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Fahrwerk

 

Jonas erste Achsvermessung (1)


Lernfeld 10 Fahrwerk und Bremse

zu Teil 2

...das Fahrwerk ändern

Ein fiktiver Kfz-Azubi im 3. Ausbildungsjahr, wir nennen ihn Jonas, möchte seinen Golf tieferlegen und Breitreifen montieren. Wie er sagt: „ein härteres Fahrwerk einbauen“. Sein Geselle rät ihm darauf hin auch zu einer Achsvermessung.

Wenn Jonas vom Fahrwerk spricht, denkt er dabei an andere kürzere und sportlicher ausgelegte Federn.

Einige Grundlagen

Das Gesamtsystem Fahrwerk besteht allerdings aus den Radaufhängungen, Achsen und der Bereifung.

Das Fahrwerk stellt die Verbindung des Fahrzeuges zur Straße dar. Sowohl Kraft als auch Antriebsmoment werden über das Fahrwerk auf die Straße übertragen.

Ebenso müssen alle Seitenführungskräfte bei Kurvenfahrten über das Fahrwerk aufgenommen werden.

Golf V 4Motion Mehrlenker Hinterachse

Eine moderne Achse besitzt viele Radführungselemente


Das Fahrwerk ist also einer enormen Anzahl von unterschiedlich wirkenden Kräften und Momenten ausgesetzt. Es muss sicher gestellt sein, das über die Reifenaufstandsflächen all diese Kräfte und Momente optimal übertragen werden können. Zunehmende Leistung der Fahrzeuge und der gestiegene Anspruch an das Design, den Fahrkomfort wie auch an die Fahrsicherheit führen zu einem deutlichen Anstieg der Anforderungen an moderne Fahrwerke.

Radstellungsgrößen

Die Eigenschaften eines Fahrwerkes werden durch die Radstellungen realisiert. Die Radstellung beschreibt die geometrische Lage des Rades zur Karosserie und zur Fahrbahn. Diese Lage wird durch unterschiedliche geometrische Größen ermittelt. Ein Teil dieser Größen kann im Verlauf der Achsvermessung direkt ermittelt werden. Andere ergeben sich durch die kinematischen Zusammenhänge bei Lenkbewegungen. Die Radstellung ist von maßgebender Bedeutung für den einwandfreien Geradeauslauf, für eine gute Haftung der Reifen bei Kurvenfahrt und für den Reifenverschleiß

Die Radstellung wird bestimmt durch:

  • Radstand
  • Spurweite
  • Spur
  • Sturz
  • Spreizung
  • Nachlauf
  • Lenkrollhalbmesser
  • Spurdifferenzwinkel

Wann Achsvermessung?

Wenn Jonas also seinen Golf tieferlegt, dann verändert er auch seine Radstellungen und somit die Eigenschaften seines Fahrzeugs. Deshalb riet ihm sein Geselle wohl auch zur Achsvermessung (Anmerkung: Was sich alles verändern kann, können Sie im Kasten unten nachlesen). Es gibt natürlich noch weitere Gründe, die eine Achsvermessung sinnvoll erscheinen lassen. Wenn beim Räderwechsel in der Werkstatt übermäßig einseitiger Reifenverschleiß festgestellt wird, sollte ebenfalls die Ursache lokalisiert werden und die Achsvermessung durchgeführt werden.  Häufig sind polternde Geräusche, schlechter Geradesauslauf, schwammiges Lenkverhalten oder ein schief stehendes Lenkrad ein Hinweis darauf, dass Defekte in der Radaufhängung vorhanden sind. Spätestens nach der Reparatur von Spurstangen, Gelenken, Federn oder Gummilagern ist dann auch eine Überprüfung der Radstellungsgrößen erforderlich und sinnvoll. Selbstverständlich eignet sich die Achsvermessung als Vorabdiagnose bei kleinen Unfällen. Bei Fahrzeugen, die mit Abstandsregelsystem nachgerüstet werden (ACC) ist ebenfalls eine Achsvermessung erforderlich. Die einwandfreie Justierung des Radarsensors (Genauigkeit <1°) ist Voraussetzung für eine gute Systemfunktion. Hier hätten kleine Ursachen eine große Wirkung in der Messgenauigkeit. Eine horizontale Dejustierung führt zu einer falschen Reaktion des Systems auf Fahrzeuge in der Nebenspur und zu einer späten Reaktion auf Fahrzeuge in der eigenen Spur.

Moderne Achsmesssysteme

Am ersten Automobil der Welt von Carl Benz gab es noch nichts zu vermessen. Bei späteren, vierrädrigen Fahrzeugen mit starrer Vorderachse reichte eine mechanische Längenmessung zur Spureinstellung. Danach war für lange Zeit die optische Vermessung über Spiegel und/oder Lichtquellen mit vorgeschalteten Linsen und Markierungssystemen das ausreichend.

Mit dem Einsatz neuer hoch entwickelter Mehrlenkerachsen bei modernen Fahrzeugen jedoch, sind herkömmliche Achsmessgeräte für die Fahrwerkvermessung nicht mehr geeignet. Dies betrifft besonders die Messgenauigkeit. Die aktuelle Gerätegeneration erfüllt alle Anforderungen, die an ein modernes Achsmessgerät gestellt werden, inklusive der Verwendung neuester Computer-Technologie. Sie stellt damit eine zukunftssichere Investition im Werkstattbetrieb dar und hilft, die Werkstattqualität auch auf dem Gebiet der Fahrwerksvermessung weiter zu erhöhen.

Analog zu den bisherigen Geräten sind auch die modernen Achsmessgeräte nicht an bestimmte Arbeitsplätze gebunden, sondern universell in Verbindung mit Achsmessgruben, 4-Säulen-Hebebühnen oder Reparaturständen einsetzbar. Dass durch die integrierten Datenbänke auch der Komfort gestiegen ist, ist natürlich ein schöner Nebeneffekt.

Die folgende Geräteauswahl verdeutlicht auch eine gewisse technische Vielfalt an Achsmessgeräten.

  • Kameras am Messtand mit Messreflektoren am Rad
  • Kamera mit CCD-Messtechnik am Rad - mit Infrarotlichtstrahl
  • Lasersysteme am Rad
  • Mit Kabel oder Kabellos mit Bluetooth
  • Funkgesteuerte Höhenmessung

Prinzipieller Aufbau Achsmesscomputer

Die Achsvermessung, die unser Jonas erstmals selbständig durchführen darf, wird am Beispiel eines Laserachsmesscomputers von Hofmann (laserliner 440) beschrieben, der bei Jonas in der Werkstatt steht.

Hoffmann Laserliner Achsmessgerät

Prinzipiell sind diese Geräte folgendermaßen aufgebaut: An jedem Rad werden großvolumige Sensoren befestigt und mit dem Test-Computer verbunden. Untereinander verständigen sich diese durch Kabelverbindungen und gebündelte Laserstrahlen. So können alle relevanten Achsmessdaten erfasst und gleichzeitig mit den Sollwerten verglichen werden. Es werden also von Jonas nicht mehr Istwerte abgelesen und mit Sollwerten auf Papier verglichen, wie es sein Meister noch gelernt hatte, sondern der Computer führt diesen Soll- und Istwertvergleich für Jonas durch und gibt ihm auf seinem Farbdisplay ein meist mit Hilfe grafischer Baken und Farbe unterstütztes „Gut“ oder „Schlecht“ aus. Die Achsvermessung ist mit modernen Testern relativ schnell durchzuführen.

Bei modernen Fahrwerken gibt es allerdings immer weniger Einstellmöglichkeiten. Wenn die gemessenen Werte zu stark abweichen, müssen Teile der Radaufhängung ausgetauscht werden.

Was sollte ein modernes Achsmesssystem prüfen können?

Als Beispiel soll der Achsmesscomputer, "microline 5000", der von der Firma Beissbarth unter den Typenbezeichnungen ML5001 für Mercedes Benz, VAS6141 für Volkswagen , ML5000 Porsche und für weiter Automobilhersteller gefertigt wird, dienen.

Vorderachse

  • Spur (Einzel- und Gesamtspur, bezogen auf die geometrische Fahrachse),
  • Sturz (bei Fahrt geradeaus oder Spur Null),
  • Radversatz, bezogen auf das linke Vorderrad,
  • Nachlauf, Spreizung und Spurdifferenzwinkel (gemeinsam ermittelt in einer Einschlagroutine).

Hinterachse

  • Spur (Einzel- und Gesamtspur, bezogen auf die Fahrzeug-Längsmittelebene, früher Symmetrieachse genannt),
  • Fahrachswinkel,
  • Sturz

Solche Achsmesscomputer sind außerdem in der Lage zusätzliche Messwerte zu erfassen, die bei leichten Unfallschäden eine Vorabdiagnose über eventuell erforderliche Richtarbeiten erlauben. Diese Messwerte sind:

  • Radversatz hinten,
  • Radstandsdifferenz,
  • Seitenversatz rechts,
  • Seitenversatz links,
  • Spurweitendifferenz,
  • Achsversatz.

Diese zusätzlichen Messwerte werden als Winkel erfasst; nach Eingabe der fahrzeugspezifischen Werte für Spurweite und Radstand ist auch die Anzeige in mm möglich.

Voraussetzungen Messplatz

Ein Achsmessplatz muss bestimmten Anforderungen genügen, damit eine präzise Fahrwerksvermessung und -einstellung mit entsprechender Reproduzierbarkeit sichergestellt ist.

So ist es sehr wichtig, dass die Radauflagepunkte (Drehuntersätze, Schiebeuntersätze) des Fahrzeugs zueinander höhengleich liegen. Die Messgenauigkeit bei den modernen Geräten liegt heute bei 1´ bis 2´ z.B. bei Sturz und Spur, unter Verwendung der Präzisions-Dreh- und Schiebeuntersätze sowie den typenspezifischen Schnellspannhaltern.

Diese Genauigkeit lässt sich allerdings nur durch einen absolut ebenen Messplatz erreichen. Die Höhengleichheit der Radauflagepunkte wird mit einem optischen Nivelliergerät geprüft. Die zulässigen Höhenabweichungen dürfen zwischen links und rechts max.1 mm, zwischen vorne und hinten sowie diagonal max. 2 mm betragen.

Für die hochpräzise Fahrwerksvermessung an modernsten Mehrlenker-Vorderachsen, wie z.B. ab BMW E36 oder Audi A8, ist sogar nur die Hälfte der oben angeführten Höhenunterschiede zulässig!

Falls erforderlich, ist die Höhenabweichung durch Unterlegen der Drehuntersätze evtl. zu korrigieren. In Verbindung mit einer Messhebebühne muss unbedingt auf gleiches Niveau der Mess- und Arbeitshöhe geachtet werden.

Messplatz zur Achsvermessung

Bei Achsmess-Hebebühnen ist zusätzlich zu beachten, dass die max. zulässigen Höhenunterschiede in abgesenkter Position (für die Eingangs- und Ausgangsvermessung) und auch in der angehobenen Arbeitsposition (für die Einstellarbeiten) sichergestellt sein müssen. Unabhängig vom Bühnen- oder Grubenmessplatz müssen die Dreh- und Schiebeuntersätze durch Steckstifte oder in Haltemulden verankert werden, damit ein Wegrutschen beim Auf- oder Abfahren sicher vermieden werden kann.

Bei der Fahrwerksvermessung sollten die Vorder- und Hinterräder möglichst mittig auf den Dreh- und Schiebeuntersätzen stehen, damit alle Radaufhängungen während der Einschlagroutinen und Einstellarbeiten frei von Verspannungen bleiben. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, dass die Dreh- und Schiebeuntersätze für die jeweiligen Radstände und Spurweiten des zu vermessenden Fahrzeugs umgesetzt werden müssen.

Die Methode, dass Fahrzeug anzuheben und dann die Untersätze unterzulegen, ist nicht zu empfehlen. Moderne Fahrwerke weisen nämlich viele elastische Lagerstellen auf. Würde man das Fahrzeug anheben, so müsste es erst wieder 15 - 20 Minuten gefahren werden.

Drehuntersatz Achsvermessung

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Einflüsse durch Tieferlegung und Breitreifen

Durch die tiefer liegende Karosserie verändert sich der Lenkrollhalbmesser. Dies bringt negative Eigenschaften für das Fahrverhalten mit sich. Die Veränderung geht zu Lasten des negativen Lenkrollhalbmessers. Ein positiver Halbmesser hat bei einseitig ziehenden Bremsen ein starkes einseitiges Ziehen des Fahrzeuges zur Folge.

Durch die veränderte Federbeinlage ändert sich auch der Spreizungswinkel, er vergrößert sich und beeinflusst somit den Lenkrollhalbmesser ins Positive, was sich wiederum auf das Bremsverhalten auswirkt. Außerdem wird die Radlast erhöht, was sich verschleißfördernd auf das Radlager auswirkt.

Durch das Fahrwerk ändert sich der Sturz ins Negative. Dieser beeinflusst wiederum den Lenkrollhalbmesser und wirkt sich wie oben beschrieben auf das Bremsverhalten aus.

Außerdem ergibt sich hieraus auch eine Spurveränderung, die die bekannten Auswirkungen auf Reifenverschleiß, auf einseitiges Ziehen des Fahrzeugs, auf ein schnelleres Einlenken bei Vorspur und einen schlechteren Geradeauslauf bei Nachspur mit sich bringen können.

Durch den Fahrwerkseinbau wird der Radstand verändert. Dies begünstigt den Fahrkomfort bei einem langen Radstand. Ein größerer Radstand verringert die Nickbewegungen des Fahrzeugs und das Aufschaukeln bei Fahrbahnunebenheiten.

Der Nachlauf ändert sich ins Positive nach dem Einbau. Dies hat einen positiven Effekt auf die Rückstellkräfte des Fahrzeugs, es wird auf der kurvenäußeren Seite mehr angehoben. Der Sturz wird auf der kurvenäußeren Seite negativer, was die Abstützkräfte erhöht.

Durch die breiteren Reifen ergibt sich eine bessere Traktion beim Anfahren und eine höhere Kurvensicherheit, welche durch das härtere Fahrwerk allerdings wieder aufgehoben wird.

Zusammengefasst lässt sich also feststellen, dass beim Einbau eines Tieferlegungsfahrwerkes alle Radstellungsgrößen beeinflusst werden: Spur, Sturz, Spreizung, Nachlauf, Lenkrollhalbmesser

Durch den Einbau härterer Federn ist mit erheblichen Nachteilen für das Fahrverhalten für Jonas zu rechnen. Das Problem ist, dass bei den meisten Fahrzeugen nicht alle Parameter der Achse einstellbar sind. Dadurch würden durch diese baulichen Veränderungen Fehlstellungen eingebaut werden, die nicht mehr korrigierbar sind.

Ein härteres Fahrwerk hat einen erheblichen negativen Einfluss auf das Fahrverhalten und auf die Bodenhaftung im Allgemeinen. Daraus ergibt sich ein schlechterer Grip bei Kurvenfahrt, bei Fahrbahnunebenheiten, beim Anfahren Traktionsverluste und bei Regen erhöhte Aquaplaning Gefahr.

Was sollte der Meister Jonas vor dem Kauf von Fahrwerken raten?

Jonas ist in jedem Fall von einem Billigfahrwerk abzuraten. Veränderungen am Fahrwerk sind nur sinnvoll mit vom Hersteller freigegebenen Fahrwerken. Rein optische Veränderungen haben deutliche Nachteile im Fahrverhalten.

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geändert: 04.10.2013

Dieser Bericht wurde auch im Technikprofi, dem Extraheft von Auto, motor und sport veröffentlicht.


Autor: Johannes Wiesinger

bearbeitet: 04.10.2013

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