Zusammenfassung mögliche Prüfungsfragen mit Lösung Fzgt II PDF

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Zusammenfassung sämtlicher möglicher Prüfungsfragen mit Lösungen. Enthält auch alle Übungsaufgaben aus dem SS2019...

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Zusammenfassung mögl. Prüfungsfragen Fahrzeugtechnik II 6. Fahrwerk Aus welchen Komponenten besteht das Fahrwerk? Radaufhängung, Federn, Dämpfer, Räder, Reifen

6.1 Einführung Was ist die Aufgabe der Radaufhängung?  Verbindet die Räder mit dem Fahrzeugaufbau  Übertragung von Radlasten, Antriebs- und Bremskräften sowie Seitenführungskräfte Was ist die Achskinematik? Rein geometrische Betrachtung der Radbewegung abhängig vom Federweg Was ist die Elastokinematik? Radbewegung unter Wirkung von Seitenführungs- und Umfangskräften Wovon hängen Fahrverhalten (Fahrsicherheit) und Fahrkomfort ab?  Geometrie und Elastizitäten der Radaufhängung  Federung und Dämpfung  Rad und Reifen Was wird bei der Auslegung der Federn und Dämpfer berücksichtigt? Aufbaubeschleunigung möglichst klein  Fahrkomfort Radlastschwankung möglichst klein  Fahrsicherheit  Zielkonflikt! Wie müssen Dämpfer eingestellt werden, um große Fahrsicherheit bzw. hohen Fahrkomfort zu gewährleisten? Fahrsicherheit  harte Dämpfer Fahrkomfort  weiche Dämpfer Skizziere die Seitenführungskraft in Abhängigkeit vom Schräglaufwinkel.

6.2 Achskinematik Nenne die achskinematischen Grundgrößen und beschreiben Sie diese durch eine Skizze und eine kurze schriftliche Erläuterung.

Wie sollte sich die Spurweite bei Einfederung verändern und warum? Die Änderung der Spurweite sollte klein sein. Eine Spurweitenänderung hat eine Querbewegung der Reifen zur Folge. Dies ist ungünstig für den Geradeauslauf bei Unebenheiten, den Radwiderstand und den Reifenverschleiß.

Skizzieren Sie die Spurweitenänderung bei gleichseitiger Ein- bzw. Ausfederung.

Zeichnen Sie die Verläufe der Seitenkraft über dem Schräglaufwinkel für positiven, negativen und 0° Sturz.

Welche Vorteile bringt ein negativer Sturz? Negativer Sturz erhöht die übertragbaren Seitenführungskräfte Welche Grundeinstellung der Vorspur des Vorderrades wird bei Fahrzeugen mit Heckantrieb üblicherweise gewählt? Bei Heckantrieb an Vorderachse nur Kräfte entgegen der Fahrtrichtung  resultierendes Moment dreht Rad in Nachspur  deshalb Grundeinstellung in Vorspur, damit Winkel im Betrieb möglichst klein wird

Wozu dient ein konstruktiver Nachlauf? Stabiler Geradeauslauf und rückdrehendes Lenkmoment  dreht Rad nach Kurve gerade Was sind die wichtigsten beiden Nachteile eines großen konstruktiven Nachlaufs? Erläutern Sie diese kurz.  Entstehen durch Bodenunebenheiten Seitenkräfte, so entstehen Momente an Lenkung  Bei festgehaltener Lenkung im Seitenwind (Reaktionszeit!) entstehende Seitenkräfte erzeugen ein Moment, das die Räder so einschlägt, dass Kursabweichung vergrößert wird. Erklären Sie anhand einer Skizze, wie das Rückstellmoment entsteht. (mit Formel)

Wie soll sich der Vorspurwinkel bei Kurvenfahrt verhalten? Vorspur an Vorderachse führt zu Übersteuern  nur für Sportfahrzeuge Vorspur an Hinterachse führt zu Untersteuern  Ziel für Pkw eher Vorspur an HA (stabil) Wieso führt Vorspur an Vorderachse bei Kurvenfahrt zu Übersteuern? Radlast steigt an kurvenäußerem Rad und sinkt an kurveninnere Anstieg der Seitenführungskraft an kurvenäußerem Rad als ein A am kurveninneren Rad

m skraft

Neben dem konstruktiven Nachlauf gibt es einen weiteren Nachlauf. Wie heißt dieser Nachlauf und wodurch entsteht er? Der Reifennachlauf entsteht durch die dreieckförmige Auslenkung der Gummielemente im Latsch. Dadurch greift die Seitenkraft S hinter der Radmitte an.

In welcher Situation ist ein negativer Lenkrollhalbmesser vorteilhaft? Erläutern Sie die Wirkung anhand einer Skizze. Ein negativer Lenkrollhalbmesser ist vorteilhaft, wenn ungleiche Bremskräfte links und rechts angreifen (z.B. wenn ein Rad auf Eis ist). Diese würden das Fahrzeug infolge des entstehenden Störmoments verdrehen, wodurch es zu einer Kursabweichung kommen würde.

Stellen Sie ein Momentengleichgewicht für diese Situation auf, so dass die Größe des Lenkrollhalbmessers optimal gewählt wurde. −F xTB∗st +F yT∗s F =0 M CM= 2 Wie sollte der Lenkrollhalbmesser gewählt werden, wenn er konstruktiv bedingt nur positiv sein kann?

Möglichst klein Nennen Sie zwei Gründe, warum Spurweitenänderungen beim Einfedern bei Geradeausfahrt klein sein sollten.  Spurweitenänderungen erzeugen Schräglaufwinkel und damit Seitenkräfte, die die Geradeausfahrt beeinträchtigen können  Erhöhter Reifenverschleiß und damit erhöhter Rollwiderstand Welche beiden Definitionen des Sturzes gibt es? Erläutern Sie die Definitionen, machen Sie hierzu entsprechende Skizzen und erklären Sie auch die Vorzeichendefinition.

6.3 Räder und Reifen Was sind die vier Grundbestandteile eines Reifens? Gewebeunterbau (Karkasse), Reifenfuß mit Drahtkern, Seitenwandgummi, Laufstreifen mit Profil Welche beiden Reifenbauarten gibt es? Diagonalreifen und Radialreifen Welche Bauart wird bei heutigen PKW verwendet? Radialreifen Was sind die Vorteile eines Radial-Gürtel-Reifens?  Kleinerer Rollwiderstand  weniger Verschleiß  Gleichmäßige Flächenpressung zwischen Reifen und Fahrbahn Wo werden Diagonalreifen heute noch eingesetzt? Noträder von Pkws und Landwirtschaftliche Fahrzeuge Beschrifte den Aufbau eines Diagonalreifens.

Beschrifte den Aufbau eines Radialreifens.

Nennen Sie die beiden Konstruktionsmerkmale, durch die sich im Wesentlichen Radialreifen und Diagonalreifen unterscheiden. Beschreiben Sie die Unterschiede. Radialreifen: radialer Unterbau mit Gürtel Diagonalreifen: diagonal gekreuzte Cordlagen Welche Bedeutung haben die 6 Größen in der Bezeichnung eines Reifens?

Welchen Einfluss hat ein großes/kleines H/B Verhältnis eines Reifens auf das Fahrverhalten: Groß: schmalere Lauffläche, besser bei Nässe, günstig für Komfort Klein: breitere Lauffläche, besser bei Trockenheit, ermöglicht größere Bremsscheiben Warum gelten die klassischen Reibgesetze nicht mehr? Aufgrund der viskoelastischen Eigenschaften des Gummis. Das Gummi des Reifens wird beim Durchlauf durch die Kontaktzone ständig deformiert. Das Gummi erfährt dabei Dehnungen und Normalspannungen. Diese Deformationen sind verlustbehaftet. Wie zeigt sich dieser Energieverlust in einem SpannungsDehnungsdiagramm? Zeichnen Sie hierzu eine Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen Dehnung und Spannung angibt.

Die Materialeigenschaften von Gummi können in einem Diagramm „Imaginärteil über Realteil“ dargestellt werden. Erläutern Sie in einem derartigen Diagramm die Größen: komplexer E-Modul, Speichermodul, Verlustmodul, Verlustwinkel

Wenn bei gleichen elastischen Eigenschaften die Dämpfung erhöht wird, dann erhöhen sich der Verlustmodul, der Verlustwinkel und der komplexe Modul. Verlustmodul  Dämpfung Speichermodul  Federung/Elastizität Nennen Sie 4 Anteile der Gummireibung, die bei der Kraftübertragung vom Reifen auf die Fahrbahn eine Rolle spielen. Adhäsionsreibung, Hysteresereibung, Viskosereibung, Kohäsionsreibung Welche dieser 4 Anteile der Gummireibung spielen für den Gesamtreibungskoeffizienten eine Rolle und welche sind vernachlässigbar. Adhäsionsreibung und Hysteresereibung wichtig Viskosereibung und Kohäsionsreibung vernachlässigbar Skizziere die Reibungsbeiwerte nach der Reibungstheorie von Kummer und Meyer über der Gleitgeschwindigkeit.

Wie ändern sich der Speichermodul und der Verlustmodul über der Anregungsfrequenz? Zeichnen Sie die beiden Kurvenverläufe in folgendes Diagramm und beschriften Sie die Kennlinie. Skizzieren Sie außerdem den Verlauf des Verlustmoduls für eine erhöhte Temperatur.

Wovon sind der Speichermodul und der Verlustmodul abhängig? Temperatur, Erregerfrequenz In welche 4 Bereiche kann die Textur der Fahrbahnoberfläche eingeteilt werden (Name und Wellenlängen)

Welche dieser 4 Texturen sind notwendig, welche sind unerwünscht? Notwendig: Mikro- und Makrotextur Unerwünscht: Megatextur und Unebenheit Begründen Sie warum die oben genannten notwendigen Texturen erforderlich sind! Mikrotextur für Haftung erforderlich (Durchdringen des Restwasserfilms) Makrotextur für Entwässerung erforderlich (Verdrängen großer Wassermengen) Aus welchen fünf Teilen ist ein Radialreifen grundsätzlich aufgebaut? (Innenseele), Laufstreifen, Gewebeunterbau (Karkasse), Gürtel, Reifenfuß (Wulst), Seitenwandgummi Erklären Sie anhand einer Skizze, was man unter dem „Zenitwinkel“ eines Reifens versteht. Reifen in Diagonalbauart haben symmetrisch gekreuzte Cordlagen, in der Skizze ist der Zenitwinkel eingetragen.

Was impliziert ein kleiner Zenitwinkel hinsichtlich Seitenkräfte und Rollwiderstand? Seitenkräfte steigen an, der Rollwiderstand nimmt ab. Wie groß ist der Zenitwinkel bei Pkw und bei Rennfahrzeugen? (unterschiedlich) Pkw: 30-40° Rennfahrzeuge: 25-30° Nennen Sie die zwei wichtigsten Arten von Reibung zwischen Reifen und Fahrbahn. Erklären Sie wie diese entstehen. Adhäsionsreibung: entsteht durch zwischenmolekulare Kräfte zwischen Reifen und Fahrbahn Hysteresereibung: entsteht durch die Gummiverformung beim Gleiten des Gummis über die Rauheitsspritzen der Fahrbahn

Wovon hängt die Adhäsionsreibung ab?  Effektive Berührfläche  Chemische Zusammensetzung beider Oberflächen  Oberflächenstrukturen  Flächenpressung  Temperatur  Anregungsfrequenz bzw. Gleitgeschwindigkeit Wovon hängt die Hysteresereibung ab?  Verformtes Gummivolumen  Gummimischung (weich + hohe Dämpfung)  Oberflächenstrukturen  Flächenpressung  Temperatur  Anregungsfrequenz bzw. Gleitgeschwindigkeit Auf welche Reibungsart wirkt sich eine Erhöhung der Makrorauheit negativ aus? Begründen Sie ihre Antwort. Die Adhäsionsreibung sinkt, da die effektive Kontaktfläche abnimmt und damit die Anzahl der Bindungen zwischen Gummi und Fahrbahn abnimmt. Wie lautet die Formel für den Reifendruck in Abhängigkeit der Radlast und der Latschfläche?

Skizziere die Flächenpressung für ein stehendes und drehendes Rad.

Zeichnen Sie folgende Verläufe in das Diagramm ein:

   

Örtliche Haft- und Gleitgrenze Schubspannung für freirollendes Rad Schubspannung für leicht gebremstes Rad Schubspannung für stark gebremstes Rad

Nach welcher Formel kann man die Gleitgrenze und die Haftgrenze berechnen? Haftgrenze: Haftbeiwert * vertikale Flächenpressung ( μad ∗p vert ) Gleitgrenze: Gleitbeiwert * vertikale Flächenpressung ( μsl∗p vert ) Wie kann man die Umfangskraft (Bremskraft) aus dem Schubspannungsverlauf in obigem Bild berechnen? Es ist ausreichend, den Rechenweg zu beschreiben. Die Bremskraft errechnet sich durch Integration der Schubspannungen über die Latschlänge Welche zwei Arten von Schlupf gibt es? Nennen Sie jeweils die Ursache für das Auftreten. Formänderungsschlupf: Verformung der Gummielemente zwischen Kontaktfläche ReifenFahrbahn und Felge Gleitschlupf: echtes Gleiten zwischen Gummi und Fahrbahn

Wie ist der Zusammenhang zwischen Seitenkraft FyT und Reifenrückstellmoment MyT? Geben Sie hierzu eine Formel an. Zeichnen Sie den Verlauf beider Größen über dem Schräglaufwinkel ein.

Nach der Kamm Lschen Reibungstheorie sind die maximal übertragbaren Umfangs- und Seitenkräfte durch eine Beziehung begrenzt. Geben Sie die Formel für diese Beziehung an. Tragen Sie für den Fall eines maximal übertragbaren Kraftbeiwert μh =1 und einer Vertikallast von 4000 N die größtmögliche Kraftresultierende als Hüllkurve in das folgende Diagramm ein. Zeichnen Sie beispielhaft eine Kennlinie für einen kleinen Schräglaufwinkel (1°) und eine Kennlinie für einen großen Schräglaufwinkel (8°) ein. Beschriften Sie die Achsen und benennen Sie die Kurven.

Warum weichen die tatsächlichen Hüllkurven von einem wahren Kreis ab? Da es in der Realität unterschiedliche Reibwerte für Längs- und Querrichtung gibt. Skizzieren Sie den Verlauf der Verlustleistung am Reifen P über der Umfangskraft UF bei konstanter Radlast und Fahrgeschwindigkeit. Kennzeichnen Sie die wichtigen Grenzen, Betriebszustände und -bereiche. In welchem Betriebspunkt befindet sich ein Rad, wenn es sich im nicht angetriebenen Zustand (Antriebsmoment M = 0 Nm) befindet? Kennzeichnen Sie diesen Punkt. Wie kann die Verlustleistung in diesem Punkt berechnet werden?

Wie ist der Schlupf definiert?

v (¿ ¿ Wheel , C−v V ) vV s Wheel=¿ Skizziere alle Kräfte und Momente eines angetriebenen Rads zur Ermittlung der Verlustleistung.

Wie lautet die allgemeine Formel für die Verlustleistung? ∆ P=( F R∗( 1+s wheel ) +F xTS∗swheel) ∗v V

6.4 Radaufhängungen Wie viele Freiheitsgrade haben die abgebildeten Gelenke?

6.4.1 Starrachsen Was sind die Vorteile von Starrachsen? Einfach, billig Welche unterschiedlichen Möglichkeiten gibt es, eine Starrachse in Fahrtrichtung zu führen? Worin liegt der grundlegende konstruktive Unterschied? Blattfeder: Federung, Aufnahme von Querkräften Längslenker mit Schraubenfeder: vertikal steif (gelenkig gelagert), in Querrichtung biegeweich. Federung von Achsführung getrennt Nennen Sie 5 negative Effekte mit den jeweiligen Ursachen, die bei einer Starrachse in bestimmten Fahrsituationen auftreten können.  S-Verformung  Verformung der Blattfeder beim Bremsen und Antreiben  Schlechtes Ansprechen von Feder und Dämpfer  Reibung bei mehrlagigen Blattfedern  Rollsteuern  Lenkeffekte bei ungleichseitigem Einfedern  dyn. Radlasten  Große ungefederte Masse  Trampelschwingungen  gegenseitige Beeinflussung der Räder Erläutern Sie das Rollsteuern anhand einer Skizze.

Kurvenäußeres Rad federt ein

Wie lässt sich ein vorhandenes Rolluntersteuerverhalten bei einer Starrachse mit Längslenkern abschwächen, indem die Wirkung der auftretenden Reifenseitenkräfte in Verbindung mit den zugehörigen Abstützkräften an der Karosserie für die Kompensation genutzt wird? Nennen Sie das wesentliche Konstruktionselement. Erläutern Sie den Effekt anhand einer Skizze der Achse, in der auch die Kräfte und Momente eingezeichnet sind. Durch Seitenkraftsteuern kann übersteuerndes Verhalten erzeugt werden, das dem Rollsteuern entgegenwirkt

Was kann passieren, wenn die Achse mit Panhardstab einfedert? Durch welches Konstruktionselement kann dieses Verhalten vermieden werden? Erläutern Sie das anhand einer Skizze. Die Achse kann versetzen. Für Abhilfe kann ein Wattgestänge sorgen.

Was ist der Unterschied zwischen einer Starrachse und einer Einzelradaufhängung in Bezug auf Biegemomente, die durch Seitenführungskräfte entstehen? Welche Komponenten am Fahrzeug werden durch diese Biegemomente unterschiedlich belastet bzw. entlastet? Starrachse: Biegemoment im Achsrohr  Karosserie entlastet Einzelradaufhängung: Biegemoment über Karosserie  Aufhängepunkte belastet Wenn die Seitenkräfte seitlich versetzt gegenüber der Karosserie abgestützt werden, kann ein negatives Fahrverhalten entstehen. Nennen Sie diesen Steuereffekt und eine Möglichkeit diesen Einfluss zu minimieren. Seitenkraftsteuern – Reduktion des seitlichen Versatzes (Abstand Panhardstab zu Achse)

6.4.2 Verbundlenkerachsen Skizzieren Sie eine Verbundlenkerachse und benennen Sie die beiden wichtigsten konstruktiven Elemente. Wie verhalten sich die Elemente hinsichtlich Biegung und Torsion? Warum ist das jeweilige Verhalten nötig?

Die Koppel ist torsionsweich, um wechselseitiges Einfedern zu ermöglichen. Die Längslenker sind biegesteif, um die Seitenkräfte möglichst ohne Verformung in die Lagerung zu übertragen. Welches Problem von Verbundlenkerachsen tritt bei Kurvenfahrt auf und was ist hierfür die Ursache? Was ist die Folge dieses unerwünschten Verhaltens? Erläutern Sie dieses Problem mit Hilfe einer Skizze aus a). Schrägstellung der Achse infolge der Seitenkräfte, diese bewirken Drehmoment (FyT,R + FyT,L) ∙ b, Drehmoment verdreht Achse im Uhrzeigersinn. Ursache: Relativ großer Hebelarm der Seitenkräfte (b) und relativ weiche Gummilager. Folge: Seitenkraftübersteuern. Erläutern Sie kurz 3 Wege, dem Problem entgegen zu wirken.  Breite Abstützbasis (a)  Kurze Lenkerlänge (b)  Wattgestänge oder Panhardstab  Harte Gummilager 6.4.3 Einzelradaufhängung Woraus besteht prinzipiell eine Einzelradaufhängung?  Radträger  Lenker  Zugstrebe  Spurstange  Feder und Dämpfer Was ist die Aufgabe des Radträgers?  Bestimmt Radstellung  Trägt Bremsankerplatte  Ist Koppel einer räumlichen Gelenkkette

Beschriften Sie die folgende Skizze.

Welche Arten von Einzelradaufhängungen gibt es? Längslenkerachse, Pendelachse, Schräglenkerachse, Doppelquerlenkerachse, McPhersonFederbeinachsen, Mehrlenkerachsen Wo könnte eine Längslenkerachse verwendet werden? Einsatz z.B. als Hinterachse bei Frontantrieb Was sind die positiven Eigenschaften einer Längslenkerachse?  leicht  keine gegenseitige Beeinflussung der Räder  wirkt Bremstauchen entgegen (vorne einfedern und hinten ausfedern)  verringert ausfedern an Hinterachse Was sind die beiden Nachteile der Längslenkerachse?  Einfedern/Ausfedern immer senkrecht zur Karosserie  verursacht positiven Sturz bei Kurvenfahrt  Verlust an Seitenkraft  Tendenz zu Übersteuern  Seitenkraft dreht kurvenäußeres Rad in Nachspur  Tendenz zu Übersteuern Bei welchen Fahrzeugen kann eine Längslenkerachse eingesetzt werden? Als Hinterachse bei Frontmotor mit Frontantrieb, da diese Fahrzeuge zu Untersteuern tendieren und somit die Nachteile kompensiert werden können Was sind die beiden wichtigsten Nachteile einer Pendelachse?  Große Sturz-/ und Spuränderungen  Aufstützeffekt bei Kurvenfahrt  positiver Sturzwinkel am kurvenäußeren Rad  Seitenkraftverlust

Benennen Sie die 3 abgebildeten Achsen.

a) Längslenkerachse b) Schräglenkerachse c) Pendelachse Wie viele Gelenke werden für eine Pendelachse benötigt? Ein Gelenk Wie viele Gelenke werden für eine Schräglenkerachse benötigt? Zwei Gelenke Wie groß ist die Pendellänge einer Pendelachse maximal? Halbe Spurweite Skizzieren Sie den Aufbau einer Schräglenkerachse in Draufsicht und Ansicht von Hinten. Kennzeichnen Sie den Dachwinkel R und den Pfeilungswinkel S. Konstruieren Sie den Momentanpol (für das Wanken) und das Momentanzentrum der gesamten Hinterachse.

Um die Sturzänderungen beim Einfedern klein zu halten muss welcher der unter b) genannten Winkel verändert werden? Muss der betreffende Winkel betragsmäßig vergrößert oder verkleinert werden? Der Pfeilungswinkel muss betragsmäßig verkleinert werden.  virtuelle Pendellänge wird größer Wie heißt die virtuelle Achse, die man erhält, wenn man die Momentanzentren der Vorder- und Hinterachse verbindet? Rollachse Welches Verhalten des Fahrzeugs beeinflusst man, wenn man diese Achse hochlegt? Das Wankverhalten, das Fahrzeug wankt bei Kurvenfahrt weniger

Wie muss der Momentanpol liegen, um eine kleine Spurweitenänderung zu erhalten? möglichst niedrig  Dachwinkel groß (und positiv) möglichst große Pendellänge  Pfeilungswinkel klein Welchen Nachteil hat es, wenn der Momentanpol sehr niedrig ist (auf der Straße liegt)? Wenn Momentanpol auf der Straße, dann liegt auch Momentanzentrum auf der Straße  sehr starkes Wanken, da dann Rollachse tief liegt und somit großer Hebelarm bei Kurvenfahrt Wie muss das Nickzentrum liegen, wenn man ein geringes Bremstauchen haben möchte? Nickdrehachse muss hoch liegen (nahe an CM) Auf der Grundlage welcher Achse wurde die Raumlenker-Hinterachse weiterentwickelt? Die Raumlenkerachse ist eine Weiterentwicklung der Doppelquelenkerachse Wie viele Lenker weißt eine Raumlenkerachse auf? 5 Eine Raumlenker-Hinterachse ist üblicherweise an einem Fahrschemel montiert, Welche beiden wichtigen Vorteile hat ein derartiger Fahrschemel? Vorteil 1: Durch zusätzliche Gummilager zwischen Fahrschemel und Karosserie können Geräusche und Schwingungen besser isoliert werden. Vorteil 2: Komplette Achse kann als Baugruppe vormontiert werden. Welche wichtige Fahrzeugkomponente ist bei einem Fahrzeug mit Heckantrieb außerdem am Fahrschemel montiert? Das Treibachsdifferential wird auch am Fahrschemel montiert. Warum ist beim Doppelquerlenker der obere Lenker in der Regel kürzer als der untere? Um einen negativen Sturz zu erhaltennegativer Sturz gut bei Kurvenfahrt Welche Gelenke müssen in die Doppelquerlenkerachse eingebaut werden, wenn die Achse lenkbar sein so...