Radaufhängung

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Doppelquerlenker-Vorderachse

Die Radaufhängung ist Bestandteil des Fahrwerks eines Fahrzeugs. Sie verbindet die Räder mit dem Fahrgestell oder der selbsttragenden Karosserie.

Radaufhängungen ermöglichen die Federung der Räder und müssen gegebenenfalls auch Lenkung, Antrieb und Bremsung zulassen. Ihre Gestaltung ist ein wesentlicher Teil der Fahrzeugtechnik.

Allgemein[Bearbeiten]

Ziele bei der Konstruktion von Radaufhängungen sind ein stabiles Fahrverhalten, eine komfortable Dämpfung von Fahrbahnunebenheiten, eine geringe Schwingungs-, und Geräuschübertragung, lange Lebensdauer und ein geringes Gewicht. Dazu muss:

  • die Radaufhängung exakt führen,
  • die Aufhängung bei Stößen elastisch nachgeben können, ohne sich ungewollt zu verdrehen,
  • die Federung wirksam gedämpft werden und einen möglichst langen Federweg haben,
  • Lenkbewegungen exakt umgesetzt werden,
  • die Aufhängung stabil gebaut und wartungsarm sein,
  • alles korrosionsfest und unempfindlich gegen Steinschlag sein,
  • die Konstruktion möglichst klein sein und aus wenigen Einzelteilen bestehen.

Da sich die Anforderungen teilweise widersprechen, ist die Abstimmung und Bauart stets ein Kompromiss zwischen den gewünschten Eigenschaften und einer möglichst günstigen Lösung.

Teile der Radaufhängung sind Radträger, Radlager, Nabe, Längs- und Querlenker, Feder, Stoßdämpfer, Stabilisator sowie Trag- und Führungsgelenke.

Dreiecksquerlenker der vorderen Radführung, VW Polo IV Typ 9N

Querlenker, Schräglenker, Längslenker[Bearbeiten]

Meist sind Radaufhängungen mit sogenannten Lenkern aufgebaut. Dies sind häufig Streben, die am Fahrgestell befestigt sind und die Radaufhängung horizontal fixieren. Sie sind um eine näherungsweise waagerechte Rotationsachse drehbar gelagert und lassen daher vertikale Bewegungen des Radträgers zu. Man unterscheidet Querlenker, Schräglenker und Längslenker. Die Rotationsachsen liegen bei Querlenkern näherungsweise in Fahrtrichtung, bei Schräglenkern in einem Winkel zwischen 0 und 90° zur Fahrtrichtung und bei Längslenkern quer zur Fahrtrichtung. Sind zwei Lenker zu einem Bauteil vereinigt, nennt man sie Dreieckslenker. Schwingen werden oft auch als Lenker bezeichnet, wie z. B. bei der verbreiteten Schräglenkerachse. Schwingen sind anders als Lenker starr mit dem Radträger verbunden, außer bei gelenkten Rädern, die schwenkbar sein müssen.

Starr- und Elastokinematik[Bearbeiten]

Die durch die Anordnung der Lenker im Raum mögliche kräftefreie Bewegung des Radträgers wird als Kinematik (Starrkinematik) bezeichnet. Dabei werden die Bauteile, Gummi-Metall-Lager und Kugelgelenke, als nicht deformierbar angenommen. Die Elastokinematik berücksichtigt die Nachgiebigkeiten mindestens der Gummi-Metall-Lager, oft der Kugelgelenke und selten der Bauteile.

Auswirkung[Bearbeiten]

Für das Fahrverhalten des Fahrzeuges ist sowohl die Starrkinematik als auch die Elastokinematik von Bedeutung. Die Starrkinematik wird so ausgelegt, dass sich beim Federn und Lenken zwischen Rad und Fahrbahn Sturz- und Spurwinkel einstellen, die gute Voraussetzungen hinsichtlich Kraftübertragung des Reifens zur Fahrbahn und Eigenlenkverhalten des Fahrzeugs bieten. Die Bewegung nach der Starrkinematik wird überlagert durch elastokinematische Effekte. Diese entstehen, weil sich unter Wirkung der am Rad angreifenden Kräfte die Bewegungspunkte und -achsen z. B. in den Gummi-Metall-Lagern im Raum verschieben. Durch gezielte Ausbildung bestimmter Steifigkeiten in den Gummi-Metall-Lagern kann das Fahrverhalten des Fahrzeugs wesentlich verbessert werden.

Bauformen[Bearbeiten]

Bei der Radführung wird, neben der Einteilung in Lenk- und/oder Antriebsachse, unterschieden in:

Einzelradaufhängung[Bearbeiten]

Einzelradaufhängungen sind Radführungen, die unabhängig vom anderen Rad einer Achse einfedern können. Zur Verbesserung der Fahreigenschaften eines Fahrzeugs sind viele unterschiedliche Bauarten entwickelt worden. In Abhängigkeit von Kosten, erwünschter Fahrdynamik und Einsatzzweck wird die bestmögliche Bauform ausgewählt. Folgende Bauarten sind oder waren gebräuchlich:

Starrachse[Bearbeiten]

Starrachsen haben zwei über die Achszapfen in Nabe quer zur Fahrtrichtung starr verbundene Räder. Bis zum Zweiten Weltkrieg auch bei Pkws vorherrschend, werden sie heute (2012) bei Lkws verwendet. Die Achsen werden mit Längsblattfedern, Lenkern oder einer Deichsel (Schubrohr) mit dem Wagenkörper verbunden und geführt.

Angetriebene Starrachsen gibt es in verschiedenen Bauformen:

  • eine Kardanwelle mit zwei Gelenken überträgt das Antriebsmoment zum Differential. Die Achse wird entweder von Blattfedern oder von Lenkern geführt, wenn Schraubenfedern oder (selten) Drehstäbe verwendet werden. Typisch sind vier Längslenker und ein Querlenker (Panhardstab) oder zwei längs unten und zwei schräg oben angeordnete Lenker. Die oberen schrägen Lenker können auch zu einem Dreieck vereinigt sein. Die Konstruktion mit radführenden Blattfedern wird international auch als „Hotchkiss-System" bezeichnet.
  • De-Dion-Achse: das Differential ist am Wagen befestigt und treibt die Räder über zwei Doppelgelenkwellen. Die Achse ist wie bei „Hotchkiss" beschrieben aufgehängt.
  • Deichsel- oder Ankerachse („Panhard-System“): die Achse ist T-förmig, sie trägt ein am Differential befestigtes Schubrohr, in dem die Antriebswelle läuft. Die Antriebswelle ist über ein einziges Gelenk mit der Getriebeausgangswelle verbunden. Gelenk und Schubrohr mit Achse haben einen gemeinsamen Drehpunkt. Zur Seitenführung der Achse genügt ein Panhardstab oder eine Querblattfeder. Ansonsten führen die Federn die Achse nicht. Ähnlich ist die von Opel in vielen Pkw bis in die 1980er Jahre die verwendete Zentralgelenkachse.

Für nicht angetriebene Starrachsen werden im Prinzip die gleichen Aufhängungen benutzt. Bei Deichselachsen wird kein Schubrohr verwendet, sondern das Achsrohr selbst ist entsprechend gekröpft („Omegaachse“) oder mit einem A-förmigen Strebenverbund am Wagenkörper abgestützt.

Verbundlenkerachse[Bearbeiten]

Verbundlenkerachsen sind „Halbstarrachsen“, bei denen die Räder an Längsschwingen befestigt sind, die durch ein biegesteifes, aber torsionsweiches T- oder U-Profil verbunden sind. Dieses nimmt einerseits die Momente um die Hochachse und Seitenkräfte auf, andererseits wirkt es als Stabilisator. Die Aufhängungspunkte am Fahrzeug – einer auf jeder Seite – liegen so weit wie möglich auseinander und können deshalb komfortabel weich ausgelegt werden. Die Verbundlenkerachse kann als Zwischenform der Torsionskurbelachse und der Längslenkerachse verstanden werden. Je nach Lage des Querträgers ist sie in ihren Eigenschaften einer Starrachse bzw. einer Einzelradaufhängung näher.

Sie ist billig herzustellen und seit den 1980er Jahren in vielen Klein- und Kompaktwagen zu finden. Eingeführt wurde sie von VW 1974 im Scirocco und Golf.

Siehe auch[Bearbeiten]

Literatur[Bearbeiten]

  •  Bernd Heißing (Herausgeber), Metin Ersoy (Herausgeber), Stefan Gies (Herausgeber): Fahrwerkhandbuch: Grundlagen · Fahrdynamik · Komponenten · Systeme · Mechatronik · Perspektiven (ATZ/MTZ-Fachbuch). 4 Auflage. Springer Vieweg, 2013, ISBN 978-3834801050, S. 750.

Einzelnachweise[Bearbeiten]