Fahrzeugtechnik ist ein Fachgebiet des Maschinenbaus, das eine eigene Ingenieurdisziplin darstellt.
Während der Fahrzeugbau sich mit der Produktion von (Kraft-) Fahrzeugen befasst und die Verkehrstechnik in der Hauptsache die Lenkung von Verkehrsströmen behandelt, geht es in der Fahrzeugtechnik um umfassende Betrachtung der Konzeption, Konstruktion, Simulation und des Betriebs des Gesamtsystems Fahrzeug und dessen Einzelkomponenten.
Am gestrigen 07.05.2012 hat Google für Nevada, U.S.A. die Lizenz erhalten, welche die automobile Welt verändern könnte. Google darf die Testflotte, bestehend aus sechs Toyota Prius, einem Audi TT und einem Lexus RX450h auf öffentlichen Straßen fahren lassen. Der Gag an der Sache ist, dass die Fahrzeuge vollständig autonom fahren können. Von der Wegplanung über die Umfeldwahrnehmung, Kollisionsvermeidung, Spurwechsel, Abbiegemanöver als auch Ein-/Ausparken ist alles implementiert, was ein Fahrzeug können muss.
Umfeldwahrnehmung durch einen 3D Laserscanner | Quelle: Pandey, McBride - Extrinsic calibration of a 3d laser scanner and an omnidirectional camera, http://dx.doi.org/10.3182/20100906-3-IT-2019.00059
Der leitende Forscher bei Google ist der deutsche, ehemalige Stanford Professor Sebastian Thrun, welcher einräumt, dass die Fehlerquote der Fahrzeuge derzeit noch zu hoch sei. Im Schnitt alle paar 1000km müsse der speziell geschulte Testfahrer, welcher immer an Board ist, eingreifen. Dies sei zwar besser als ein betrunkener Fahrer, allerdings noch wesentlich schlechter als ein aufgeweckter normaler Durchschnittsfahrer, so Thrun. Und genau das ist der Grund, weshalb es jetzt an den Flottentest geht. Die Algorithmen können nur besser werden, wenn daran geforscht, gearbeitet und Fehler gemacht werden. Es gilt Millionen von Testkilometern zu absolvieren, damit die Fehlerquote auf niedrige ppm sinkt und eine signifikante Verbesserung gegenüber dem humanen Fahrer erreicht werden kann.
Ich bin als Fahrzeugingenieur natürlich hellhörig geworden, als Sebastian Thrun auf der DLD 2012 ein paar Eindrücke seines Pilotprojekts AI-Class zum besten gab. Bewegende Aussagen über seine Erfahrungen vom Kurs. Schlussendlich sagte er, dass er die Professur an der Stanford University ruhen lassen möchte um sich seinem Herzenswunsch zu widmen. Der kostenlosen, freien Onlineuniversität udacity.com, welche sogleich mit dem Kurs “Programming a robotic car” am 20.02.2012 startete.
Da ich mich beruflich ohnehin mit dem Thema beschäftige, war das eine absolut selbstverständliche Sache, den Kurs zu besuchen. Ich möchte ein paar Eindrücke über die mögliche Zukunft der Hochschulbildung, des E-Learning, schildern.
Die umweltfreundlichen Bemühungen der Fahrzeughersteller haben in den letzten Jahren vermehrt so genannte Start-Stopp-Systeme auf den Markt gebracht. Sogar Kleinwagen werden mit Systemen ausgestattet, welche bei einem Ampelhalt den Motor unter bestimmten Bedingungen ausschalten und dann schnell wieder anlassen, sobald der Fahrer z.B. von der Kupplung geht. Die Frage ist, welche Einsparung kann solch ein System bringen?
Ist das eher Marketinggag oder ernst gemeinter Beitrag zur Kraftstoffverbrauchseinsparung?
Ein sehr simples Abstraktionsmodell um die Dynamik eines Fahrzeugs in vertikaler Richtung zu simulieren ist die Reduktion auf ein 1/4-Fahrzeug-Modell. Das heißt, dass das Fahrzeug in Längsrichtung geteilt wird (2 Räder + Nickbewegung) und dann nochmal in Querrichtung. Somit bleibt ein Rad mit entsprechender Federung und Stoßdämpfern, 1/4 der Fahrzeugmasse und 1/4 des Fahrers übrig.
Interessant ist nun die Fragestellung, welche Eigenfrequenzen das System hat und wie es auf Bodenwellen reagiert. Außerdem kann man die Auswirkung von defekten Stoßdämpfern auf die Schwingung berechnen.
Der Hybridantrieb macht alles möglich: So oder so ähnlich muss es sich wohl für Außenstehende darstellen, wenn sie die Artikel lesen, welche dieser Tage so durch die Medien flimmern. Ich möchte einen dieser Artikel aufgreifen und kurz erläutern, auf welchem Niveau das technische Verständnis vieler Journalisten, Multiplikatoren und Stimmungsmacher bezüglich dieser Themen ist.
Diese Meldung kam im täglichen Newsstream vom Portal Elektromobilität, welchen ich mal als Info- und Marketingkanal für die Elektromobilität bezeichnen möchte. Betrieben wird er – ganz klar – von einer PR Firma. Der Artikel bei Spiegel Online ist folgender: Energiegewinnung beim Hinterherrollen.
Dieser Artikel suggeriert, dass dieser Wohnanhänger die “ungenutzte Energie” des drehenden Rades des hinterherrollenden Anhängers einfach in elektrische Energie umwandeln kann und damit dann die Akkumulatoren gespeist werden. Zusätzlich titelt Spiegel Online: Warum ist darauf noch keiner gekommen?
Ja, warum eigentlich nicht? Dieser Frage soll kurz und knapp auf den Grund gegangen werden.
Im Rahmen der Summer School des Fachhochschulverbunds HAWtech wurden Verbrauchsfahrten mit einem Elektrofahrzeug und einem herkömmlichen Verbrennerfahrzeug durchgeführt. Dabei standen sich der HTWingo mit Zebra Akkumulator und ein Smart ForFour gegenüber.
Interessant ist vor allem, welchen Einfluss der Wirkungsgradvorteil und die Rekuperationsfähigkeit des Elektrofahrzeugs auf den Gesamtverbrauch haben. Man kann viel berechnen und abschätzen, aber nur eine richtige Messung bringt Klarheit.
Aufprallenergie ist eigentlich nicht das richtige Wort, aber es wird oft benutzt. Gemeint ist die kinetische Energie, welche ein Fahrzeug hat, mit welcher es in ein Unfallgeschehen einläuft. Die translatorische kinetische Energie eines Fahrzeugs, welche im Falle eines Unfalls durch Verformung abgebaut wird, ist sehr einfach zu berechnen. Als Beispiel sei mal ein LKW mit 5.5t Masse und einer Geschwindigkeit von 70km/h beziffert, welcher auf ein Stauende auffährt:
Bei diesem ADAC-Versuch wurde ein 5.55t schwerer LKW mit 70km/h auf ein simuliertes Stauende auffahren gelassen.
Doch wie sieht es im Alltag aus? Ein 40t-LKW fährt mit 90km/h auf der Autobahn und übersieht das Stauende. Eine kleine Berechnung soll dies verdeutlichen.
Als Stadtmensch kann man fast aufs eigene Auto verzichten. Anbieter für CarSharing-Konzepte sprießen aus dem Boden. Offensichtlich scheint es in diese Richtung zu gehen. Allerdings ist die freie, individuelle Mobilität auch eine schöne Sache. Daher gibt es für die Stadt schöne 50ccm-Cityroller. Das Buzzwort Elektromobilität kommt natürlich auch in dieser Branche an.
Da ich gerade mein Auto verkauft habe und nun auf der Suche nach einem neuen Stadtgefährt bin, fiel der Blick natürlich auf die niegelnagelneue E-Schwalbe. Da man ja trotzdem etwas aufs Geld schauen muss, soll dies nachfolgend geschehen.
Der Elektromotor ist eine höchst effektive Arbeitsmaschine. Sie wandelt elektrische Energie in Bewegungsenergie. Dabei wird ein Wirkungsgrad von ca. 98% erreicht. Das ist ein grandioser Wirkungsgrad. Als Wirkungsgrad wird allgemein definiert, wieviel Prozent der rein gesteckten Leistung für die eigentliche Hauptaufgabe genutzt wird. Ideal wären 100%.
Schaut man sich dieses Sankey Diagramm des Elektromotors, bei seiner Hauptaufgabe im Fahrzeug, der Erzeugung von Bewegungsenergie, an, so scheint der Verbrennungsmotor chancenlos.
Eine Frage der Definition.
4.000.000.000€ Förderung für die Elektromobilität.
Ich weiß nicht, ob ich es nicht mitbekommen habe, aber stand auf Luthers Thesen oder irgendwo in der Bibel oder im Grundgesetz, dass wir elektrisch fahren müssen!? Wir könnten. Wir sollten. Aber müssen wir?
Aus aktuellem Anlass der Massenkarambolage nahe Rostock ein Artikel zur Fahrzeuglängsführung.
Da nun die Staatsanwaltschaft ermittelt, gilt es sehr viele Fragen zu klären. Eine davon wird sein, wie der Weg-Zeit- bzw. Geschwindigkeits-Zeit-Verlauf jedes einzelnen Fahrzeugs gewesen ist. Daraus lässt sich dann ableiten, ob ein Fahrzeugführer eventuell eine Straftat begangen hat, oder ob es ein nicht vermeidbarer Unfall gewesen ist. Einfache Berechnungen zeigen, dass die Grenze hauchdünn ist.
Beim Fahren muss der Reifen eine Kraft auf die Fahrbahn übertragen. Im Allgemeinen eine Mischung aus Längs- und Querkraft, im Speziellen nur eine Längskraft (Beschleunigen & Bremsen). Die übertragbare Längskraft hängt maßgeblich von der in Richtung Boden drückenden Gewichtskraft ab. Umso mehr Gewichtskraft nach unten drückt, desto mehr Längskraft kann der Reifen übertragen.
Als relatives Maß wird der Reibkoeffizient µ verwendet, welcher angibt, wieviel Längskraft im Verhältnis zur Normalkraft übertragen wird.
Der Reibkoeffizient µ ist allerdings nicht konstant. Er hängt unter anderem vom Schlupf ab.
Da es auch in der Praxis nie ganz ohne Theorie geht hier ein kleiner Ausflug auf die Schulbank.
Beim Bau eines Rennwagens/Dragsters wird man immer mal wieder mit mehr oder weniger großen Problemchen konfrontiert. Da ich mich selbst in jener verzwickten Lage befinde solch ein Sportgerät zu bauen (www.scirotor.de) muss oder darf ich mich diesen Problematiken annehmen.
Das Problem Lenkung beschäftigt mich schon eine Weile. Wer ein Fahrzeug oder einen Rennwagen selbst schonmal gebaut hat, wird früher oder später mit dem Problem “bump-steer” oder auf deutsch Vorspuränderung über Federweg konfrontiert.
Dabei geht es um die Positionierung des Lenkgetriebes in X, Y und Z Richtung.
Betrachten wir mal einen herkömmlichen 2.0L Saugmotor (2.0 FSI von Audi Modelljahr 2001) mit 110kW und 200Nm (ab 3200 U/min). Bereits der zur gleichen Zeit erhältliche 1.8L Turbo hat ebenfalls 110kW und sogar 210Nm (bereits ab 1700U/min). Als aktuelles Beispiel nehmen wir den 1.4L TSI von VW in seiner höchsten Ausbaustufe, welcher mit 118kW mehr Leistung und mit 240Nm deutlich mehr Drehmoment hat. In aktueller Vollendung haben wir quasi 600ccm eingespart und mehr Drehmoment und Leistung bekommen.
In Deutschland werden ca. 35mrd. Liter Kraftstoff pro Jahr durch privaten Personenkraftverkehr verbraucht. Rechnet man mit einem Energieinhalt von ca. 33 Megajoule pro Liter, so ergibt sich ein Gesamtenergieverbrauch von
Diese 1,2 Billiarden Joule entsprechen ca. 333 Milliarden kWh Energie. Was passiert eigentlich, wenn wir auf einmal elektrisch fahren?
Mindestens zwei mal im Jahr kommt man zu dem zweifelhaften Vergnügen, seine Reifen am PKW zu wechseln. In seltenen Fällen sind die Radbolzen dabei sehr schwergängig zu lösen. Sei es durch Korrosion oder durch zu hohes Anzugsmoment beim vorherigen Wechsel.
Alle Jahre wieder kommt der Tipp: Lass uns die Radbolzen einfetten oder mit Öl einschmieren. Doch welche Auswirkungen hat das auf die Verspannung?
Detlef Kresse schreibt einen Leserbrief an die Auto Straßenverkehr (Heft 24, 2010):
[…] Dass ein Touran oder Golf mit 1,2 oder 1,4 Litern Hubraum bis zu acht Liter/100km verbraucht, ist nicht akzeptabel. […]
Es zeigt sich wieder, dass ein grundlegendes Verständnis für die Funktionsweise von Motoren fehlt. Man könnte es sogar noch deutlicher sagen: Es fehlt das grundsätzliche Verständnis von Energie, Arbeit, Leistung!
Beruflich beschäftige ich mich gerade mit einem Projekt, welches den Studenten der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden in Zukunft ermöglichen soll die schwer fassbare Materie der Fahrdynamik an einem realen Fahrversuch zu erleben. Da auch Versuche im Grenzbereich der Fahrphysik durchgeführt werden sollen, wird das Fahrzeug im Maßstab 1:5 aufgebaut. Neuigkeiten gibt es im Projektblog unter www.iSuPIA.de/blog
So oder so ähnlich hört man oft stolze Kraftfahrer tönen, wenn sie es geschafft haben mit Spanngurten o.ä. die Ladung auf der Ladefläche zu sichern. Ähnliches mit Ladung auf dem Hänger oder im Kofferraum. Als Beweis für alle Umstehenden und zur Beruhigung des eigenen Gewissens hält meißt der “ich rüttel am Gegenstand und kann ihn nicht verschieben”-Test her.
Doch hier liegt genau das Problem: Nur weil ein Transportgegenstand (z.B. Waschmaschine, Geschirrspüler, Palette Steine etc.) schwer ist und von Menschenhand nicht mehr leicht bewegt werden kann ist er noch lange nicht gut gesichert. Warum?
Etwas provokant ist die Frage ja schon. Keines von beidem ist sicherlich die 1. Wahl. Dennoch kann man die Frage mit Hilfe einfacher Berechnungsformeln aus der Unfallrekonstruktion beantworten.
Man ist mit seinem PKW auf der Landstraße unterwegs und eine Kollision ist unvermeidlich. Welche Aufprallsituation stellt sich für mich rein rechnerisch optimaler dar (wenn man in dem Fall von optimal sprechen darf)? Wähle ich den Gegenverkehr, welcher sich mit gleicher Geschwindigkeit nähert oder den still stehenden Baum am Straßenrand?
Auf den ersten Blick scheint der ruhende Baum die bessere Wahl, da man ja nicht mit dem entgegen kommenden Verkehr kollidieren möchte. Doch da gibt es etwas zu beachten.
Wenn man diesen Frühling mal etwas unaufmerksam durch die Gegend fährt, kann es schnell vorkommen, dass ein riesengroßes Schlagloch einem den Tag verdirbt. Doch wie kommt eigentlich das Schlagloch zum Fahrer?
Richtig, es muss über den Reifen auf das Rad und vom Rad über Feder/Dämpfer an die Karosse. Diese überträgt dann die Vertikalbewegung auf den Sitz und damit auf den Fahrer. Wie kann man sich das nun vorstellen?
Die Qual der Wahl, wenn man genug Geld und Willen hat sich ein neues Auto anzuschaffen. Die Frage: Was ist zu empfehlen?
Vorweg: Allradantrieb (fast) ist immer zu empfehlen!
Allerdings gibt es ein paar Dinge, über die man sich kurz Gedanken machen kann. In diesem Blogbeitrag soll nur die fahrdynamische Seite beleuchtet werden, nicht aber gesetzliche oder ökonomische Belange. Herrlich. Los gehts…
So einfach steht es in der ADAC Motorwelt Ausgabe 4/2010 (S.62). Es wird allerdings darauf hingewiesen, dass diese Meinung durchaus umstritten ist. Wie kann man sich das nun vorstellen? Bessere Reifen auf die hintere Achse? Ich habe doch einen an der Vorderachse angetriebenen PKW, was sollen die besseren Reifen denn hinten?
Dabei ist erst einmal zu unterscheiden, was wir wollen. Beschleunigen oder Abbremsen? Soll das Auto möglichst gut beschleunigt werden und hat dazu auch noch Vorderradantrieb, so sind die besseren Reifen auf die Vorderachse zu montieren. Die Überlegung des ADAC geht aber in eine andere Richtung.
Wichtig ist in erster Linie nicht, wie schnell ich meinen PKW beschleunigen kann, sondern wie spurstabil er in Gefahrensituationen bleibt. Dazu folgende Überlegungen:
Nach einem Test der TÜV Automotive GmbH sind die Reifeneigenschaften auch abhängig von der Reifendimension und nicht nur vom Hersteller. So werden Sommer- als auch Winterreifen in verschiedenen Dimensionen auf z.B. Rollwiderstand, Aquaplaninggeschwindigkeit oder Vollverzögerung auf nasser Fahrbahn getestet.
Allzu oft liest man ja, dass die Höchstgeschwindigkeit bei 250km/h abgeregelt ist. Schade, denn man hat ja ein Auto mit 300PS vor sich und würde gern mal richtig los machen. Auch Chiptuner bieten den Service der Entdrosselung an. Wie schnell könnte denn das Auto wenn es frei gelassen wird?
300km/h, 350km/h? Hier ein kurzer Einblick in das Vermögen Höchstgeschwindigkeiten zu fahren…
