Motorblog
Bild unter CC-Lizenz von flickr User “pilot_micha”
Man kann es ja nicht leugnen, so ein Starr-Rahmen sieht einfach klasse aus. Das findet der Prüfer beim DEKRA oder TÜV auch, aber er sieht die Gefahren. Welche das sind, wird bei folgender einfachen Berechnung deutlich.
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.
In vielen Bereichen der Ingenieurstätigkeit bilden Differentialgleichungen die realen Zusammenhänge mathematisch ab. Dabei ist eine Differentialgleichung eine Gleichung, die außer der unbekannten Funktion y(x) auch noch deren Ableitungen y’(x), y’’(x), … yn(x) enthält. Die höchste vorkommende Ableitung n wird als Ordnung der Differentialgleichung bezeichnet. Die Lösung von Differentialgleichungen sind keine konkreten Zahlen (wie bei herkömmlichen Gleichungen), sondern ebenfalls Gleichungen! Je nach Anfangsbedingungen entstehen für ein und dieselbe Differentialgleichung unterschiedliche Lösungsgleichungen. Oftmals sind Differentialgleichungen auch gar nicht symbolisch lösbar, so dass sowieso nur eine numerische Berechnung zum Ziel führt.
Als Beispiel soll hier das oft verwendete schwingungsfähige System eines Feder-Dämpfer-Masse Systems genutzt werden.
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?