge Reifennachlauf .................................................. 2 3.1.2 Seitenkraft bei Kurvenfahrt ................................................................................ 2 3.1.3 Seitenbeschleunigung αy .................................................................................... 2 3.1.4 Seitenkräfte u. Rückstellmomente durch Radsturz ............................................ 2 3.1.5 Überlagerung von Seiten und Umfangskräften.................................................. 2 3.1.6 Einspurmodell Vereinfachungen........................................................................ 2

3.1.6.1 Gierwinkel Ψ .................................................................................................. 2 3.1.6.2 Schwimmwinkeländerung.............................................................................. 2

3.1.7 Stationäre Kreisfahrt (v=const, R=const)........................................................... 2 3.1.7.1 Seitenkraft an der Vorderachse ...................................................................... 2 3.1.7.2 Seitenkraft an der Hinterachse ....................................................................... 2

3.1.8 Ackermannwinkel δA.......................................................................................... 2 3.1.9 Schräglaufwinkel Vorderachse .......................................................................... 2

3.1.9.1 Schräglaufwinkel Vorderachse (Einspurmodell) ........................................... 2 3.1.10 Schräglaufwinkel Hinterachse............................................................................ 2

3.1.10.1 Schräglaufwinkel Hinterachse (Einspurmodell) ............................................ 2 3.1.11 Schwimmwinkel unter Ackermannbedingungen βA .......................................... 2 3.1.12 Eigenlenkverhalten nach Olley (1936)............................................................... 2 3.1.13 Lenkraddrehung δH............................................................................................. 2

3.2 RADAUFHÄNGUNGEN .................................................................................................. 2 3.2.1 Lenker und Achsen............................................................................................. 2

4 STICHWORTVERZEICHNIS....................................................................................... 2

Page 4: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 4 Version 1.01 01.04.2006 1 Längsdynamik (Antreiben)

1.1 Fahrwiderstände

FR Rollwiderstand FL Luftwiderstand FSt Steigungswiderstand FÜ Beschleunigungswiderstand

1.1.1 Rollwiderstand FR

NRR FfF ⋅= (1) N

RR F

Ff = (2)

FN Radlast [N] fR Rollwiderstandsbeiwert [-]

1.1.1.1 Rollwiderstand FR bei Seitenkraft

αα sincos ⋅+⋅= SRrollR FFF (3) FS Seitenkraft, Seitenführungskraft [N] α Schräglaufwinkel [°] FRroll Rollwiderstand aus 1.1.1 [N]

1.1.1.2 Schräglaufsteifigkeit des Reifens cα cα Schräglaufsteifigkeit [N/rad]

αα ⋅= cFS (4) π

1801 =rad (5)

1.1.2 Luftwiderstand FL Achtung: Geschwindigkeit wird im HP49G mit v in[km/h] eingegeben!!! (/3.6)

2

2vAcF wL ⋅⋅⋅=

ρ (6)

FL Luftwiderstand [N] cw Luftwiderstandsbeiwert [-] A Stirnfläche des Fahrzeugs [m²] ρ Luftdichte 1,22kg/m³ bei 20 °C [kg/m³] v Fahrgeschwindigkeit [m/s]

1.1.2.1 cw-Wert

2

2vA

Fc Lw

⋅⋅= ρ (7)

Page 5: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 5 Version 1.01 01.04.2006 1.1.2.2 Diagramm Fahrwiderstände

FR

Vmax

Glatter Wert von 1,5KN gewählt um cw Wert zu berechnen => 186 km/h bei 1,5 KN

FL

Mmax Überschusskraft im 4.Gang für Steigung oder Beschleunigung bei 100 km/h

Überschusskraft im 3.Gang für Steigung oder Beschleunigung bei 100km/h

Page 6: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 6 Version 1.01 01.04.2006 1.1.2.3 Schräganströmung

,22 cos2 τ⋅⋅⋅++= wvwvVres (8) Vres Resultierende Anströmgeschwindigkeit [m/s] v Fahrgeschwindigkeit [m/s] w Windgeschwindigkeit [m/s] τ Anströmwinkel Vres x-Achse [°]

τ’ Winkel x-Achse-Windrichtung [°]

vvwvv

res

res

⋅⋅−+

=2

cos222

τ (9)

1.1.2.4 Rückenwind (τ=180°)

wvwvwvV s ⋅⋅−+=−= 222Re (10)

1.1.2.5 Gegenwind (τ=0°)

wvvres += (11)

1.1.2.6 Seitenwind (τ=90°)

22 wvvres += (12)

1.1.3 Luftwiderstand FL bei Schräganströmung

2

2 resTL vAcF ⋅⋅⋅=ρ

(13)

cT Tangentialkraftbeiwert

1.1.4 Steigungswiderstand FSt

qGFSt ⋅= (14) Projektionehorizontal

Projektionvertikaletan == αq (15)

100%inSteigung ⋅= q (16)

q Steigung [-] oder [%] G Gewichtskraft [N]

Page 7: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 7 Version 1.01 01.04.2006 1.1.5 Beschleunigungswiderstand FÜ ohne Drehmassenzuschlagsfaktor

Wenn Drehmassenzuschlagsfaktor gegeben, dann mit Formel (19) rechnen!!!!

xmFÜ ⋅= (17) zuF mmm += (18) x Beschleunigung [m/s²] x >0 Beschleunigung x <0 Verzögerung

mF Masse Fahrzeug [kg] mzu Masse Zuladung [kg]

1.1.5.1 Beschleunigungswiderstand FÜ mit Drehmassenzuschlagsfaktor

xmFÜ ⋅⋅= λ (19) oder gxGFÜ ⋅⋅= λ (20)

λ Drehmassenzuschlagsfaktor

1.2 Gesamtwiderstand (=erf. Zugkraft)

ÜStLR FFFFZ +++= (21) oder

2

2 resTR vAcgxqfGZ ⋅⋅⋅+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅++=

ρλ (22)

oder

gxGGqvAcGfZ resTR ⋅⋅+⋅+⋅⋅⋅+⋅= λρ 2

2 (23)

Z erforderliche Zugkraft [N]

1.3 Antriebsleistung

1.3.1 Radleistung PR

vZvr

MP RR ⋅=⋅= (24)

oder ( ) vFFFFP ÜStLRR ⋅+++= (25)

oder

vvAcvgxqfGP resTRR ⋅⋅⋅⋅+⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅++= 2

2ρλ (26)

MR Radmoment (Drehmoment am Rad) [Nm]

Page 8: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 8 Version 1.01 01.04.2006 1.3.2 Innere Leistung Pi

nizsApP Kmii ⋅⋅⋅⋅⋅= (27) Hmii VpniP ⋅⋅⋅= (28) Pi Innere Leistung i Anzahl Arbeitsspiele pro Kurbelwellenumdrehung VH Hubvolumen Gesamtmotor

1.3.3 Effektive Leistung Pe (an der Schwungscheibe)

Hmee VpniP ⋅⋅⋅= (29) oder ω⋅= MPe (30) oder nMPe ⋅⋅= π2 (31) pme eff. Mitteldruck M Motormoment [Nm]

1.3.4 Mechanischer Wirkungsgrad ηm

i

em P

P=η (32)

1.3.5 Reibleistung Pr

eir PPP −= (33)

1.3.6 Motormoment M

meH pViM ⋅

⋅=

π2 (34)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.4 Kennungswandler (Getriebe)

1.4.1 Wirkungsgrad Kennungswandler (Getriebe) ηk

RadMotork PP =⇒=1η (35)

MkR PP ⋅= η (36) PM Motorleistung [W] PR Radleistung [W]

Page 9: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 9 Version 1.01 01.04.2006 1.4.2 Übersetzung i

AusgangEingangi = (37) oder

R

M

nni = (38) oder

KM

R

MMi

η⋅= (39)

nM Motordrehzahl [min-1] nR Raddrehzahl [min-1] MM Motormoment [Nm] MR Radmoment [Nm]

RRKMM nMnM ⋅=⋅⋅ η (40)

1.5 Drehzahlwandler (Kupplung)

1.5.1 Wirkungsgrad η der Kupplung

E

A

PP

=η (41) oder EE

AA

nMnM⋅⋅

=η (42) oder s−=1η (43)

PE Leistung am Eingang [W] PA Leistung am Ausgang [W] MA Moment am Ausgang [Nm] ME Moment am Eingang [Nm] nA Drehzahl am Ausgang [min-1] nE Drehzahl am Eingang [min-1] s Schlupf [-]

1.5.2 Schlupf S (an der Kupplung)

E

AE

nnns −

= (44) oder E

A

nns −=1 (45) oder η−= 1s (46)

1.5.2.1 Verlustleistung PVerl durch Schlupf

( ) EVerl PP ⋅−= η1 (47) oder EVerl PsP ⋅= (48)

1.6 Drehmomentwandler

1.6.1 Wirkungsgrad ηK des Drehmomentwandlers

E

AK P

P=η (49) oder

EE

AAK nM

nM⋅⋅

=η (50)

Page 10: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 10 Version 1.01 01.04.2006

1.6.2 Drehzahlverhältnis

A

EK

E

A

MM

nn

⋅=η (51)

MA Moment am Ausgang [Nm]

ME Moment am Eingang [Nm] nA Drehzahl am Ausgang [min-1] nE Drehzahl am Eingang [min-1]

1.6.3 Übersetzung iK Drehmomentwandler

A

EK n

ni = (52) oder E

A

KK M

Mi ⋅=η1

(53)

ηK Wirkungsgrad Drehmomentwandler

1.6.4 Verlustleistung PVerl Drehmomentwandler

( ) EKVerl PP ⋅−= η1 (54) PVerl Verlustleistung [W]

1.7 Getriebeauslegung

1.7.1 Übersetzungsverhältnis i

A

E

nni = (55)

nE Drehzahl am Eingang [min-1] nA Drehzahl am Ausgang [min-1]

Page 11: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 11 Version 1.01 01.04.2006

1.7.2 Geschwindigkeit v Achtung: Einheiten werden im HP49G mit v in[km/h] ausgegeben und n in [min-1] eingegeben !!!

MAG

dyn nii

rv ⋅

⋅=

π2(56) oder Rdyn

rv ω⋅= (57) oder Rdyn nrv ⋅⋅= π2 (58)

rdyn Dynamischer Reifenhalbmesser [m] iG Übersetzung Getriebe [-] iA Übersetzung Achsantrieb [-] nM Motordrehzahl [min-1] v Erreichbare Geschwindigkeit [m/s]

nR Raddrehzahl [min-1] ωR Winkelgeschwindigkeit Rad Auslegung auf Höchstgeschwindigkeit: bei n(Pmax) D.h. Höchstgeschwindigkeit wird bei max. Leistung erreicht

1.7.3 Gesamtübersetzung des Antriebs

AG iii ⋅= (59) oder v

rni dynM π2⋅⋅= (60)

rdyn Dynamischer Reifenhalbmesser [m] iG Übersetzung Getriebe [-] iA Übersetzung Achsantrieb [-] nM Motordrehzahl [min-1] v Erreichbare Geschwindigkeit [m/s]

iK Übersetzung Kennungswandler [-]

1.7.3.1 Im direkten Gang

iG=1 AK ii ⋅=1 (61)

Geometrische Getriebestufung Progressive Getriebestufung

Page 12: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 12 Version 1.01 01.04.2006

1.7.4 Getriebe Stufung αG

1.7.4.1 Geometrische Getriebestufung

0,2....4,11 == −

j

jG i

iα constG =α (62)

αG Stufensprung

1.7.4.2 Progressive Getriebestufung

nGGG 21 ααα ⋅= (63)

z.B. 6-Gang Getriebe: n=0 5/6 Gang n=2 4/3 Gang n=4 2/1 Gang n=1 5/4 Gang n=3 3/2 Gang

2,1...1,12 =Gα 0,2...4,11 =Gα

1.8 Fahrleistungen

1.8.1 Zugkraftbedarf ZBedarf

ÜStLRBedarfR

Bedarf FFFFr

MZ +++== , (64)

oder

2

2 resTR vAcgxqfGZ ⋅⋅⋅+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅++=

ρλ (65)

FR Rollwiderstand FL Luftwiderstand FSt Steigungswiderstand FÜ Beschleunigungswiderstand

1.8.1.1 Zugkraft Z bei Vmax

2maxmax 2

vAcGfFFZ wRLRV ⋅⋅⋅+⋅=+=ρ

(66)

1.8.1.2 Radleistung PR bei Vmax

Page 13: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 13 Version 1.01 01.04.2006

( ) maxmax)(max)( vFFrrPP LRdyn

VMKVR ⋅+⋅=⋅=η (67)

1.8.2 Radleistungsbedarf PR,Bedarf

vrr

rM

PS

BedarfRBedarfR ⋅⋅= ,

. (68) oder vrrZPS

BedarfBedarfR ⋅⋅=, (69)

1:iSchlupffre =Srr

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

1.9 Steigfähigkeit

1.9.1 Steigungswiderstand FSt

( )LRSt FFZGqF +−=⋅= (70) oder ( )LRR

St FFvPF +−= (71)

q Steigung G Gewichtskraft

1.9.1.1 Zugkraft bei geg. Steigungswiderstand

StRL FFFZ ++= (72)

1.9.2 Steigfähigkeit q

( ) RL fFZG

q −−⋅=1

(73)

1.9.2.1 Maximale Steigfähigkeit qmax

RL f

GF

GZq −−= max

max (74)

1.9.2.2 Maximale Steigfähigkeit qmax bei niedriger Geschwindigkeit

RfG

Zq −= maxmax (75)

Page 14: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 14 Version 1.01 01.04.2006 1.9.3 Übersetzung iKmax bei max. Steigfähigkeit

max,

max

maxMK

LR

K M

rGGFqf

i⋅

⋅⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++

(76)

1.9.4 Geschwindigkeit v bei maximaler Steigfähigkeit qmax

GGFqf

Mnrrv

LR

MKMmMSq

⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++

⋅⋅⋅⋅=

max

max,max),(max)(

2 ηπ (77)

rS Schlupf am Rad = (1-S)*rdyn r Radradius im Stillstand (Reifen abgeplattet)

1.10 Beschleunigungsfähigkeit

1.10.1 Beschleunigungsfähigkeit x

( )G

FFZgx LR

⋅+−

(78)

λ Drehmassenzuschlagsfaktor

1.10.2 Abbremsung während Schaltvorgang bei Schräganströmung

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅+⋅⋅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= 2

21

resTR rAcGf

gG

x ρ (79)

bei Windstille

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅+⋅⋅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−= 2

21 rAcGf

gG

x wRρ

(80)

1.11 Fahrgrenzen

1.11.1 Umfangskraft FU

RR

U Fr

MF −= (81) oder RU FZF −= (82) oder NU FF ⋅= µ (83)

µ Haftbeiwert zwischen Reifen und Fahrbahn FN Radlast, Achslast

Page 15: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 15 Version 1.01 01.04.2006

FU Umfangskraft

1.11.1.1 Maximale Umfangskraft FUmax am Rad

maxmax, BFF NhU =⋅= µ (84)

B Bremskraft µh Haftbeiwert

1.11.1.2 Umfangskraft FU,g bei blockierendem Rad

NggU FF ⋅= µ, , hg µµ < (85) N

U

FF

=µ (86)

µg Gleitbeiwert [-] FU Umfangskraft [N] FN Radlast , Achslast [N]

1.11.2 Schlupf s am Rad

2

12

vvvs −

= mit v2>v1 (87)

1.11.3 Abrollumfang U am Rad

π2⋅= dynrU (88)

1.12 Achslasten

1.12.1 Drehmassen

λ* Änderung der Rad- Achslasten durch die Drehmassen JR,V Trägheitsmoment Vorderachse [Nm] JR,H Trägheitsmoment Hinterachse [Nm] JM Trägheitsmoment Motor [Nm] iA Übersetzung des Achsantriebs [-] iG Übersetzung des Getriebes [-]

Querstehender Frontmotor, Räder und Motor drehen gleichsinnig

( )MGAHRVRS

JiiJJmrr

⋅⋅++⋅⋅⋅

+= 22,,

* 11λ (89)

Querstehender Frontmotor, Räder und Motor drehen gegensinnig

( )MGAHRVRS

JiiJJmrr

⋅⋅−+⋅⋅⋅

+= 22,,

* 11λ (90)

Page 16: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 16 Version 1.01 01.04.2006 Längseingebauter Frontmotor

( )HRVRS

JJmrr ,,

* 11 +⋅⋅⋅

+=λ (91)

1.12.2 Gesamtachslast FN (dynamisch)

HNVNN FFF ,, += (92) oder

ZLN FGF ,cos −⋅= α (93)

2, 2

vAcF ZZL ⋅⋅⋅=ρ

(94)

oder

HZLVZLZL FFF ,,,,, += (95) FN Gesamtachslast des Fahrzeugs [N] FN,V Achslast der Vorderachse [N] FN,H Achslast der Hinterachse [N] FL,Z Luftauftrieb Vorder- und Hinterachse [N]

1.12.2.1 Vorderachslast FN,V (dynamisch)

( )gx

lr

lhGFFF VZLStatVNVN ⋅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ ⋅−+−−= 1*

,,,,, λ (96)

2

,,, 2vAcF VZVZL ⋅⋅⋅=

ρ (96a)

FL,Z,V Luftauftrieb an der Vorderachse [N] FL,Z,H Luftauftrieb an der Hinterachse [N] FL,Z Luftauftrieb Vorder- und Hinterachse [N] cZ Luftauftriebsbeiwert [-]

1.12.2.2 Hinterachsradlast FN,H (dynamisch)

( )gx

lr

lhGFFF HZLStatHNHN ⋅⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ ⋅−++−= 1*

,,,,, λ (97)

Page 17: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 17 Version 1.01 01.04.2006

2,,, 2

vAcF HZHZL ⋅⋅⋅=ρ

(97a)

1.12.2.3 Statische Hinterachslast FN,H,stat

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+⋅⋅= αα sincos,, l

hllGF V

statHN (98)

lV Abstand Vorderachse bis Schwerpunkt [m] lH Abstand Hinterachse zum Schwerpunkt [m] l Achsabstand [m] FN,H,stat Statische Hinterachslast [N] α Steigungswinkel (Neigung des Fahrzeugs) [°]

1.12.2.4 Statische Vorderachslast FN,V,stat

statHNstatVN FGF ,,,, −= (99) G Gesamtgewichtskraft Fahrzeug [N]

1.13 Kraftschlussbeanspruchung

1.13.1 Antriebsmomente MR,V Antriebsmoment Vorderachse [Nm] MR,H Antriebsmoment Hinterachse [Nm] Z Zugkraftbedarf, Summe aller Fahrwiderstände [N] =FR+FL+FSt+FÜ

rV Radius Vorderrad (stat. Reifenhalbmesser) [m] rH Radius Hinterrad (stat. Reifenhalbmesser [m]

1.13.1.1 Vorderradantrieb

VVR rZM ⋅=, (100) (MR,H=0)

1.13.1.2 Hinterradantrieb

HHR rZM ⋅=, (101) (MR,V=0)

Page 18: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 18 Version 1.01 01.04.2006 1.13.1.3 Allradantrieb

( ) ( ) VRVR rZiMiM ⋅⋅−=⋅−= 11, (102)

HRHR rZiMiM ⋅⋅=⋅=, (103)

1.13.2 Umfangskräfte

1.13.2.1 Umfangskräfte Vorderachse FU,V

VRVRV

VR

V

VRVU F

rJ

rM

F ,,,,

, −⋅−= ϕ (104)

1.13.2.2 Umfangskräfte Hinterachse FU,H

HRHRH

HR

H

HRHU F

rJ

rM

F ,,,,

, −⋅−= ϕ (105)

1.13.2.3 Umfangskräfte bei Vorderradantrieb FU,V

HRHSH

HRXLVU Fx

rrJ

FqgxGF ,

,

,,, +⋅

⋅++⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅= (106)

FL,X Luftwiderstand in x-Richtung (Fahrtrichtung) [N] rH Reifenradius Hinterachse [m] rS,H Schlupf am Rad der Hinterachse [-] x Beschleunigung [m/s²] q Steigung [%] G Gewichtskraft des Fahrzeugs (m*g) [N]

1.13.2.4 Umfangskräfte bei Hinterradantrieb FU,H rV Reifenradius Vorderachse [m] rS,V Schlupf am Rad der Vorderachse [-]

VRVSV

VRXLHU Fx

rrJ

FqgxGF ,

,

,,, +⋅

⋅++⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛+⋅= (107)

Page 19: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 19 Version 1.01 01.04.2006

1.13.3 Kraftschlussbeanspruchung Vorderradantrieb µV

VN

VUV F

F

,

,=µ (108)

( )gx

lr

lhGFF

FqGFxrr

JgG

VZLstatVN

HRXLHSH

HR

V

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅−+−−

+⋅++⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⋅+

=1*

,,,.

,,,

,

λµ (109)

Unbeschleunigte Fahrt in der Ebene: x =0; q=0 (109a) Unbeschleunigte Steigungsfahrt: x =0 (109b) Grenzsteigung bei geringer Geschwindigkeit (Vorderradantrieb)

h

Hh

lh

ll

µ

⋅+

⋅≈

1max (109c)

statVN

HRV F

FqG

,,

,+⋅=µ (109c1)

Beschleunigte Fahrt in der Ebene (Vorderachse)

( )⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −⋅+⋅−

≈1*λ

µ

lr

lh

gx

ll

gx

HV (109d)

Page 20: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 20 Version 1.01 01.04.2006

1.13.4 Kraftschlussbeanspruchung Hinterradantrieb µH

HN

HUH F

F

,

,=µ (110)

( )gx

lr

lhGFF

FqGFxrr

JgG

HZLstatHN

VRXLVSV

VR

H

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅−++−

+⋅++⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⋅+

=1*

,,,.

,,,

,

λµ (111)

Unbeschleunigte Fahrt in der Ebene: x =0; q=0 (111a) Unbeschleunigte Steigungsfahrt: x =0 (111b)

Grenzsteigung bei geringer Geschwindigkeit (Hinterradantrieb):

h

Vh

lh

ll

µ

⋅−

⋅≈

1max (111c)

statHN

VRH F

FqG

,,

,+⋅=µ (111c1)

Beschleunigte Fahrt in der Ebene (Hinterachse)

( )⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ −⋅+⋅+

≈1*λ

µ

lr

lh

gx

ll

gx

VH (111d)

1.13.5 Kraftschlussbeanspruchung Allradantrieb µV+µH

Vorderachse

Page 21: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 21 Version 1.01 01.04.2006

( ) ( )

( )gx

lr

lhGFF

Fxrr

JFFFFi

VZLstatVN

VRVSV

VRÜStLR

V

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅−+⋅−−

−⋅⋅

−+++⋅−=

1

1

*,,,,

,,

,

λµ (112)

Hinterachse

( )

( )gx

lr

lhGFF

Fxrr

JFFFFi

HZLstatHN

HRHSH

HRÜStLR

H

⋅⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ⋅−+⋅+−

−⋅⋅

−+++⋅=

1*,,,,

,,

,

λµ (112a)

Sonderfall: Große Steigung --> v klein; x =0

Vorderachse ( ) ( )

statVN

VRStRV F

FFFi

,,

,1 −+⋅−=µ (113)

Hinterachse

( )statHN

HRStRH F

FFFi

,,

,−+⋅=µ (113a)

i Übersetzungsverhältnis

qlh

ll

GF

MM

i VstatHN

R

HR ⋅+=⋅

==αcos

,,, (113b)

Page 22: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 22 Version 1.01 01.04.2006

2 Längsdynamik (Bremsen)

2.1 Bremsvorgang

2.1.1 Bezeichnungen tr Reaktionsdauer tb Betätigungsdauer ta Ansprechdauer tS Schwelldauer tV Vollbremsdauer vA Ausgangsgeschwindigkeit

2.1.2 Bremsarten (StVZO) Verzögerungsbremse (Betriebsbremse) ( x <0) Beharrungsbremse (Motorbremse) ( x =0)

Page 23: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 23 Version 1.01 01.04.2006 Feststellbremse (v=0)

2.1.3 Weg S

2.1.3.1 Weg s1 (Reaktionsweg)

( )arA ttvs +⋅=1 (114) s1 Reaktionsweg [m] vA Ausgangsgeschwindigkeit [m/s]

tr Reaktionszeit [s] ta Ansprechzeit [s]

2.1.3.2 Weg s2 (Weg während Schwelldauer)

22 6 S

vsA txtvs ⋅+⋅= (115)

tS Schwelldauer [s]

vx− maximale Bremsverzögerung während der Schwellzeit [m/s²]

2.1.3.3 Weg s3 (Weg während der Vollbremsung)

223 2 v

vv txtvS ⋅+⋅= (116) oder

vxvs⋅

−=2

22

3 (116b)

v2 Geschwindigkeit bei Beginn Vollbremsung [m/s] = Endgeschwindigkeit nach Schwellzeitende tv Vollbremsdauer [s] av Bremsverzögerung während der Vollbremsung [m/s²]

( ) ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅⋅+⋅+⋅

−= svAs

vA

v

txvtxvx

s 22

23 42

1 (117)

vA Ausgangsgeschwindigkeit [m/s] =vA Reaktionsweg =vA Schwellweg

2.1.3.4 Gesamtanhalteweg s

321 ssss ++= (118) s1 Reaktionsweg [m] s2 Schwellweg [m] s3 Weg während Vollbremsung [m]

22

2422 sv

v

AsarAges tx

avtttvs ⋅+⋅

−⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++⋅= ungefähr null (119)

Page 24: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 24 Version 1.01 01.04.2006 tr Reaktionsdauer [s] ta Ansprechdauer [s] ts Schwelldauer [s]

vA Ausgangsgeschwindigkeit [m/s] av Bremsverzögerung [m/s²]

Zg

vtttvs h

h

AsarAges

µµ

⋅⋅⋅

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++⋅=

22

2

(119a)

z Abbremsung

( )

gxz −

= (119b)

µh Haftbeiwert

2.1.3.5 Minimaler Bremsweg smin

( )max,

2

min 22 v

AsarA x

vtttvs−⋅

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++⋅= (119c)

av,max maximale Bremsverzögerung

max

2

min 22 zgvtttvs h

h

AsarA

µµ

⋅⋅⋅

+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ++⋅= (119d)

Zmax maximale Abbremsung

( )

gxZ max

max−

= (119e)

2.1.4 Zeit t

vsarges ttttt +++= (120) tges Zeit während des gesamten Bremsvorgangs tr Reaktionszeit ta Ansprechzeit ts Schwellzeit tv Vollbremszeit oder

( )v

Asarges x

vtttt−

+++=2

(121)

Page 25: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 25 Version 1.01 01.04.2006

2.1.5 Abbremsung z (DIN 74250)

( )

gxz −

= (122)

oder

GB

GBBz HV =

+= (123)

BV Bremskraft an der Vorderachse [N] BH Bremskraft an der Hinterachse [N] B Gesamtbremskraft [N]

2.1.5.1 Bremsarbeit WB

BBB tPW ⋅= (123a) WB Bremsarbeit [Nm] PB Bremsleistung [W] tB Bremsdauer [s]

2.1.5.2 Bremsleistung PB

( ) vGqfP RB ⋅⋅−= (123b) oder

vGgxfP RB ⋅⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+= λ (123c)

PB Bremsleistung [W] -q Gefälle λ Drehmassenzuschlag (=1, falls nicht angegeben)

2.1.5.3 Bremskraft B

zGB ⋅= (124) oder

HV BBB += (124a) oder

NFB ⋅= µ (124b) oder

xmFFB HNHVNV ⋅=⋅+⋅= ,, µµ (124c) FN Radlast [N] FN,V Radlast Vorderachse [N] FN,H Radlast Hinterachse [N] µV Haftbeiwert Vorderachse [-]

Page 26: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 26 Version 1.01 01.04.2006

µH Haftbeiwert Hinterachse [-] m Masse Fahrzeug [kg] x Bremsverzögerung [m/s²]

VUV FB ,−= ( )

V

VRV r

MB ,−

≈ (125)

HUH FB ,−= ( )

H

HRH r

MB ,−

≈ (126)

BV Bremskraft an der Vorderachse [N] BH Bremskraft an der Hinterachse [N]

B Gesamtbremskraft [N]

2.1.5.4 Haftwertausnutzung ε und εmax

1≤=h

ε 1maxmax ≤=

h

ε (127)

µh Haftbeiwert ideal: ε=1; z=µh εmax Gütegrad

2.1.6 Kraftschlussbeanspruchung

2.1.6.1 Radlast auf der Vorderachse beim Bremsen

zlhGFF statVNVN ⋅⋅+= ,,, oder ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+⋅= z

lh

llGF H

VN , (128)

z Abbremsung

2.1.6.2 Radlast auf der Hinterachse beim Bremsen

zlhGFF statHNHN ⋅⋅−= ,,, oder ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅−⋅= z

lh

llGF V

HN , (129)

z Abbremsung

2.1.7 Bremskraftverteilung

2.1.7.1 Ideale Bremskraftverteilung

zlh

ll

zlh

ll

BB

V

H

idealH

V

⋅−

⋅+=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛ (130)

oder

Page 27: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 27 Version 1.01 01.04.2006

HN

VN

idealH

V

FF

BB

,

,=⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ (131)

oder

zlhGF

zlhGF

BB

statHN

statVN

idealH

V

⋅⋅−

⋅⋅+=⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

,,

,, (132)

Z Abbremsung

2.1.7.2 Reale Bremskraftverteilung

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+⋅=

gx

lh

llGz

lh

llGF VH

VN 1, (133)

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅−⋅=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅−⋅=

gx

lh

llGz

lh

llGF VV

HN , (134)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+

=z

lh

llG

F

H

VUV

,µ (135)

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅−

=z

lh

llG

F

V

HUH

,µ (136)

VNVVU FF ,, ⋅= µ (137)

HNHHU FF ,, ⋅= µ (138)

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅+⋅+⎟⎟

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅−⋅=

gx

lh

ll

gx

lh

ll

gx V

HH

V µµ (139)

2.1.8 Bremskraftverhältnis i

HV

H

BBBi+

= (139a)

*h

V

lh

lli µ⋅−= (139b)

Page 28: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 28 Version 1.01 01.04.2006

Page 29: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 29 Version 1.01 01.04.2006 3 Querdynamik

3.1 Seitenkräfte und Rückstellmomente

3.1.1 Rückstellmoment MSR infolge Reifennachlauf

SRSR FnM ⋅= (140) FS Seitenkraft nR Raddrehzahl MSR Rückstellmoment

3.1.2 Seitenkraft bei Kurvenfahrt

yS mF α⋅= (140b)

RvmFS

2

⋅= (140c)

υ⋅⋅= vmFS (140d)

αy Seitenbeschleunigung [m/s²] R Bahnradius [m] v Fahrgeschwindigkeit [m/s] v (Nü) Bahnwinkelgeschwindigkeit [1/s]

3.1.3 Seitenbeschleunigung αy

Rv

y

2

=α (140e)

R Bahnradius [m] v Fahrgeschwindigkeit [m/s]

3.1.4 Seitenkräfte u. Rückstellmomente durch Radsturz

γα ,, SSS FFF += (141) FSα Seitenkraft infolge Schräglauf FSγ Seitenkraft infolge Sturz

3.1.5 Überlagerung von Seiten und Umfangskräften

N

SU

FFF 22

max

+≥µ (142) oder

22max querlängs µµµ +≥ (143)

Page 30: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 30 Version 1.01 01.04.2006

3.1.6 Einspurmodell Vereinfachungen - keine Längskräfte - Schwerpunkthöhe =0 - keine Radlaständerung von innen zu außen bei Kurvenfahrt - 2 Räder einer Achse werden zu einem Rad in der Mitte zusammengefasst

v Schwerpunktgeschwindigkeit [m/s] Ψ Gierwinkel ψ. Giergeschwindigkeit β Schwimmwinkel ν (Nü) Bahnwinkel

3.1.6.1 Gierwinkel Ψ

υβψ += (144)

3.1.6.2 Schwimmwinkeländerung

vv

vl αδψβ =+⋅

−=eVorderachsfür (145)

HH

vl αψβ =⋅

+=eHinterachsfür (146)

3.1.7 Stationäre Kreisfahrt (v=const, R=const)

3.1.7.1 Seitenkraft an der Vorderachse

ll

RvmF H

VS ⋅⋅

=2

, (147) l

lFF HSVS ⋅=, (147a)

3.1.7.2 Seitenkraft an der Hinterachse

ll

RvmF V

HS ⋅⋅

=2

, (148) llFF V

SHS ⋅=, (148a)

3.1.8 Ackermannwinkel δA

Ackermannbedingung: αV=αH=0 (Schräglaufwinkel=0)

22tan

H

AlR

l−

=δ (149)

αV Schräglaufwinkel an der Vorderachse αH Schräglaufwinkel an der Hinterachse

Page 31: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 31 Version 1.01 01.04.2006 3.1.9 Schräglaufwinkel Vorderachse

VR

HV Cl

lRvm

,

2 1⋅⋅

⋅=α (149a)

3.1.9.1 Schräglaufwinkel Vorderachse (Einspurmodell)

δψβα +⋅

−=vlV

V

.

(149b)

3.1.10 Schräglaufwinkel Hinterachse

HR

VH Cl

lRvm

,

2 1⋅⋅

⋅=α (149c)

3.1.10.1 Schräglaufwinkel Hinterachse (Einspurmodell)

vlV

H⋅

+=.ψβα (149d)

3.1.11 Schwimmwinkel unter Ackermannbedingungen βA

ll

Rl H

AH

A ⋅≈≈ δβ (150)

3.1.12 Eigenlenkverhalten nach Olley (1936) ( ) HVHV αααα >→>− 0 Untersteuernd (151a) ( ) HVHV αααα =→=− 0 Neutral (151b) ( ) HVHV αααα <→<− 0 Übersteuernd (151c)

Page 32: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 32 Version 1.01 01.04.2006

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⋅⋅−⋅

⋅⋅=−HRVR

VRVHRHHV CC

ClCllm

Rv

,,

,,2

αα (152)

3.1.13 Lenkraddrehung δH

δδ ⋅= SH i (153) δH Lenkraddrehung (Lenkwinkel am Lenkrad) δ Raddrehung (Lenkwinkel am Rad) iS Übersetzung Lenkgetriebe

3.2 Radaufhängungen

Page 33: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 33 Version 1.01 01.04.2006 3.2.1 Lenker und Achsen

Page 34: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 34 Version 1.01 01.04.2006 4 Stichwortverzeichnis

A

Abbremsung................................. 14, 23, 24, 25, 26 Abrollumfang....................................................... 15 Achsabstand ......................................................... 17 Ackermannwinkel ................................................ 30 Allradantrieb .................................................. 17, 20 Ansprechdauer ............................................... 22, 23 Ansprechzeit .................................................. 22, 24 Anströmwinkel....................................................... 6 Antriebsleistung ..................................................... 7 Antriebsmoment Hinterachse............................... 17 Antriebsmoment Vorderachse.............................. 17 Antriebsmomente ................................................. 17

B

Bahnradius ........................................................... 29 Beharrungsbremse................................................ 22 Beschleunigungsfähigkeit .................................... 14 Beschleunigungswiderstand......................... 4, 7, 12 Betätigungsdauer.................................................. 22 Bremsarbeit .......................................................... 24 Bremskraft............................................................ 25 Bremskraftverhältnis............................................ 27 Bremskraftverteilung ........................................... 26 Bremsleistung ...................................................... 24 Bremsverzögerung ................................... 22, 23, 25

C

cw-Wert................................................................... 4

D

Direkter Gang....................................................... 11 Drehmassen.......................................................... 15 Drehmassenzuschlagsfaktor............................. 7, 14 Drehmomentwandler........................................ 9, 10 Drehzahlverhältnis ............................................... 10 Drehzahlwandler .................................................... 9 Dynamischer Reifenhalbmesser........................... 11

E

Einspurmodell ...................................................... 30

F

Fahrgeschwindigkeit .............................................. 4 Fahrgrenzen.......................................................... 14 Fahrleistungen...................................................... 12 Fahrwiderstände (Diagramm) ................................ 5 Feststellbremse..................................................... 22 Frontmotor (laengs).............................................. 15

Frontmotor (quer) ................................................ 15

G

Gegenwind ............................................................. 6 Geometrische Getriebestufung....................... 11, 12 Gesamtachslast..................................................... 16 Gesamtbremskraft .......................................... 24, 25 Gesamtübersetzung .............................................. 11 Gesamtwiderstand.................................................. 7 Getriebe Stufung .................................................. 12 Getriebeauslegung................................................ 10 Gierwinkel ........................................................... 30 Gleitbeiwert ......................................................... 15

H

Haftbeiwert ...............................................14, 23, 25 Haftwertausnutzung ............................................. 25 Hinterachsradlast ................................................. 16 Hubvolumen........................................................... 8

I

Ideale Bremskraftverteilung................................. 26 Innere Leistung ...................................................... 8

K

Kennungswandler .................................................. 8 Kraftschlussbeanspruchung ........................... 17, 25 Kraftschlussbeanspruchung Hinterradantrieb ...... 20 Kraftschlussbeanspruchung Vorderradantrieb ..... 19

L

Längsdynamik...................................................... 22 Lenker und Achsen .............................................. 33 Lenkraddrehung ................................................... 32 Lenkwinkel am Lenkrad ...................................... 32 Lenkwinkel am Rad ............................................. 32 Luftauftrieb .......................................................... 16 Luftauftriebsbeiwert............................................. 16 Luftwiderstand ........................................4, 6, 12, 18 Luftwiderstandsbeiwert.......................................... 4

M

Maximale Steigfähigkeit ...................................... 13 Mechanischer Wirkungsgrad ................................. 8 Motorbremse........................................................ 22 Motordrehzahl.................................................. 9, 11 Motorleistung......................................................... 8 Motormoment .................................................... 8, 9

Page 35: FormelsammlungKFZ Version 1.01

Kraftfahrzeuge 1/2 Formelsammlung Seite 35 Version 1.01 01.04.2006 O

Olley..................................................................... 31

P

Progressive Getriebestufung .......................... 11, 12

Q

Querdynamik........................................................ 29

R

Radaufhängungen................................................. 32 Raddrehzahl ............................................... 9, 11, 29 Radlast ........................................... 4, 14, 15, 25, 26 Radleistung .................................................. 7, 8, 12 Radleistungsbedarf............................................... 13 Radmoment ........................................................ 7, 9 Radsturz ............................................................... 29 Reaktionsdauer............................................... 22, 23 Reaktionsweg................................................. 22, 23 Reaktionszeit.................................................. 22, 24 Reale Bremskraftverteilung ................................. 26 Reibleistung ........................................................... 8 Reifennachlauf ..................................................... 29 Resultierende Anströmgeschwindigkeit................. 6 Rollwiderstand ................................................. 4, 12 Rollwiderstandsbeiwert.......................................... 4 Rückenwind ........................................................... 6 Rückstellmoment ................................................. 29

S

Schlupf ................................................. 9, 14, 15, 18 Schräganströmung.................................................. 6 Schräglauf ............................................................ 29 Schräglaufsteifigkeit .............................................. 4 Schräglaufwinkel ....................................... 4, 30, 31 Schwelldauer.................................................. 22, 23 Schwellweg .......................................................... 23 Schwellzeit ..................................................... 22, 24 Schwimmwinkeländerung.................................... 30 Seitenbeschleunigung........................................... 29 Seitenführungskraft ................................................ 4 Seitenwind.............................................................. 6 Stationäre Kreisfahrt ............................................ 30

Statische Hinterachslast ....................................... 17 Steigfähigkeit ....................................................... 13 Steigung ........................................................... 6, 13 Steigungswiderstand ...............................4, 6, 12, 13 Steigungswinkel................................................... 17 Stirnfläche.............................................................. 4 Sturz..................................................................... 29

T

Trägheitsmoment ................................................. 15

Ü

Übersetzung ........................................................... 9 Übersetzung iK ..................................................... 10 Übersetzung Lenkgetriebe ................................... 32 Übersetzungsverhältnis ........................................ 21 Übersetzungsverhältnis i ...................................... 10

U

Uebersteuerung .................................................... 31 Umfangskraft ................................................. 14, 15 Umfangskräfte ..................................................... 18 Unbeschleunigte Fahrt in der Ebene .............. 19, 20 Unbeschleunigte Steigungsfahrt .................... 19, 20 Untersteuerung..................................................... 31

V

Verlustleistung ................................................. 9, 10 Verzögerungsbremse............................................ 22 Vollbremsdauer.................................................... 22 Vollbremszeit....................................................... 24 Vorderachslast ............................................... 16, 17

W

Windgeschwindigkeit ............................................ 6 Wirkungsgrad Drehmomentwandler.................... 10 Wirkungsgrad ηK.................................................... 9

Z

Zugkraft ......................................................7, 12, 13 Zugkraftbedarf ............................................... 12, 17