mendes eva kurve

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mendes eva kurve

SCHRIFTEN
REIHE NR. 119
Ermittlung
von |J-Schlupf-Kurven
an Pkw-Reifen
Ermittlung von |j-Schlupf-Kurven
an Pkw-Reifen
Auftraggeber:
Forschungsvereinigung Automobiltechnik e.V. (FAT)
Auftragnehmer:
Universität Karlsruhe (TH)
Institut für Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau
Verfasser:
Prof. Dr.-Ing. Rolf Gnadler
Hans-Joachim Unrau
Hartmut Fischlein
Michael Frey
Januar 1995
Postanschrift:
Postfach 170563 • 60079 Frankfurt
Telefon (069) 7570-1
Drahtanschrift: Autoverband
Telex 411293
Druckerei Henrich GmbH
Schwanheimer Straße 110
60528 Frankfurt am Main
Vervielfältigung, auch auszugsweise, nur
mit ausdrücklicher Genehmigung der FAT
Ii
VORWORT
Die Fortschritte in der Elektronik schaffen die technischen Voraussetzungen dafür, daß
geregelte Antriebs- und Bremssysteme bei Pkws immer häufiger zum Einsatz kommen.
Damit werden Verbesserungen des fahrdynamischen Verhaltens der Fahrzeuge erreicht, die
ein höheres Niveau an aktiver Sicherheit bewirken. Dies ist jedoch nur im Rahmen der
physikalischen Grenzen möglich, die maßgeblich von der Kraftübertragung zwischen Reifen
und Fahrbahn bestimmt werden.
Gesichertes Wissen über das Schlupfverhalten von Reifen bildet deshalb eine grundsätzliche
Voraussetzung für die Auslegung und schlußendlich die Effizienz der Regelsysteme für
Antrieb und Bremse. Insbesondere für den Bereich kleiner Fahrgeschwindigkeiten lagen
entsprechende Erkenntnisse für heute aktuelle Reifen nicht vor.
Aus diesem Grund hat die FAT beim Institut für Maschinenkonstruktionslehre und Kraftfahrzeugbau der Universität Karlsruhe ein Forschungsvorhaben durchführen lassen. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden mit dieser Broschüre veröffentlicht. Begleitet und
betreut wurden die Untersuchungen vom FAT-AK 20 „Fahrdynamik", dessen Mitglieder im
Anhang namentlich genannt sind.
FORSCHUNGSVEREINIGUNG AUTOMOBILTECHNIK EV (FAT)
Frankfurt am Main, im Juni 1995
INHALTSVERZEICHNIS
1.
Einleitung
1
2.
Aufgabenstellung
2
2.1
Untersuchte Reifentypen
2
2.2
2.2.1
2.2.2
Meßprogramm
Grundmeßprogramm
Ergänzende Versuche
10
10
14
3.
Reifen-Innentrommel-Prüfstand der Universität Karlsruhe
15
3.1
Aufbau des Reifen-Innentrommel-Prüfstandes
15
3.2
Besondere Eigenschaften bei allgemeinen Messungen
18
3.3
Zusätzliche besondere Eigenschaften bei Messungen auf nasser Fahrbahn
19
3.4
Zusätzliche besondere Eigenschaften bei Messungen auf vereister Fahrbahn
20
4.
Meßergebnisse
22
4.1
Vorbemerkungen
22
4.2
Variationsbreite der maximalen Umfangskraftbeiwerte
26
4.3
Messungen auf trockener Fahrbahn
27
4.3.1
4.3.2
4.3.3
4.3.4
4.3.5
4.3.6
4.3.7
4.3.8
Einfluß der Fahrgeschwindigkeit
Einfluß der Radlast
Einfluß des Luftdruckes
Einfluß des Schräglaufwinkels
Einfluß der Profilhöhe
Einfluß der "Sägezahnausbildung"
Vergleich der u-Schlupf-Kurven verschiedener Reifen
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf trockener Fahrbahn
27
29
32
33
34
35
39
41
4.4
4.4.1
Messungen auf feuchter und nasser Fahrbahn
Einfluß der Fahrbahngriffigkeit
42
42
4.4.2
4.4.3
Einfluß der Wasserhöhe
47
50
INHALTSVERZEICHNIS
4.4.4
4.4.5
4.4.6
4.4.7
Einfluß der übrigen Parameter
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf feuchter und nasser Fahrbahn
53
55
57
61
4.5
Messungen auf vereister Fahrbahn
63
4.5.1
4.5.1.1
4.5.1.2
4.5.2
4.5.3
4.5.4
4.5.5
Besonderheiten bei der Durchführung der Eismessungen
Temperaturmessung
Eisbehandlung
Einfluß der Temperatur
63
63
64
65
70
72
72
4.5.6
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf vereister Fahrbahn
79
4.6
Zusätzliche Messungen zum "Sägezahneinfluß" auf u-Schräglaufwinkel-Kurven. 79
5.
Zusammenfassung
85
6.
Literatur
88
7.
Anhang
89
7.1
Verwendetes Koordinatensystem
89
7.2
Schlupfdefinition
90
7.3
7.3.1
7.3.2
Meßwertedateien
Dateibezeichnung
Dateiaufbau
90
90
93
7.4
Ergebnisdiagramme
94
7.4.1
7.4.2
7.4.3
7.4.4
7.4.5
7.4.6
Reifen
Reifen
Reifen
Reifen
Reifen
Reifen
1
2
3
4
5
6
94
103
119
128
137
153
EINLEITUNG
1.
EINLEITUNG
Die Fortschritte in der Elektronik haben dazu geführt, daß geregelte Systeme (wie
z.B. Antriebsschlupf- und Bremsschlupfregelsysteme) zur Verbesserung von Traktion und Stabilität bis zur Serienreife entwickelt wurden. Die Realisierung geeigneter
Regelstrategien setzt die Kenntnis des Kranübertragungsverhaltens zwischen Reifen
und Fahrbahn voraus, das durch die sogenannten u-Schlupf-Kurven beschrieben
werden kann.
Aussagefähige Meßergebnisse von relevanten Reifen/Fahrbahn-Kombinationen gibt
es bisher nicht in ausreichendem Umfang. Zwar sind Veröffentlichungen bekannt, in
denen das Verhalten von Fahrzeugreifen auf speziellen Fahrbahnoberflächen untersucht wurde, aber noch nie wurden die gleichen Reifentypen systematisch auf den
unterschiedlichsten Fahrbahnzuständen (trocken, feucht, naß, vereist) im Hinblick
auf ihr u-Schlupf-Verhalten gemessen. Außerdem sind solche Messungen für niedrige Fahrgeschwindigkeiten unbekannt. Doch gerade in diesem Geschwindigkeitsbereich läßt sich durch eine genauere Beschreibung des Reifenverhaltens - insbesondere auf Fahrbahnen mit niedrigen Reibwerten - die Systemfunktion und der Regelkomfort weiter verbessern.
AUFGABENSTELLUNG
2.
AUFGABENSTELLUNG
Gegenstand dieses Projekts ist die Ermittlung von u-Schlupf-Kurven in Brems- und
Antriebsrichtung für unterschiedliche Pkw-Reifentypen und Fahrbahnzustände bei
verschiedenen Fahrgeschwindigkeiten. Außerdem soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens der Einfluß der Radlast, des Luftdrucks, des Schräglaufwinkels
und der Profilhöhe auf die u-Schlupf-Kurven untersucht werden.
2.1
Untersuchte Reifentypen
Um abschätzen zu können, wie stark sich unterschiedliche Reifentypen hinsichtlich
ihres Schlupf-Verhaltens unterscheiden, wurden für die Untersuchungen sechs Reifen
ausgewählt, mit denen die Bandbreite heute eingesetzter Reifen abgedeckt werden
kann. So reicht die Bandbreite der untersuchten Reifen vom Winterreifen der Größe
175 R 14 Q über den rollwiderstandsarmen Reifen der Größe 185/70 R 14 S bis zum
Niederquerschnittssommerreifen 225/50 ZR 16.
In Abb. 2.1 bis 2.6 sind die Reifen im einzelnen aufgelistet und ihre Profilabdrücke
bei 4000 N Radlast und 2,0 bar Luftdruck wiedergegeben. Da es bei der Darstellung
der Kontaktzone nicht darum ging, die Berührungsfläche zwischen Reifen und
Fahrbahn quantitativ exakt zu ermitteln, wurden diese Profilabdrücke auf eine
einfache, aber sehr gut geeignete Methode mit Hilfe von Stempelfarbe an der
Trommellaufbahn des eingesetzten Prüfstandes gemacht. Auffällig ist, daß der
Breitreifen 225/50 ZR 16 (vgl. Abb. 2.3) eine relativ kleine Aufstandsfläche hat. Dies
ist darauf zurückzuführen, daß die Seitenwand bei diesem Reifen sehr steif ist und
somit einen nicht unbeträchtlichen Teil der Radlast aufnimmt.
Der Unterbau und die Gummimischung der einzelnen Reifen sind in Tab. 2.1 näher
spezifiziert.
AUFGABENSTELLUNG
185/70 R 14 S - All Season - auf Felge 6 x 14
10 cm
Abb. 2.1 :
Profilabdruck von Reifen 1
A UFGABENSTELLUNG
195/65 R 15 V - Sommerreifen - auf Felge 6,5 x 15
10 cm
.*
Abb. 2.2.:
ÄÄS
A UFGABENSTELLUNG
2 2 5 / 5 0 Z R 16 - S o m m e r r e i f e n - auf F e l g e 7 x 1 6
10 cm
I
Y
Abb. 2.3:
A UFGABENSTELLUNG
175 R 14 Q - W i n t e r r e i f e n - a u f F e l g e 6 x 1 4
10 cm
Abb. 2.4:
A UFGABENSTELLUNG
195/65 R 15 T - Winterreifen - auf Felge 6,5 x 15
10 cm
Abb. 2.5:
A UrGA BENSTELL UNG
225/50 R 16 H - Winterreifen - aufFelge7x!6
10 cm
•£lï
Abb. 2.6:
Tabelle 2.1 :
Spezifikation der untersuchten Reifen
C;
§
Co
lfd.
Nr.
Dimension
Karkas se
Profil
Bandage
G i irtel
Laufstreifen-
Mischung
Lagen
Material
Bezeichnung
(*) (")
1500x2
Lagen
Breite
Winkel
StahlcordMaterial
2
138/124
20°
1+
2x0,3
1840x3
2
170/162
25°
Rayon
1840x3
2
226/216
1
Rayon
1840x3
2
TS750
2
Rayon
1840x2
TS750
2
Rayon
1840x2
1
P 185/70 R 14 S All Season
1
Polyester
2
195/65 R 15 V
Versuchsorder
22052
CV90
1
Rayon
3
225/50 ZR 16
CZ9I NO
2
4
175 R I4Q
TS750
5
195/65 R 15 T
6
225/50 R 16 H
NK = Naturkautschuk
(•) Maß für Gewicht pro Längeneinheit
Lagen
Breite
NylonMaterial
-
-
-
NK
SBR
20 %
80 %
1 x0,15 +
4 x 0,25
1+
Streifen
178 +
2x35
940x2
SBR
BR
80 %
20 %
22°
1 x0,15 +
4 x 0,25
2
236
940x2
SBR 100%
132/122
22°
2+2 x 0,25
1
130
1400 x 1
NK
SBR
70 %
30 %
2
164/156
24°
1 x0,15 +
4 x 0,25
1
160
1400 x 1
NK
SBR
65 %
35 %
2
208/196
24°
1 x0,15 +
4 x 0,25
2
216
940x2
NK
SBR
65 %
35%
SBR = Styrol-Butadiene-Rubber
BR = Butadiene-Rubber
(••) Anzahl der Garne, aus denen Cord gedreht ist
I
AUFGABEN STELLUNC
2.2
10
Meßprogramm
Das Meßprogramm für die Ermittlung der ^-Schlupf-Kurven wurde so festgelegt,
daß alle Reifen ein Grundmeßprogramm zu durchlaufen hatten und darüber hinaus,
teilweise nur mit einzelnen Reifen, ergänzende Versuche gefahren wurden. Das
gesamte Meßprogramm auf trockener, feuchter, nasser und vereister Fahrbahn ist in
Abb. 2.7 bis 2.9 dargestellt und wird im folgenden erläutert.
2.2.1
Grundmeßprogramm
Für alle Reifen sollten bei einer Radlast von 4000 N, bei einem Luftdruck von 2,0 bar
(geregelt) und bei einem Schräglaufwinkel von 0° (vgl. Basisdatensatz in den
mittleren großen Kästen in den Abb. 2.7 bis 2.9) ^-Schlupf-Kurven ermittelt werden,
wobei die Reifen gebremst und angetrieben werden sollten.
Folgende Geschwindigkeiten waren dabei konstant zu halten:
-
naheO, 5, 10, 50, 100 km/h.
Für die Geschwindigkeit "nahe 0 km/h" wurde 3 km/h gewählt (vgl. Kap. 4.1).
Die Variation des Fahrbahnzustandes wurde dabei wie folgt festgelegt:
• Realer Asphaltbelag
trocken (0 mm Wasserhöhe)
feucht
(0,1 mm Wasserhöhe)
1 mm Wasserhöhe (bei 100 km/h)
3 mm Wasserhöhe (bei 100 km/h)
Die Reifen 2 und 5 wurden auch bei 50 km/h auf nasser Fahrbahn mit 1 mm und
3 mm Wasserhöhe untersucht.
• Vereiste Fahrbahn (Spiegeleis)
-0,5° C (ursprünglich war 0° C vorgesehen, vgl. Kap. 4.5.1.2)
-4° C
(bei Reifen 2 und 5)
- -8° C
(bei Reifen 1, 3, 4, 5 und 6)
-
-12° C
(bei Reifen 5)
1
Reifen 1 his 6
Co
I
Asphalt
trocken
r: . • : : : • » .J.^,.
-. - -;-*-: —
Geschwindigkeit
3 km/h
[•
•
' ^
- - ' - . - .
f
- .
••;
Geschwindigkeit
10 km/h
Geschwindigkeit
5 km/h
Geschwindigkeit
50 km/h
Geschwindigkeit
100 km/h
Kadlast
4 kN
SchragUufwinkel
SchriiglauTwinkel
1°
nur K e l l t n
-
!
•
•
•
•
-
•
•
•
-
-
•
•
•
•
-
-
.
-
•
-
2 »ml S
•
LuTlilruck
1,5 liar
Lnft<l ruck
2,0 bin-
Luft druck
2,5 bar
nur Keifen 2 mill 5
KelCI» 2 mill 5
1
ro fi Ihöhe
100 %
Abb. 2.7:
Schräglaurwinkel
3°
Meßprogramm auf trockener Fahrbahn
.
•
.
•
Priifilholie
4 mm
Profilhöhe
2 mm
nur Reifen 5
nur Reifen 2
Schräglaufwinkel
6°
1
Reifen 1 bis 6
Asphalt
feucht/naß
Wasserhöhe
0,1 mm
I
Geschwindigkeit
3 km/h
...•-
Geschwindigkeit
5 km/h
i
•
-
•
i
-
•
3 mm Wasserhöhe
bei 100 km/h
Ralfen 2 und S
•ach bei SO km/h
Reifen 2 und S
auch bei SO km/h
.
Geschwindigkeit
10 km/h
Geschwindigkeit
50 km/h
Geschwindigkeit
100 km/h
Radlast
4 kN
Radlast
6 kN
SchrSglaufwlnkel
0°
Luftdruck
2,0 bar
Profilhöhe
100 %
Abb. 2.8:
lmm Wasserhöhe
bei 100 km/h
Meßprogramm auf feuchter und nasser Fahrbahn
i
I
Reifen 1 bis 6
Vereiste
Fahrbahn
Oberflächentemperatur
-0,S°C
I *
•
''
•
I
• '
-4°C
-8°C
-12°C
nur Reifen 2 und 5
nicht Keifen 2
nur Reifen S
• - : • • •
Geschwindigkeit
3 km/h
Geschwindigkeit
5 km/h
Geschwindigkeit
tu km/h
KadUst
4 kN
SchräglauTwinkei
L u I! <l i- M i. k
2,0 bar
Prurilhöhe
100 %
Abb. 2.9:
Meßprogramm auf vereister Fahrbahn
Geschwindigkeit
50 km/h
Geschwindigkeit
100 km/h
AUFGABENSTELLUNG
14
Während auf vereister Fahrbahn die Temperatur variiert wurde, war sie auf trockener,
feuchter und nasser Fahrbahn konstant zu halten. Sie betrug auf trockener Fahrbahn
22 °C, auf feuchter und nasser Fahrbahn aufgrund des kälteren Leitungswassers
17 °C.
Der eingesetzte reale Asphaltbelag entspricht im Aufbau der ZTV bit StB 84 (vgl.
Lit. [1]). Für die Versuche wird eine O/8-Körnung verwendet, was bedeutet, daß
90 Gew.-% der Mineralstoffe kleinere Abmessungen als 8 mm aufweisen. Der SRTWert beträgt 58 ± 2, die mit der Sandfleckmethode ermittelte Rauhtiefe 0,6 mm. Auf
die Auswirkung unterschiedlicher SRT-Werte und die Sandfleckmethode wird in
Kap. 4.4.1 ausführlich eingegangen.
2.2.2
Ergänzende Versuche
Mit allen Reifen sollten bei 50 km/h mit 2,0 bar Luftdruck ergänzende Versuche gefahren werden. Dabei sollte die Radlast auf trockener und feuchter Fahrbahn variiert
werden:
Messung bei 2000 N und 6000 N Radlast
Auf trockener Straße sollte das Verhalten auch bei Variation des Schräglaufwinkels
untersucht werden:
Messung bei 3° und 6° Schräglaufwinkel.
Bei Reifen 2 und 5 waren auf trockener Straße zusätzlich Messungen bei 1°
Schräglaufwinkel durchzuführen, außerdem waren der Luftdruck und die Profilhöhe
zu variieren:
Messungen bei 1,5 und 2.5 bar
Messungen bei 2 mm Restprofil (Reifen 2)
bzw. bei 4 mm Restprofil (Reifen 5)
Außerhalb des beschriebenen Meßprogramms, das sich ausschließlich mit u-SchlupfKurven befaßt, wurden mit dem Reifen 2 zusätzlich weitere ergänzende Versuche gefahren. Diese Untersuchungen zum "Sägezahneinfluß" auf die u-SchräglaufwinkelKurven werden im Kapitel 4.6 ausführlich beschrieben.
RKIFEN-INNENTROMMEL-PROFSTAND
3.
DER UNIVERSITÄT KARLSRUHE
15
REIFEN-INNENTROMMEL-PRÜFSTAND DER UNIVERSITÄT
KARLSRUHE
Zur Durchführung des beschriebenen Meßprogramms bietet der Reifen-Innentrommel-Prüfstand der Universität Karlsruhe sehr gute Voraussetzungen. Im folgenden Kapitel wird eine kurze Beschreibung dieser Prüfeinrichtung gegeben.
3.1
Aufbau des Reifen-Innentrommel-Prüfstandes
Wie aus Abb. 3.1 ersichtlich ist, läuft der Reifen bei diesem Prüfstand, durch eine
entsprechende Radaufhängung (1) geführt, auf der Innenseite einer zylindrischen
Trommel mit 3,8 m Durchmesser (2). Dieser relativ große Durchmesser hat den
Vorteil, daß die Reifeneigenschaften durch die Trommelkrümmung praktisch nicht
beeinflußt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Prüfstandaufbaus liegt darin, daß auf
der Innenseite der Trommel ein sehr gleichmäßiger Wasserfilm aufgebaut werden
kann, so daß der Einfluß der Nässe auf den Kraftschluß der Reifen untersucht werden
kann. Desweiteren sind Messungen auf vereister Fahrbahn möglich, da die gesamte
Trommel mit einer im Prüfstand integrierten Kältemaschine auf 40° C unter Umgebungstemperatur abgekühlt werden kann.
Bei Umfangskraftmessungen wird das Prüfrad mit einem Hydraulikmotor (3) angetrieben oder gebremst. Dadurch erhält man - im Gegensatz zum Betrieb einer Prüfeinrichtung mit mechanischer Reibungsbremse - stabile Meßpunkte der Antriebsund Bremskraft auch bei Schlupfwerten, die über dem Schlupf bei maximaler Umfangskraft liegen.
Die Einstellung der Radlast, des Schräglauf- und des Sturzwinkels erfolgt mit Hilfe
von geeigneten hydraulischen Regeleinrichtungen (4).
Die am Rad angreifenden Kräfte und Momente werden mit einer 6-KomponentenMeßnabe (5) gemessen, die zwischen Rad (6) und Radlagerung (7) angeordnet ist
und deren Meßsystem mit Raddrehzahl mitrotiert. Dadurch werden nur die am Rad
angreifenden Kräfte und Momente ohne Beeinflussung durch die Antriebswelle gemessen, wobei die störende Radlagerreibung eliminiert wird.
Die Raddrehzahl und die Trommelgeschwindigkeit werden über Resolver erfaßt, die
an die entsprechenden Wellen angekoppelt sind, so daß der Radschlupf genau ermittelt werden kann.
I
Se
IS
Ö
r
I
I
I
Abb. 3.1 :
Der Reifen-Innentrommel-Prüfstand der Universität Karlsruhe (TH)
17
REiFEN-INNENTROMMEL-PRÜFSTAND DER UNIVERSITÄT KARLSRUHE
Die wichtigsten technischen Daten des Prüfstandes sind in Tab. 3.1, die Meßgrößen
und Genauigkeitsangaben in Tab. 3.2 zusammengefaßt.
Tabelle 3.1 : Technische Daten des Innentrommelprüfstandes
Innendurchmesser der Lauftrommel
3,8
m
Breite der Lauffläche
300
mm
Fahrgeschwindigkeit auf Safety Walk
200
km/h
150
km/h
Antriebsleistung der Trommel
310
kW
Antriebsleistung am Rad
200
kW
Brems leitung am Rad
310
kW
Raddrehzahl
2000
min"'
Schräglaufwinkel
-20 ... 20
Grad
Sturzwinkel
-10...20
Grad
12... 17
Zoll
0... 4
mm
auf Asphalt
Felgendurchmesser der Prüfräder
Wasserhöhe
Tabelle 3.2: Meßgrößen und Genauigkeitsangaben
Kräfte und Momente
Meßbereich
Radlast
Umfangskraft
Seitenkraft
Antriebsmoment
Sturzmoment
Rückstellmoment
6kN
6kN
6kN
3000 Nm
3000 Nm
300 Nm
Linearität und
Hysterese
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0.5 %
Sonstige Meßgrößen
Meßbereich
Schräglaufwinkel
Sturzwinkel
geometr. Rollhalbmesser
Reifenluftdruck
Eisoberflächentemperatur
Wasserhöhe
±20°
- 10° bis+ 20°
216mm bis4IOmm
0 bis 5 bar
bis - 20° C
bei 0,1 mm
bei 1.0 mm
bei 3.0 mm
200 km/h
2000 min"1
Fahrbahngeschwindigkeit
Raddrehzahl
Ubersprechen
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
± 0,5 %
Meß- und Einstellgenauigkeit
± 0.1 %
± 0,1 %
i 0,1 %
± 1%
± 0.5° C
i 0.02 mm
± 0.05 mm
± 0.20 mm
± 0.3 %
± 0.3 %
REIFEN-INNENTROMMEL-PRÜFSTAND DER UNIVERSITÄT KARLSRUHE
3.2
18
Besondere Eigenschaften bei allgemeinen Messungen
Der Karlsruher Innentrommel-Prüfstand weist bei allgemeinen Messungen folgende
besondere Eigenschaften auf:
Konstante Umgebungsbedingungen und Oberflächenbeschaffenheit der
Prüffahrbahn
Aufgrund der konstanten Randbedingungen ist der Laborversuch bezüglich der
erreichbaren Meßgenauigkeit und genaueren Reproduzierbarkeit für systematische Untersuchungen dem Straßenversuch vorzuziehen.
Exakt reproduzierbare Einfahrbedingungen
Die zu prüfenden Reifen können nur im Labor entsprechend dem anschließenden Meßprogramm unter exakt reproduzierbaren Bedingungen eingefahren
werden.
•
Reale Straßenoberfläche
Es werden an dieser Versuchseinrichtung keine praxisfremden Laborfahrbahnen zur Reifenprüfung eingesetzt, sondern reale Straßenoberflächen, die
sich im Aufbau an die ZTV bit StB 84 (vgl. Lit. [1]) anlehnen. Es stehen mehrere Fahrbahnen zur Verfügung, die sich entsprechend den genannten Vorschriften durch die Körnung unterscheiden.
•
Vernachlässigbare Trommelkrümmung
Aufgrund des großen Durchmessers der Innentrommel von 3,8 m ist sichergestellt, daß das Kraftschlußverhalten von Fahrzeugreifen durch die Fahrbahnkrümmung praktisch nicht beeinflußt wird.
•
Versuchsparameter exakt einstellbar
Mit der äußerst verformungssteifen Radaufhängung sind Größen wie
Schräglaufwinkel und Sturzwinkel exakt einstellbar und können während der
Messung genau konstant gehalten werden. Dies trifft ebenso auf die Fahrgeschwindigkeit zu.
•
19
Reifeninnendruck regelbar
Der Reifenluftdruck wird während der Versuchsdurchführung ständig gemessen. Wahlweise kann mit konstanter Luftfüllung oder mit geregeltem Reifeninnendruck gefahren werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens war geregelter Luftdruck vorgesehen.
•
Mitroticrende 6-Komponenten-Meßnabe
Die Messung der Kräfte und Momente erfolgt durch eine 6-KomponentenMeßnabe, die zwischen Felge und Radlagerung angeordnet ist, so daß die Radlagerreibung das Meßergebnis nicht verfälscht.
•
Kalibrierung der Meßnabe im eingebauten Zustand
Da die Meßnabe im eingebauten Zustand mit Hilfe von rotierenden Gewichten
kalibriert wird, kann kein Meßfehler entstehen, der auf unterschiedliches Ausrichten des Meßsystems im Kalibrierzustand und im Einbauzustand zurückzuführen ist. Aufgrund dieser Kalibriermethode und des besonderen Aufbaus des
Meßsystems können bei der Kräfte- und Momentenmessung hohe Genauigkeiten erreicht werden.
•
Stabile Meßpunkte der Antriebs- bzw. Bremskraft
Bei Umfangskraftmessungen wird das Prüfrad mit einem Hydraulikmotor angetrieben oder gebremst. Dadurch erhält man - im Gegensatz zum Betrieb einer
Prüfeinrichtung mit mechanischer Reibungsbremse - stabile Meßpunkte der
Antriebs- bzw. Bremskraft auch bei Schlupfwerten, die über dem Schlupf bei
maximaler Umfangskraft liegen.
3.3
Zusätzliche besondere Eigenschaften bei Messungen auf nasser Fahrbahn
Durch die Verwendung einer Innentrommel als Prüffahrbahn ist es möglich, Reifeneigenschaften auf nasser Fahrbahn zu untersuchen. Bei diesen Messungen wird auf
die Innenseite der Trommel ein Wasserfilm aufgebracht, der sich durch die Fliehkraft
gleichmäßig in der rotierenden Trommel verteilt. Im Vergleich zu Straßenmessungen
hat dieses Verfahren folgende Vorteile:
REiFEN-INNENTROMMEL-PRUFSTAND DER UNIVERSITÄT KARLSRUHE
•
20
Exakte Messung der Wasserhöhe
Die Wasserhöhe kann mit einem am Institut entwickelten kapazitiven Aufnehmer genau gemessen werden. Der Aufnehmer ist, bezogen auf die Trommellaufrichtung, kurz vor dem Reifen angeordnet, so daß die tatsächlich am
Reifenlatsch vorliegende Wasserhöhe gemessen wird.
•
Genaue Einstellung der Wasserhöhe
Am Prüfstand kann innerhalb kurzer Zeit die gewünschte Wasserhöhe genau
eingestellt werden.
•
Gleichmäßiger Wasserfilm
Durch die gleichmäßige Trommeloberfläche ist eine unerwünschte Pfützenbildung, die bei Straßenmessungen nicht vollständig verhindert werden kann, ausgeschlossen.
3.4
Zusätzliche besondere Eigenschaften bei Messungen auf vereister Fahrbahn
Durch die komplette Kapselung der Trommel und durch den Einsatz einer Kältemaschine kann die gesamte Prüfstandseinheit auf 40 °C unter Umgebungstemperatur
abgekühlt werden. Dazu wird, wie in Abb. 3.2 zu erkennen, im unteren Bereich der
Trommel Luft aus dem Trommelraum angesaugt, diese durchströmt dann rechts den
Wärmetauscher der Kälteanlage und wird dann im abgekühlten Zustand auf mittlerer
Höhe wieder zugeführt.
Durch die Rotation der Trommel entgegen dem Uhrzeigersinn erfolgt anschließend
eine gleichmäßige Verteilung der Kaltluft. Nach dem Abkühlen der Trommel kann
schließlich die Eisschicht aufgebracht werden (vgl. Kapitel 4.5.1).
Bei den Kraftschlußmessungen auf vereister Fahrbahn (Spiegeleis) bietet der Laborversuch im Vergleich zum Straßenversuch entscheidende Vorteile:
•
Genaue Einstellung der Luft- und Eistemperatur
Im Labor kann die Luft- und Eistemperatur auf den gleichen Wert eingestellt
und konstant gehalten werden. Dies ist von großer Bedeutung, da die Temperatur bei Eismessungen sowohl auf das Niveau als auch auf den Verlauf von
21
Umfangskraft-Schlupf-Kurven einen großen Einfluß hat. Die Eisoberflächentemperatur wird dabei kurz vor dem Reifen mit einem Pyrometer berührungslos gemessen. Dieses Pyrometer arbeitet mit einer äußerst geringen Verzögerung (vgl. Abb. 3.2).
Konstante Oberflächenbeschaffenheit der Eisschicht
Nur am Prüfstand kann eine konstante Oberflächenbeschaffenheit der Eisschicht gewährleistet und jede ungewollte Verschmutzung verhindert werden.
Keine Schnee-, Eis- und Reifablagerung am Reifen
Die Reifenoberfläche spielt bei Eismessungen eine wichtige Rolle. Am Prüfstand können Ablagerungen am Reifen unterbunden werden, so daß diese
Zwischenmedien die Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse nicht beeinträchtigen können.
Abb. 3.2:
Außenansicht des Innentrommel-Prüfstandes mit Kältemaschine
MESSERGEBNISSE
22
4.
MESSERGEBNISSE
4.1
Vorbemerkungen
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurden insgesamt ca. 1.500 Kennlinien aufgezeichnet, wobei ein großer Teil der Messungen zur Sicherstellung der Reproduzierbarkeit durchgeführt wurde.
Im einzelnen waren dies
ca. 450 Messungen auf trockener Fahrbahn,
ca. 300 Messungen auf feuchter/nasser Fahrbahn und
ca. 750 Eismessungen.
Im Anhang ist für jede Parameterkombination, die vom Versuchsprogramm vorgegeben war, eine entsprechende Reifenkennlinie abgebildet.
Es ist jeweils der Umfangskraftbeiwert u über dem Schlupfs aufgezeichnet.
Der Umfangskraftbeiwert u wird aus der Umfangskraft Fx und der Radlast F z berechnet:
Bei dieser Berechnung wird jeweils durch die aktuelle vorliegende Radlast dividiert,
so daß die Einflüsse von geringen Radlastschwankungen weitgehend eliminiert werden.
Für die Schlupfberechnung wird auf der Antriebs- und Bremsseite die gleiche Definition verwendet:
r d y n • <a R - v T
s =
worin
s
rd
coR
vT
=
=
=
=
Schlupf
dynamischer Rollhalbmesser
Raddrehwinkelgeschwindigkeit
Trommelgeschwindigkeit bzw.
Fahrgeschwindigkeit
MESSERGEBNISSE
23
Die Raddrehwinkelgeschwindigkeit wird an der Radantriebswelle gemessen, und die
Trommelgeschwindigkeit ergibt sich aus der Trommeldrehzahl und dem Trommelradius. Der dynamische Rollhalbmesser wird vor jeder Messung bei der jeweiligen
Parameterkombination (Radlast, Geschwindigkeit,...) bestimmt. Diese Bestimmung
des dynamischen Rollhalbmessers soll kurz erläutert werden.
Definitionsgemäß ist der Schlupf s = 0, wenn die Umfangskraft den Wert 0 annimmt.
Diese Definition ist sinnvoll, da bei Umfangskraft F x = 0 im Mittel die Umfangsschubspannungen ebenfalls 0 sind, so daß in der Summe die Gleitungen im Latsch
auch 0 sein müssen. Zur Bestimmung des dynamischen Rollhalbmessers wird daher
vor jeder Messung am Prüfstand der Radantrieb so eingestellt, daß die Umfangskraft
den Wert 0 annimmt. Da damit der Schlupf 0 ist und die restlichen Größen bekannt
sind, kann der dynamische Rollhalbmesser berechnet werden. Dieser Wert wird bei
der darauf folgenden eigentlichen Messung konstant gesetzt, so daß damit zur
Schlupfermittlung alle Größen bekannt sind.
Da der Schlupf aufgrund der Berechnungsformel für Fahrgeschwindigkeit 0 km/h
nicht definiert ist, wurde die niedrigste Geschwindigkeitsstufe, die durch das Meßprogramm mit "nahe 0 km/h" vorgegeben war, auf 3 km/h festgelegt. Bei dieser Geschwindigkeit sind die Schlupfschwankungen noch relativ gering, die u.a. dadurch
entstehen, daß ein Reifen nicht ideal rund ist und somit bei konstanter Umfangskraft
Schwankungen bei der Radwinkelgeschwindigkeit auftreten.
Um das unterschiedliche Verhalten der einzelnen Reifen deutlich zu machen, werden
in den folgenden Kapiteln die Kennlinien der untersuchten Reifen miteinander verglichen. Zusätzlich werden in Tabellen charakteristische Kenngrößen angegeben, die
hier kurz erläutert werden sollen. Zu diesem Zweck ist in Abb. 4.1 der prinzipielle
Verlauf einer u-Schlupf-Kurve dargestellt.
MESSERGEB1VISSE
24
Umfangskraftbeiwert fX M.
100%
crit.an
Bremsen
Schlupf S
Antreiben
Abb. 4.1 : Bedeutung der Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven
Die in Abb. 4.1 eingetragenen Abkürzungen sind größtenteils in ISO 8855 genormt
und haben folgende Bedeutung:
ds
-
Anfangsgradient der u-Schlupf-Kurve
u
max,br =
s
crit,br
=
Kritischer Umfangsschlupf auf der Bremsseite = Wert des
Umfangsschlupfs s, bei welchem der maximale Umfangskraftbeiwert
"max,br auftritt.
u
max,an
=
Maximaler Umfangskraftbeiwert auf der Antriebsseite
crit,an
=
Kritischer Umfangsschlupf auf der Antriebsseite = Wert des
Umfangsschlupfes s, bei welchem der maximale Umfangskraftbeiwert
u
max,an auftritt.
s
Maximaler Umfangskraftbeiwert auf der Bremsseite
u
gl,br
=
Gleitbeiwert beim Bremsen = Umfangskraftbeiwert bei 100 %
Bremsschlupf (blockiertes Rad)
u
gl,an
=
Gleitbeiwert beim Antreiben = Umfangskraftbeiwert bei 100%
Antriebsschlupf
MESSERGEBNISSE
25
Für eine gute Reproduzierbarkeit der Meßergebnisse ist es wichtig, daß alle Reifen
gleich und mit einem symmetrischen Programm eingefahren werden. Dies bedeutet,
daß Reifen, um die äußerste Laufstreifenschicht abzufahren, nicht nur mit Bremsschlupf beaufschlagt werden dürfen, sondern es muß auch Antriebsschlupf aufgebracht werden. Ebenso wichtig ist es auch, den Schräglaufwinkel nicht nur in eine,
sondern in beide Richtungen zu verstellen.
Wie sich ein nicht symmetrisches Einfahrprogramm auf die u-Schlupf-Kurven auswirkt, ist in Kapitel 4.3.6 beschrieben.
Folgendes symmetrisches Einfahrprogramm hat sich an der Universität Karlsruhe
bewährt und wurde auch im Rahmen dieses Forschungsvorhabens verwendet:
1. Reifen mit 100 km/h zehn Minuten frei rollen lassen
(Radlast 4000 N, Luftdruck 2,0 bar).
2. Je zweimal bremsen und antreiben bis zu 20 % Schlupf.
3. Einstellen der Umfangskraft auf 50 % der maximalen Bremskraft. Mit dieser Einstellung zweimal den Schräglaufwinkel kontinuierlich von 0° nach -6°, dann nach
+6° und wieder nach 0° verstellen.
4. Einstellen der Umfangskraft auf 50 % der maximalen Antriebskraft. Mit dieser
Einstellung den Schräglaufwinkel wie oben verstellen.
5. Je zweimal bremsen und antreiben bis zu 20 % Schlupf.
6. Danach Reifen zehn Minuten frei rollen lassen.
26
MESSERGEBNISSE
4.2
Variationsbreite der maximalen Umfangskraftbeiwerte
Bevor auf die Auswirkung der einzelnen Parametervariationen eingegangen wird,
soll zunächst die Variationsbreite der maximalen Umfangskraftbeiwerte aufgezeigt
werden, die durch die verschiedenen Fahrbahnzustände erreicht wurden.
Durch die Fahrbahnzustände
- trocken
- feucht
- naß
- vereist
wurden die Reifen bei maximalen Umfangskraftbeiwerten von etwa 1,2 bis hinunter
zu Werten nahe 0 untersucht. Abb. 4.2 zeigt beispielhaft die u-Schlupf-Kurven für
Reifen 5 bei verschiedenen Fahrbahnzuständen bei 100 km/h.
An dieser Stelle soll lediglich ein Überblick über die Variationsbreite der Reibwerte
gegeben werden. Eine genaue Interpretation der Kurvenverläufe erfolgt in den folgenden Kapiteln, wo die entsprechenden Parametereinflüsse behandelt werden.
-60
Abb. 4.2:
-50
Bremsen
•10
0
Schlupf [ '
40
50
Antreiben
|j.-Schlupf-Kurven für Reifen 5 bei verschiedenen Fahrbahnzuständen
60
MESSERGEBNISSE
27
Auf trockener Fahrbahn werden bei Reifen 5 maximale Reibwerte von etwa 1,1 erreicht. Schon eine Wasserhöhe von nur 0,1 mm (feuchte Fahrbahn) bewirkt, daß nur
noch Maximalwerte von ca. 0,8 möglich sind (vgl. Kapitel 4.4.2).
Da die Profilhöhe bei den auf nasser Fahrbahn untersuchten Reifen dem Neuzustand
entspricht, ist die Differenz zwischen der 0,1 mm-Kurve und der 1 mm-Kurve relativ
gering. Der Reifen kann das Wasser praktisch vollständig in seinem Profil aufnehmen (vgl. Kapitel 4.4.2).
Die Wassermengen, die bei 3 mm Wasserhöhe vorliegen, werden dagegen nicht mehr
so problemlos verdrängt, was sich dadurch zeigt, daß die entsprechende ^t-SchlupfKurve auf einem deutlich tieferen Niveau liegt.
Die niedrigsten Reibwerte werden auf Spiegeleis erreicht, wobei sich hier die Eisoberflächentemperatur extrem auswirkt. Bei Temperaturen nahe 0° C können nur
noch minimale Umfangskräfte übertragen werden.
Ein auffälliges Merkmal der in Abb. 4.2 dargestellten Kurven ist, daß die Anfangssteigung im linearen Bereich bis auf eine Ausnahme nahezu gleich ist. Dies ist nicht
weiter verwunderlich, wenn man bedenkt, daß im linearen Bereich der u-SchlupfKurven hauptsächlich Formänderungsschlupf vorliegt. Damit ist die Anfangssteigung
der Kurven praktisch ausschließlich von der Laufstreifenelastizität in Längsrichtung
abhängig, wenn Radlast und Luftdruck konstant gehalten werden.
Diese Aussage gilt allerdings nur, wenn die Gummielemente über die gesamte Latschlänge auf der Fahrbahn haften. Bei 3 mm Wasserhöhe schiebt sich aber bei Reifen
5 ein Wasserkeil in die Reifenaufstandsfläche, wodurch der Anstieg der Kurve im linearen Bereich merklich beeinflußt wird (vgl. Kapitel 4.4.2).
4.3
Messungen auf trockener Fahrbahn
4.3.1
In Abb. 4.3 ist beispielhaft für Reifen 2 der Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf die
u-Schlupf-Kurven dargestellt.
28
MESSERGEBWSSE
1.2
3 km/h
1.0
•r
5 km/h
0.8
—
0.6
— - -
-
10 km/h
ii
7
50 k m *
1
0.4
1
0.2
1
0.0
«
en -0.2
c
I
CD
E -0.4
ID
-0.6
/
-0.8
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
-1.0
195/65 R 15 V
4 kN
0 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
40
50
Antreiben
60
Abb. 4.3: u-Schlupf-Kurven für Reifen 2 auf trockener Fahrbahn bei verschiedenen
Geschwindigkeiten
Es ist zu erkennen, daß die übertragbaren Antriebskräfte größer sind als die übertragbaren Bremskräfte, was praktisch bei allen Reifen der Fall ist (vgl. Anhang). Die Anfangssteigungen der Kurven sind sehr ähnlich, was darauf zurückzuführen ist, daß in
diesem Bereich praktisch nur Formänderungsschlupf vorliegt. Hier spielt, bei konstantem Luftdruck und konstanter Radlast, praktisch nur die Laufstreifenelastizität in
Längsrichtung eine Rolle.
Die Maximalwerte der Kurven nehmen mit zunehmender Geschwindigkeit leicht ab.
wobei sich die Lage des Maximums bezüglich der Schlupfachse zu kleineren Werten
hin verschiebt. Bei der Erklärung dieses Effektes ist zu beachten, daß sich im Maximalbereich der Kurven dem Formänderungsschlupf bereits Gleitschlupf überlagert.
Die größten Umfangskräfte können bei einer optimalen Gleitgeschwindigkeit übertragen werden, die in der Größenordnung von 0.2 km/h liegt (vgl. Literatur [2]) und
die je nach Gummimischung sehr unterschiedliche Werte annehmen kann. Diese optimale Gleitgeschwindigkeit wird aufgrund der Schlupfdefinition bei höheren Fahrgeschwindigkeiten bereits bei niedrigeren Schlupfwerten erreicht als bei geringen
Fahrgeschwindigkeiten, wodurch sich die Verschiebung des Maximums erklärt.
29
MESSERGEBNISSE
Mit Hilfe der vorliegenden Gleitgeschwindigkeiten können auch die unterschiedlichen Verläufe der u-Schlupf-Kurven jenseits des Maximums erklärt werden. Charakteristisch für die Gummireibung ist der kontinuierliche Abfall der Umfangskraft
mit zunehmender Gleitgeschwindigkeit, sobald die optimale Gleitgeschwindigkeit
überschritten ist. Da aufgrund der Schlupfdefmition die Gleitgeschwindigkeit bei hohen Fahrgeschwindigkeiten mit zunehmendem Schlupf schneller ansteigt, muß die
Umfangskraft bei hohen Fahrgeschwindigkeiten jenseits des Maximums schneller abfallen als bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten, was auch deutlich den Diagrammen
entnommen werden kann.
4.3.2
Charakteristisch für die Gummireibung ist eine Abnahme des Reibwertes mit zunehmender Flächenpressung. Da mit zunehmender Radlast die Flächenpressung im Reifenlatsch steigt, erreichen die u-Schlupf-Kurven bei größerer Radlast kleinere maximale Umfangskraftbeiwerte. Alle untersuchten Reifen weisen dieses Verhalten auf
(vgl. Anhang). Abb. 4.4 zeigt beispielhaft den Einfluß der Radlast auf die Meßkurven
von Reifen 4.
Reifengrötte:
Geschwindigkeit:
Wasserhôhe:
-50
-50
Bremsen
Abb. 4.4:
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
175 R 14 Q M+S
50 km/h
o mm
50
Antreiben
60
(i-Schlupf-Kurven für Reifen 4 auf trockener Fahrbahn bei verschiedenen
Radlasten
30
MESSERGEBNISSE
Bei genauem Betrachten des linearen Bereichs der u-Schlupf-Kurven fällt auf, daß
die Anfangssteigung der Kennlinien mit steigender Radlast leicht zunimmt. Das bedeutet, daß die Umfangskraft bei gleichen Schlupfwerten überproportional mit der
Radlast ansteigen muß, da im Diagramm nicht Umfangskräfte sondern Umfangskraftbeiwerte aufgetragen sind. Dieser überproportionale Einfluß erklärt sich dadurch, daß durch die Radlast zum einen die Latschgröße erhöht wird, zum anderen
durch die größere Latschlänge die Gummielemente im Bereich des Formänderungsschlupfes bei gleichem Schlupfwert weiter ausgelenkt werden. Die Auswirkung dieser beiden Effekte ist in Abb. 4.5 dargestellt.
2 kN
Bremsschlupf = const.
b)
c)
Pzv = Pu.«m«i(4
Abb. 4.5: Schubspannungsaufbau durch Auslenkung der Gummielemente im Latsch
bei unterschiedlichen Radlasten
MESSERGEBNISSE
31
Abb. 4.5 a) zeigt vereinfacht den Schubspannungsaufbau im Reifenlatsch bei einer
geringen Radlast (beispielsweise 2 kN), wenn ein konstanter Bremsschlupf vorliegt
und kein Gleiten im Latsch auftritt. Dadurch daß durch den Bremsschlupf die Reifenumfangsgeschwindigkeit vR kleiner ist als die Fahrgeschwindigkeit vF, kommt es
zu einer Auslenkung der Gummielemente relativ zur Felge in Umfangsrichtung. Im
Bereich des Formänderungsschlupfes nimmt diese Auslenkung, über die Latschlänge
gesehen, annähernd linear zu. Die Verteilung der Schubspannungen infolge des
Bremsschlupfes ist dann ebenfalls annähernd linear. Da bei dieser Betrachtung lediglich der Umfangskraftaufbau im linearen Bereich der ^-Schlupf-Kurven betrachtet
wird, ist es zulässig, die komplizierte Grundschubspannungsverteilung außer acht zu
lassen, die schon bei frei rollendem Rad auftritt. Diese müßte der oben genannten
Schubspannung infolge Bremsschlupf überlagert werden. Mit dieser Vereinfachung
läßt sich sehr leicht eine mittlere Umfangsschubspannung p \u bestimmen. Die Umfangskraft ergibt sich durch die Multiplikation von p \u mit der Aufstandsfläche.
Durch Erhöhung der Radlast vergrößert sich die Aufstandsfläche (siehe Abb. 4.5 b)).
Würde sich die mittlere Schubspannung nicht ändern, würde sich allein durch die
größere Aufstandsfläche eine größere Umfangskraft einstellen. Mit der überschlägigen, aber natürlich nicht korrekten Annahme, daß sich bei einer Verdoppelung
der Radlast von 2 kN auf 4 kN die Aufstandsfläche verdoppelt, würde sich auch die
Umfangskraft verdoppeln. Damit wäre der Umfangskraftbeiwert im Bereich des
Formänderungsschlupfes konstant und auch der Anstieg der u-Schlupf-Kurven unabhängig von der Radlast. Tatsächlich ist aber die mittlere Umfangsschubspannung mit
zunehmender Radlast nicht konstant, sondern erhöht sich, auch wenn der Bremsschlupf konstant gehalten wird (siehe. Abb. 4.5 c)).
Durch die größere Latschlänge werden die Gummielemente weiter ausgelenkt, so
daß die Schubspannung am Ende des Latsches bei 4 kN Radlast größer ist als bei
2 kN Radlast (p2u > P\u)- D a r m t ist auch die mittlere Schubspannung bei der höheren Radlast größer (/?2u > P \u)- Folglich ist im Bereich vollständiger Haftung ein
überproportionaler Anstieg der Umfangskraft mit der Radlast festzustellen (bei konstantem Umfangsschlupf)- Dadurch erhöht sich der Anstieg der u-Schlupf-Kurven
bei Zunahme der Radlast, wie es Abb. 4.4 zu entnehmen ist.
32
MESSERGEBNISSE
4.3.3
Einfluß des Luftdruckes
Der Luftdruckeinfluß wurde im Rahmen der ergänzenden Versuche nur mit den Reifen 2 und 5 überprüft. Abb. 4.6 zeigt, daß mit zunehmendem Luftdruck die übertragbaren Umfangskräfte abnehmen, zumindest im untersuchten Bereich von 1,5 bis 2,5
bar.
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wassertiöhe:
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.6:
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
195/65 R 15 T M+S
4 kN
50 km/h
0 mm
40
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf trockener Fahrbahn für verschiedene
Luftdrücke
Durch zunehmenden Luftdruck verkleinert sich die Reifenaufstandsfläche, wodurch
die Flächenpressung steigt. Infolge der zunehmenden Flächenpressung sinkt mit steigendem Luftdruck die übertragbare Umfangskraft, wie es aus Abb. 4.6 ersichtlich ist.
Interessant ist, daß mit abnehmendem Luftdruck die Anfangssteigung der Kurven
zunimmt. Diese Reifeneigenschaft ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß sich bei
niedrigem Luftdruck eine größere Latschlänge einstellt, wie es auch bei einer Erhöhung der Radlast der Fall war (vgl. Kapitel 4.3.2). Dadurch werden die Gummielemente bei gleichem Formänderungsschlupf infolge der größeren Kontaktlänge
zwischen Gummielement und Fahrbahn weiter ausgelenkt als bei höherem Luftdruck,
wodurch größere Schubspannungen und damit größere Umfangskräfte aufgebaut
werden.
33
MESSERGEBNISSE
Dieses Reifenverhalten ist deswegen besonders auffällig, da es von u-Schräglaufwinkel-Kurven, die oft ein ähnliches Verhalten wie u-Schlupf-Kurven aufweisen, in dieser Weise nicht bekannt ist. Bei (i(a)-Kurven ist normalerweise zu beobachten, daß
die Anfangssteigung bei Erhöhung des Luftdruckes zunimmt. Bei diesen Kurven
spielt neben der Laufflächenelastizität allerdings auch die Querfedercharakteristik
zwischen Gürtel und Felge eine Rolle, wobei festzustellen ist, daß die seitliche Auslenkung des Gürtels mit zunehmendem Luftdruck stark abnimmt. In der Summe beider Einflüsse nimmt daher die Anfangssteigung dieser Kurven bei Luftdruckerhöhung zu.
4.3.4
Einfluß des Schräglaufwinkels
Im Rahmen der ergänzenden Versuche wurde der Schräglaufwinkeleinfluß bei a = 3°
und 6° auf die u-Schlupf-Kurven der sechs Reifen bei 50 km/h untersucht. Bei den
Reifen 2 und 5 wurden auch Messungen bei 1° Schräglaufwinkel durchgeführt, wobei sich zeigte, daß Schräglaufwinkel in dieser Größenordnung praktisch noch keinen
Einfluß auf die u(s)-Kurven haben (vgl. Abb. 4.7).
Reifeng rotte:
Radlast:
Geschwindigkeit"
Waasemôhe:
-60
-50
-40
-30
Bremsen
Abb. 4.7:
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
195/65 R 15 V
«kN
50 km/h
0 mm
50
60
Antreiben
|i-Schlupf-Kurven für Reifen 2 auf trockener Fahrbahn für verschiedene
Schräglaufwinkel
34
MESSERGEBNISSE
Bei 3° und 6° Schräglaufwinkel ist aber ein deutlicher Einfluß auf die (j.(s)-Kurven zu
erkennen. Mit zunehmendem Schräglaufwinkel werden die Anfangssteigungen kleiner, außerdem nehmen die maximalen Umfangskraftbeiwerte stark ab. Dieses Verhalten ergibt sich aufgrund der Theorie des Kamm'sehen Reibungskreises, wonach
die Resultierende aus Umfangskraft und Seitenkraft einen bestimmten Grenzwert
nicht überschreiten kann. Folglich müssen die übertragbaren Umfangskräfte abnehmen, wenn Schräglaufwinkel und damit Seitenkräfte vorhanden sind.
4.3.5
Einfluß der Profilhöhe
Der Einfluß der Profilhöhe wurde nur mit Reifen 2 (Sommerreifen) und Reifen 5
(Winterreifen) untersucht. In Abb. 4.8 sind die u-Schlupf-Kurven für den Winterreifen bei 4 mm und 9 mm Profilhöhe (Neuzustand) dargestellt.
1.2
1.0.
0 . 8 ••
0.6
0.4..
0.2-•
0.0
-0.2-•
E
3
-0.4..
-0.6..
/
/
-O.B
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
-1.0
195/65 R15TM*S
4kN
50 km/h
0 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.8:
-40
-30
-20
10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
40
50
Antreiben
80
[i-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf trockener Fahrbahn für verschiedene
Profilhöhen
Deutlich ist zu erkennen, daß mit abnehmendem Profil auf trockener Straße die maximal übertragbare Umfangskraft zunimmt. Dies liegt zum einen daran, daß wegen
der zum Profilgrund hin verjüngend zulaufenden Rillen mit abnehmender Profilhöhe
weniger Negativanteil vorliegt, wodurch die Flächenpressung sinkt. Zum anderen
MESSERGEBNISSE
35
nimmt die Verformung der Gummiklötze unter Umfangskraft ab, so daß die Flächenpressung über die Klotzfläche betrachtet gleichmäßiger wird.
Weiter ist auffällig, daß die Anfangssteigung der Kurven mit abnehmendem Profil
stark zunimmt. Mit abnehmendem Profil nimmt die Laufflächenelastizität ab, so daß
im Bereich des Formänderungsschlupfes bei gleichen Schlupfwerten höhere Umfangskräfte aufgebaut werden.
Die gleichen Effekte beobachtet man auch beim Sommerreifen 2 (vgl. Anhang), nur
weit weniger ausgeprägt, da hier die Laufstreifenelastizität aufgrund etwas niedrigerer Profilhöhe, aufgrund fehlender Feinlamellierung und aufgrund unterschiedlicher
Gummimischung von vornherein auf einem niedrigeren Niveau liegt.
4.3.6
Einfluß der "Sägezahnausbildung"
Bei manchen Reifen ist es bei der Interpretation der (i(s)-Kuren fast wichtiger, darauf
zu achten, wie das Verschleißbild eines Reifens aussieht, und nicht, um wieviel die
Profilhöhe abgenommen hat. Durch das symmetrische Einfahrprogramm (vgl. Kapitel 4.1), aber auch durch das symmetrische Meßprogramm (Antreiben und Bremsen),
wurde erreicht, daß ein gleichmäßiges Verschleißbild vorliegt. Weicht man von dem
symmetrischen Programm ab, hat dies insbesondere bei Winterreifen sehr großen
Einfluß auf die (i-Schlupf-Kurven. Die Ursache ist in der Ausbildung von
"Sägezähnen" zu finden. Fährt man einen Winterreifen abweichend von dem in Kapitel 4.1 genannten Programm ein, indem nur Bremsschlupf, aber nie Antriebsschlupf
aufgebracht wird, bildet sich durch die Verformung der Profilelemente infolge des
Verschleißes an jedem Profileinschnitt ein Sägezahnprofil aus, bei Winterreifen also
auch an jeder einzelnen Lamelle. Um diese qualitative Aussage quantifizieren zu
können, wurde die Oberfläche dieses Winterreifens, der nur mit Bremsschlupf, aber
nie mit Antriebsschlupf gelaufen ist, nach Abschluß der Messungen von der Firma
Continental AG laser-optisch vermessen. Dabei wurde der Reifen an 4 Spuren am
Umfang in Laufrichtung abgetastet. Das Ergebnis für Spur 3 und 4 ist in Abb 4.9
dargestellt.
MESSERGEBMSSE
36
Track : 3
Track : 4
Abb. 4.9: Gemessene Profilkontur bei Winterreifen Nr. 5 nach ausschließlicher
Belastung durch Bremsschlupf
Deutlich sind die Profilrillen zu erkennen, die in der Realität eine Tiefe von ca. 9 mm
aufweisen. Bedingt durch das Meßprinzip (Triangulationsverfahren) erscheinen diese
Profilrillen, die in Wirklichkeit annähernd parallel zum Profilgrund hin verlaufen, in
dem Diagramm nach unten "trichterförmig". Abgesehen von dieser kleinen, meßtechnisch bedingten Abweichung wird aber der Sägezahneffekt deutlich wiedergegeben. Betrachtet man das obere Ende der Profilrillen, erkennt man eindeutig, daß die
linksseitigen Flanken steil nach oben verlaufen, während die rechtsseitigen Flanken
durch die Verformung und den Verschleiß unter Bremskräften oben "angefast" wurden. Dieser Effekt ist auch an den einzelnen Lamellen zu sehen. Diese Ausbildung
der Reifenoberfläche führt dazu, daß bei einer Bremsmessung ein gleichmäßigerer
Kontakt zwischen Laufstreifen und Fahrbahn vorliegt. Bei einer Antriebsmessung
werden aber die Profilelemente in die andere Richtung verformt, so daß lediglich die
"Sägezahnspitzen" einen Kontakt zur Fahrbahn bekommen, wodurch nur eine kleine
Kontaktfläche mit großer Flächenpressung wirksam wird.
Die Folge ist, daß der Reifen weit höhere Bremskräfte als Antriebskräfte übertragen
kann, wie in Abb. 4.10 zu sehen ist.
37
MESSERGEBNISSE
1.2Antriebssägezahn
1.0.
0.8..
gleictim. eingef
Bremssägezahn
0.60.4..
0.2-•
Reifengröse:
Radlast:
Geschwindigkeit
-1.2-60
-50
3remsen
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
2C
30
50
Antreiben
60
Abb. 4.10: ^-Schlupf-Kurven für Reifen 5 (Winterreifen) bei unterschiedlicher
"Sägezahnausbildung"
Das gleiche gilt sinngemäß natürlich auch für einen Reifen, der nur mit Antriebsschlupf eingefahren wurde.
In Abb. 4.11 ist zum Vergleich die Oberflächenkontur eines symmetrisch (mit
Brems- und Antriebsschlupf) gefahrenen Winterreifens dargestellt.
Man sieht, daß in diesem Fall die links- und rechtsseitigen Flanken oben "angefast"
sind und auch beide Flanken der Feinlamellen nach oben hin schräg verlaufen. Die
Folge ist, daß sich die maximal übertragbaren Brems- und Antriebskräfte weniger
stark unterscheiden als es bei einem nicht symmetrisch eingefahrenen Reifen der Fall
ist.
Abschließend soll zum Sägezahneffekt bei Winterreifen noch festgehalten werden,
daß sich bei normalem Fahrbetrieb auf der Straße ein derart ausgeprägter Sägezahn
nicht einstellt, da hier auch normale Abriebsvorgänge bei freirollendem Rad auftreten. Daher wird sich auch an einer nicht angetriebenen Achse auf der Straße kein so
stark ausgeprägter "Bremssägezahn" einstellen, wie in Abb. 4.9 gezeigt. Somit ist
auch das Verhalten eines Winterreifens auf einer nicht angetriebenen Achse, bei der
nur Bremskräfte auftreten, am Prüfstand am besten durch einen symmetrisch eingefahrenen Reifen zu simulieren.
3S
MESSERGEBMSSE
Track : 3
Track : 4
Abb. 4.11 :
Gemessene Profilkontur bei Winterrreifen Nr. 5 nach symmetrischer
Belastung durch Brems- und Antriebsschlupf
Bei Sommerreifen ist der beschriebene Effekt sehr viel weniger ausgeprägt, da die
Profilklötze verformungssteifer sind. Bei Reifen mit längsorientiertem Profil sieht
man nur noch minimale Unterschiede bei den Umfangskräften, da sich hier kein ausgeprägter Sägezahn bilden kann.
Die Feststellung, daß die Sägezahnausbildung einen sehr großen Einfluß auf die
(i-Schlupf-Kuren haben kann, führte während der Durchführung des Forschungsvorhabens zu einer Erweiterung des ursprünglich vorgesehenen Meßprogramms. Es
sollte geprüft werden, ob ein ähnlicher Effekt auch bei u-Schräglaufwinkel-Kurven
zu finden ist. Die Ergebnisse hierzu sind in Kapitel 4.6 dargestellt. In diesem Kapitel
sind auch die Profilkonturen des Sommerreifens 2 in Längsrichtung für den Fall wiedergegeben, daß der Reifen nur durch Schräglaufwinkelmessungen beansprucht wurde.
39
MESSERGEBNISSE
4.3.7
Vergleich der ^-Schlupf-Kurven verschiedener Reifen
Abb. 4.12 zeigt die ^-Schlupf-Kurven verschiedener Reifen auf trockener Fahrbahn.
1.2
1.0
0.8
"7 0.6
C
0.4
185/70 R 14 S
195/65 R 15 V
225/50 ZR 16
175 R 1*0 M*S
195/65 R 15TM*S
225/50 R 16 H M*S
|
o,
iC
<o 0.0
S» -0.2
1 -0.4
-0.6
Radlast
Geschwindigkeit:
Wassemöhe:
-0.8-1.0-1.2.
-60
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
* kN
50 km/h
0 mm
40
50
Antreiben
60
Abb. 4.12: |i-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf trockener Fahrbahn bei
50 km/h
Prinzipiell haben alle Kurven einen ähnlichen Verlauf, sie unterscheiden sich aber
stark bezüglich des Anfangsgradienten (vgl. auch Abb. 4.1), der Lage des Maximums
(Mmax unc^ scrit), der Ausprägung des Maximums und des Gleitbeiwertes u.gi (kann
mit Hilfe von (i (s = 60 %) abgeschätzt werden).
Es ist zu erkennen, daß der Reifen 3 (Sommerreifen 225/50 ZR 16) die größten Umfangskräfte übertragen kann, während die anderen Reifen von den erreichten Maximalwerten her relativ dicht beisammen liegen, obwohl sie recht große Unterschiede
bezüglich Anfangsgradienten und Ausprägung der Umfangskraftmaxima aufweisen.
Betrachtet man den linearen Anfangsbereich der Kennlinien, kann man feststellen,
daß alle Sommerreifen größere Anfangsgradienten aufweisen, während die Kurven
der Winterreifen bei kleinen Schlupfwerten deutlich flacher verlaufen. Es ist klar ersichtlich, daß die Laufstreifenelastizität auf die Anfangssteigungen einen wesentlich
größeren Einfluß hat als die Reifengröße oder das Höhen/Breiten-Verhältnis. Die
40
MESSERGEBNISSE
Winterreifen weisen aufgrund ihrer weicheren Gummimischung, ihrer größeren
Profilhöhe und der Feinlamellierung eine größere Laufstreifenelastizität auf und benötigen somit für die gleiche Umfangskxaft einen größeren Formänderungsschlupf
als die Sommerreifen.
Unterschiede sind auch in der Ausprägung des Maximums festzustellen. Tendenzmäßig ist das Kurvenmaximum bei den Sommerreifen ausgeprägter als bei den Winterreifen. Dies führt dazu, daß der Unterschied zwischen Maximalwert und Blockierwert, bzw. den (i-Werten bei hohem Schlupf, bei Sommerreifen größer ist als bei
Winterreifen.
Um die hier gemachten Feststellungen quantitativ beschreiben zu können, sind in
Tabelle 4.1 für die genannten charakteristischen Kenngrößen Zahlenwerte angegeben.
Tabelle 4.1:
Kenngrößen zur Charakterisierung der ^-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf trockener Fahrbahn (4 kN Radlast bei 50 km/h)
Kenngröße
Einheit
Sommerreifen 1- 3
Winterreifen 4 - 6
Et
1
0,3 - 0,6
0,2 - 0,3
taax.br
-
1,04- 1,18
1,0-1,1
7 - 14
12- 17
ds
s
crit,br
max,an
-
1,08- 1.2
1,06-1.11
crit, an
%
6-11
14-20
Hgl.br
-
0.75 - 0,84
0.85-0,91
Hgl.an
-
0.77-0.85
0.90 - 0.99
u
s
41
MESSERGEBNISSE
4.3.8
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf trockener Fahrbahn
Die Auswertung der Meßergebnisse hat gezeigt, daß die Variation der Parameter auf
trockener Fahrbahn deutliche Auswirkung auf das Niveau, aber auch auf den Verlauf
der u-Schlupf-Kurven haben kann. Die in den einzelnen Kapiteln erläuterten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt. Dabei wird der Parametereinfluß auf den Maximalwert und den Gleitbeiwert betrachtet, aber auch der Einfluß auf die Kurvenform. Im Bereich des Anstiegs sind teilweise deutliche Unterschiede in der Anfangssteigung festzustellen, im Bereich des Maximalwertes wird
oftmals durch die Variation der Parameter die Ausprägung des Maximums deutlich
verändert.
Tabelle 4.2:
Parametereinfluß auf die u-Schlupf-Kurven auf trockener Fahrbahn
Einfluf Sauf
Parameter
Kurven ibrm im
Bereich des Bereich des
Maximums
Anstiegs
Maximal-
Gleit-
wert
beiwert
mittel
mittel - groß
gering
mittel - groß
mittel - groß
mittel - groß
mittel
gering
Luftdruck
mittel
gering
mittel
gering - mittel
Schräglaufwinkel
groß
gering
groß
groß
Profilhöhe
mittel
gering
mittel - groß
mittel - groß
"Sägezahn"
gering - groß
gering - groß
gering
gering
Reifentyp
mittel - groß
mittel - groß
mittel - groß
mittel - groß
Fahrgeschwindigkeit
Radlast
Nicht eindeutig zu klassifizieren
ist der Parametereinfluß
bei Variation des
"Sägezahns". Während bei einem Sommerreifen hier nur ein geringer Einfluß festgestellt werden kann, ist der Einfluß auf die maximalen Umfangskraftbeiwerte von
Winterreifen als groß einzustufen.
MESSERGEBNISSE
4.4
Messungen auf feuchter und nasser Fahrbahn
4.4.1
Einfluß der Fahrbahngriffigkeit
42
Bevor auf das eigentliche Meßprogramm auf feuchter und nasser Fahrbahn, wie es
von der Aufgabenstellung her vorgegeben ist, eingegangen wird, muß der Einfluß der
Fahrbahngriffigkeit auf die u-Schlupf-Kurven angesprochen werden. Die Fahrbahngriffigkeit hat bei Messungen auf feuchter und nasser Fahrbahn eine sehr große Bedeutung und hängt von der Fahrbahnrauhigkeit ab, die wiederum durch die Makrorauhigkeit und die Mikrorauhigkeit charakterisiert werden kann.
Als Makrorauhigkeit bezeichnet man die Rauhigkeit, deren Wellenlänge und doppelte Amplitude etwa zwischen 0,5 und 50 mm liegen. Die Makrorauhigkeit hat großen
Einfluß auf das Drainagevermögen des Straßenbelags und auf die Kraftübertragung
bei hohen Schlupfwerten, da sie in erster Linie für die Hysteresereibung verantwortlich ist (vgl. Lit. [2]). Sie beeinflußt also auf feuchter und nasser Fahrbahn in großem
Maße den Umfangskraftaufbau bei blockiertem Rad.
Bezüglich der Reproduzierbarkeit von Meßergebnissen ist der Einfluß der Makrorauhigkeit relativ unkritisch, da sie sich während der Durchführung eines Meßprogramms nur wenig ändert.
Zur Überprüfung der Makrorauhigkeit wird am Innentrommelprüfstand das Sandflächenverfahren (vgl. Lit. [3]) eingesetzt. Mit dieser Methode läßt sich eine mittlere
Rauhtiefe des Fahrbahnbelags bestimmen, die am Prüfstand bei dem verwendeten
Fahrbahnbelag (Typ 0/8) 0,6 mm betrug. Damit ist sichergestellt, daß der Trommelbelag die Makrorauhigkeit einer durchschnittlichen Straße aufweist, da im realen
Straßenverkehr Werte zwischen 0,23 und 1,28 mm gemessen werden.
Als Mikrorauhigkeit bezeichnet man die Rauhigkeit, deren Wellenlänge und doppelte
Amplitude unterhalb von etwa 0,5 mm liegen. Da die Mikrorauhigkeit auf feuchter
und nasser Fahrbahn sehr großen Einfluß auf die Adhäsionsreibung hat, beeinflußt
sie sehr stark den Verlauf der ^-Schlupf-Kurven im Bereich des Kraftschlußmaximums. Rauhigkeitsamplituden von 0,01 mm spielen hier bereits eine große
Rolle. Dies macht deutlich, daß sich die Mikrorauhigkeit durch Belagverschleiß
(Poliereffekt) auch innerhalb kurzer Zeit sehr stark verändern kann. Daher wurde
während der Durchführung der Messungen der Belag bezüglich der Mikrorauhigkeit
43
MESSERGEBNISSE
ständig, d.h. mehrmals täglich, überprüft und auch ständig nachgearbeitet, um die
Fahrbahngriffigkeit konstant zu halten.
Zur Überprüfung wurde der Skid Resistance Tester SRT (englisches Pendelgerät)
eingesetzt, bei dem während eines Pendelvorganges eine genormte Gummiprobe über
den zu prüfenden, angefeuchteten Belag gleitet (vgl. Lit. [4]). Dadurch wird das Pendel abgebremst, so daß der Ausschlag vermindert wird. Mit Hilfe der Ausschläge
kann nun auf die Griffigkeit des Fahrbahnbelages geschlossen werden. Da die Pendelgeschwindigkeiten relativ gering sind, spielen hier Adhäsionseffekte die entscheidende Rolle, so daß überwiegend der Einfluß der Mikrorauhigkeit der Oberfläche auf die Griffigkeit bewertet wird. Daher kann bei einem konstanten SRT-Wert
davon ausgegangen werden, daß auch die Mikrorauhigkeit unverändert ist.
In diesem Zusammenhang sollen einige Zahlenwerte genannt werden, um aufzuzeigen, in welcher Größenordnung SRT-Werte auf realen Straßen liegen.
Die kleinsten Werte werden im Sommer gemessen und liegen bei SRT = 30, die
größten Werte werden im Winter gemessen und liegen bei SRT = 70. Der angedeutete jahreszeitliche Einfluß ergibt sich aus Abb. 4.13.
80-
Oberfläche mit den
geringsten jahreszeitlichen
Schwankungen
70
Mittelwert
von 8 Oberflächen
Oberfläche mit den größten
"55 20—, jahreszeitlichen Schwankungen
S
c
LU
10Jahreszeitliche Griffigkeitsschwankungen nach C. G. Giles
März
Abb. 4.13:
Juni
Sept.
Dez.
März
Griffigkeiten verschiedener Straßen (vgl. Lit. [6])
Juni
Sect.
Dez.
MESSERGEBNISSE
44
In dem dargestellten Diagramm ist die Streubreite der SRT-Werte verschiedener
Straßen zu erkennen, aber auch die Schwankung der Werte einer Fahrbahn, die an der
gleichen Stelle zu verschiedenen Zeitpunkten gemessen wurden. Diese Schwankungen betragen bis zu 25 SRT-Einheiten, wodurch deutlich wird, wie schwierig es ist,
auf einer Straße eine konstante Mikrorauhigkeit zu halten. Eine Verminderung der
Mikrorauhigkeit tritt auf, wenn durch Überrollen der Fahrbahn eine Polierwirkung
erzielt wird, eine Erhöhung der Mikrorauhigkeit wird insbesondere durch Regenfälle
verursacht, da dann Kalkpartikel aus den Steinen gelöst werden (vgl. Lit. [5]). Die
besseren Werte im Winter sind durch die vermehrten Regenfälle, aber auch durch
Frosteinwirkung zu erklären.
Am Innentrommelprüfstand tritt natürlich auch eine Polierwirkung auf, so daß der
Belag ständig kontrolliert und auch nachgearbeitet werden muß. Der Vorteil ist allerdings, daß es sich in diesem Fall um eine begrenzte, überschaubare Fläche handelt,
deren Mikrorauhigkeit durch ein spezielles Verfahren mit vergleichsweise geringem
Aufwand wieder erhöht werden kann. Die ständige Kontrolle mit dem Skid Resistance Tester zeigte, daß mit Hilfe dieser Methode der SRT-Wert auf SRT 58 ± 2
gehalten werden konnte, wobei man in diesem Fall auch von "SRT-Wert einstellen"
sprechen könnte.
In Abb. 4.14 ist dargestellt, wie sich unterschiedliche Griffigkeiten auf die Reifenkennlinien bei feuchter Fahrbahn auswirken.
Es ist deutlich zu erkennen, daß die Griffigkeit auf die Anfangssteigung der Kurven
keinen Einfluß hat. Dies ist nicht verwunderlich, da im linearen Bereich von einem
Haften der Gummielemente ausgegangen werden kann und somit nur die Reifenelastizitäten eine Rolle spielen.
Im nichtlinearen Teil kommt es dann aber zu Abweichungen der Kennlinien, wobei
der Maximalwert deutlich von der Griffigkeit beeinflußt wird. Der maximale Kraftschlußbeiwert liegt bei SRT 62 ca. 10 % höher als bei SRT 53. Als Richtwert kann
man festhalten, daß sich in einem Bereich von SRT 53 bis SRT 62 der maximale
Kraftschlußbeiwert um etwa 1 % erhöht, wenn die Griffigkeit des Fahrbahnbelages
um einen SRT-Wert von 1 gesteigert wird.
45
MESSERGEBNISSE
Dimension
Radlast:
Gescnwindigkeil
Wasserhöhe:
Rauhtie'e
-60
-40
Bremsen
Abb. 4.14:
Schlupf [ % ]
Antreiben
Einfluß verschiedener Griffigkeiten bei geringer Wasserhöhe für
mittlere Änderungen der SRT-Werte
Daß diese Aussage nur ein Richtwert sein kann und nur für relativ kleine SRT-Änderungen gilt, zeigt Abb. 4.15.
Verringert sich die Griffigkeit in größerem Maße und vor allem zu niedrigen Werten
hin, bekommen die Reifenkennlinien einen stark veränderten Verlauf. Die Anfangssteigung bleibt zwar aus den zuvor genannten Gründen gleich, jedoch ergeben sich
große Veränderungen im Bereich des Maximalwertes. Die Kennlinien bei niedrigen
SRT-Werten haben kein ausgeprägtes Umfangskraftmaximum und verlaufen bei
mittleren bis hohen Schlupfwerten annähernd horizontal. Daß die Änderung des
SRT-Wertes auf den Maximalwert der Kurven einen größeren Einfluß haben muß als
auf die Kraftschlußbeiwerte bei hohen Schlupfwerten, erklärt sich aus der Theorie
der Gummireibung. Demnach ist die Adhäsionsreibung überwiegend für den Kraftschlußbeiwert im Maximalbereich verantwortlich, während mit zunehmenden
Schlupfwerten die Hysteresereibung an Bedeutung gewinnt. Die Adhäsionsreibung
ist auf feuchter Fahrbahn wiederum stark von der Mikrorauhigkeit abhängig, während die Hysteresereibung von der Makrorauhigkeit beeinflußt wird. Da die in
Abb. 4.15 dargestellten Kennlinien auf Belägen gemessen wurden, die sich lediglich
durch die Mikrorauhigkeit, nicht aber durch die Makrorauhigkeit unterschieden ha-
46
MESSERGEBNISSE
ben, müssen die Kurvenverläufe im Bereich maximaler Umfangskraft größere Differenzen aufweisen als im Bereich hoher Schlupfwerte. Die Kurven in Abb. 4.15 machen auch deutlich, warum verschiedene Griffigkeitsmeßmethoden nicht unbedingt
zu vergleichbaren Ergebnissen kommen. Während das englische Pendelgerät (Skid
Resistance Tester) überwiegend den Einfluß der Mikrorauhigkeit auf die Griffigkeit
bewertet, wird z.B. bei blockierten Schlepprädern mehr der Einfluß der Makrorauhigkeit bewertet. D.h. die mit dem englischen Pendelgerät ermittelten Ergebnisse repräsentieren die übertragbaren Maximalwerte, dagegen bewerten die mit blockierten
Schlepprädern gewonnenen Ergebnisse die übertragbaren Reifenkräfte bei großem
Schlupf. Der Vergleich der Reifenkennlinien aus Abb. 4.15 zeigt, daß zwischen Maximalwert und Blockierwert kein direkter Zusammenhang festgestellt werden kann.
VU
1.0
,
— - -
.
,
1
.
.
1
1
.
.
.
SRT: 58
SRT: 44
0.8
„
0.6
"
~
~
~
~
'
!
" 0.4
5 0.2
.a
£ o.o
-.
re
1o
-0.2
J5
-0.4
^
-0.6
•
Dimension:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Rauhtiefe:
-0.8
*
*
•
—
•
-1.0
.
-60
-40
Bremsen
Abb. 4.15:
1
.
•
•
.
1
.
\
20
-20
Schlupf [ % ]
1
>-
225/50 R 16
4kN
100 km/h
0.1 mm
0 6 mm
.
1
.
.
.
40
Antreiben
1
60
Einfluß verschiedener Griffigkeiten bei geringer Wasserhöhe für große
Änderungen der SRT-Werte
Abschließend soll zum Einfluß der Fahrbahngriffigkeit auf u-Schlupf-Kurven bei
feuchter und nasser Fahrbahn festgehalten werden, daß auf diesem Gebiet noch Forschungsbedarf besteht, da an dieser Stelle nur Tendenzen aufgezeigt werden konnten.
So ist zu vermuten, daß unterschiedliche Reifen auch unterschiedlich auf Rauhigkeitsänderungen reagieren. Beispielsweise ist es denkbar, daß Reifen mit einem stark
ausgeprägten Umfangskraftmaximum besonders empfindlich auf eine Mikrorauhigkeitsabnahme reagieren.
47
MESSERGEBNISSE
Außerdem soll noch darauf hingewiesen werden, daß diese großen Rauhigkeitseinflüsse nur auf feuchter und nasser Fahrbahn auftreten. Auf trockener Straße sind die
Einflüsse weit geringer.
4.4.2
Einfluß der Wasserhöhe
In Abb. 4.16 ist der Einfluß der Wasserhöhe auf die u-Schlupf-Kurven bei 50 km/h für
Reifen 2 dargestellt. Zum Vergleich ist die Kurve für die trockene Fahrbahn bei der
gleichen Geschwindigkeit eingetragen.
1.2
1.0
X
—•—
0 mm
- -' '
0.1 mm
0.8.
.—• *
1 mm
0.5
-— - "
3 mm
j ^ ^ ——— _
'
""" "
"
~~ _~7 .'_T.
«.
J
0.4.
0.2
•
0.0-
1
ci •0.2G
•
ra
1
-0.4.
•
-0 6 ." :
-0.8
J
-1.0
Reifenqrbfie:
Radlast:
Gescnwindigkeit:
195/65 R 15 V
4 kN
50 Km/h
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.16:
-40
-30
•20
•10
0
10
20
30
40
Schlupf [ '
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für Reifen 2 bei 50 km/h und verschiedenen
Wasserhöhen
Deutlich erkennt man den Einfluß des Wassers auf die maximalen Kraftschlußbeiwerte. Während auf trockener Straße Werte um u = 1,1 erreicht werden, sind auf
feuchter Straße bei diesem Reifen nur noch Werte um (i = 0,8 erreichbar. Hier macht
sich ein im Latsch zurückbleibender, benetzender Mikro-Wasserfilm bemerkbar, der
beim Übergang von trockener auf die feuchte Fahrbahn den Reibwertsprung verursacht (vgl. Lit. [7]).
MESSERGEBNISSE
48
Größere Wasserhöhen, 1 mm und 3 mm, bringen bei 50 km/h gegenüber 0,1 mm
Wasserhöhe bei Reifen 2 nur kleine Unterschiede, bei Reifen 5 (vgl. Anhang) sind
diese Unterschiede sogar verschwindend klein. Bei dieser geringen Geschwindigkeit
ist die Zeit, die zur Wasserverdrängung zur Verfügung steht, noch ausreichend, um
auch bei einer Höhe von 3 mm das Wasser bis auf den genannten Mikro-Wasserfilm
aus der Latschfläche zu verdrängen.
Auffällig ist, daß die Anfangssteigung der u-Schlupf-Kurven auf trockener, feuchter
und nasser Fahrbahn annähernd gleich ist. Dies trifft zumindest zu, solange sich kein
Wasserkeil in die Aufstandsfläche hineinschiebt, wie es bei höheren Geschwindigkeiten (z.B. 100 km/h) der Fall sein kann. Die Ursache für die gleiche Anfangssteigung liegt darin, daß im linearen Bereich der u-Schlupf-Kurven praktisch nur Haften
der Gummielemente vorliegt, so daß auch auf nasser Fahrbahn im Bereich des Formänderungsschlupfes der Kurvenverlauf ausschließlich von den Gummielastizitäten
beeinflußt wird.
Obwohl auf feuchter und nasser Fahrbahn geringere Maximalwerte erreicht werden,
ist dort der Anstieg der Kurven tendenzmäßig sogar etwas steiler als auf trockener
Straße. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Laufstreifentemperatur auf feuchter
oder nasser Fahrbahn niedriger ist als auf trockener Fahrbahn. Zwar lag die Umgebungstemperatur bei den Naßmessungen mit 17° C nur wenig unter den Umgebungstemperaturen bei den Trockenmessungen (22° C), jedoch wird der Reifen durch die
"Wasserkühlung" auf einem deutlich geringerem Temperaturniveau gehalten. Dadurch sinkt die Elastizität des Gummis, wodurch die u-Schlupf-Kurven im Bereich
des Formänderungsschlupfes steiler werden. Dieses Verhalten ist bei den Winterreifen etwas stärker ausgeprägt als bei den Sommerreifen.
Da bei 50 km/h nur ein geringer Einfluß der Wasserhöhe auf den Kurvenverlauf festgestellt wurde, wurden die Messungen bei einer Wasserfilmhöhe von 1 mm und 3
mm bei dieser Geschwindigkeit nur mit den Reifen 2 und 5 durchgeführt.
Bei 100 km/h wurden dagegen alle Reifen bei verschiedenen Wasserhöhen geprüft.
Hier ist ein deutlicher Einfluß der Wasserhöhe auf die u-Schlupf-Kurven festzustellen, wie Abb. 4.17 anschaulich zeigt.
MESSERGEBNISSE
t—.—i——1—
49
1.2— 0 mm
/ ' — \ .
1.0-
- - - "
0.1 mm
*
3.0 mm
/
/
0.8-
*r 0.6•C
•
v" "
I
0.4.
| °-
2
L!
o> -0.2-
"
"
—
—
*
""* —
-.
"
---
f
-i
.
"g -0.4.
-0.6
'
•
,
|
•
-0.8-
Reifenqrötte:
Radlast:
Gescftwindigkait:
-1.0
195/65 R 15 V
4kN
100 km/h
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.17:
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für Reifen 2 bei 100 km/h und verschiedenen
Wasserhöhen
Deutlich ist wieder der Reibwertsprung von der trockenen auf die feuchte Straße zu
erkennen. Die 0,1-mm- und 1-mm-Kurven liegen dagegen relativ nahe zusammen. In
diesem Wasserhöhenbereich ist die Wasserverdrängung noch kein Problem für die
Reifen. Das meiste Wasser wird durch das Profil-Negativ aufgenommen und muß
nicht aus dem Latsch verdrängt werden. Bei 3 mm Wasserhöhe liegt die (i-SchlupfKurve dann aber auf deutlich niedrigerem Niveau. Der Reifen hat Probleme, das
Wasser innerhalb der kurzen Kontaktzeit zwischen Gummielementen und Fahrbahn
aus der Latschfläche zu verdrängen, so daß der Adhäsionskontakt durch das Restwasser deutlich gestört wird. Dieser schlechtere Adhäsionskontakt zeigt sich dadurch, daß das Maximum der Kurve wesentlich weniger ausgeprägt ist als bei der
1-mm-Kurve. Außerdem erkennt man, daß die Anfangssteigung in diesem Geschwindigkeitsbereich bei großen Wasserhöhen niedriger ist als bei geringen Wasserhöhen. Hier macht sich bemerkbar, daß sich ein Wasserkeil in die Aufstandsfläche
schiebt und die Kontaktzone zwischen Reifen und Fahrbahn verkürzt. Bei gleicher
Differenzgeschwindigkeit zwischen Reifen und Fahrbahn werden die Gummielemente bei einer kürzeren Kontaktlänge im Haftbereich weniger weit ausgelenkt als bei
einer längeren Kontaktlänge. Werden die Gummielemente weniger weit ausgelenkt,
bedeutet dies, daß geringere Schubspannungen vorliegen und damit im gesamten
50
MESSERGEBNISSE
Latschbereich geringere Umfangskräfte aufgebaut werden. Dies wiederum bedeutet,
daß die Steigung im linearen Bereich der u-Schlupf-Kurven bei kurzer Kontaktlänge
niedriger sein muß als bei langer Kontaktlänge. Dieser Einfluß der Wasserhöhe auf
die Anfangssteigungen der ^.-Schlupf-Kurven macht sich allerdings erst bemerkbar,
wenn auch ein großer Einfluß auf die maximalen Umfangskraftbei werte vorhanden
ist. Größenordnungsmäßig muß der maximale Umfangskraftbeiwert bei nasser Fahrbahn unter u = 0,4 bis 0,5 sinken, damit die Steigung im linearen Bereich deutlich
beeinflußt wird.
4.4.3
Der Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf ^-Schlupf-Kurven bei feuchter Fahrbahn
(Wasserhöhe 0,1 mm) wurde mit allen Versuchsreifen untersucht. Zusätzlich wurde
bei Reifen 2 und Reifen 5 der Einfluß der Fahrgeschwindigkeit mit 50 und 100 km/h
bei nasser Fahrbahn (Wasserhöhe 1 mm und 3 mm) geprüft. Zunächst soll der Einfluß bei feuchter Fahrbahn gezeigt werden.
In Abb. 4.18 sind die u-Schlupf-Kurven beispielhaft für Reifen 4 dargestellt.
1.23 km/h
1.0
0.8
5 km/h
—
6
10 km/h
50 km/h
7 °
•C
-
100 km/h
0.4.
1 0.2
ra o.oJE
P9
O) -0.2(D
E
f
-0.4
-0.6
ReifengröGe:
Radlast:
Wassertnöhe:
-0.8
175 R 14 Q M*S
4 kN
01 m m
-1.0
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.18
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
40
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für Reifen 4 auf feuchter Fahrbahn bei verschiedenen
Geschwindigkeiten
MESSERGEBMSSE
51
Der Verlauf der Kurven ist dem Verlauf der auf trockener Fahrbahn ermittelten
Kennlinien (vgl. Abb. 4.3) sehr ähnlich. Die übertragbaren Antriebskräfte sind auch
hier größer als die Bremskräfte, allerdings liegen die Maximalwerte infolge des zurückbleibenden Restwasserfilms auf einem niedrigeren Niveau. Die Anfangssteigungen der Kurven unterscheiden sich nur wenig, da bei 0,1 mm Wasserhöhe der
Aufbau des Formänderungsschlupfes kaum gestört wird und nur die Laufstreifenelastizität eine wesentliche Rolle spielt. Tendenzmäßig nimmt die Anfangssteigung
mit zunehmender Geschwindigkeit ganz leicht ab.
Der Einfluß der Geschwindigkeit auf den Maximalwert der Umfangskraft liegt etwa
in der gleichen Größenordnung wie bei der trockenen Fahrbahn, d.h. das Umfangskraftmaximum nimmt mit zunehmender Geschwindigkeit leicht ab. Der Einfluß ist
deswegen nicht größer, da die Reifen bei den kleinen Wasserhöhen infolge der Profilierung keine Probleme mit der Wasserverdrängung haben. Die Lage des Maximums bezüglich der Schlupfachse verschiebt sich ähnlich wie auf trockener Straße
mit zunehmender Geschwindigkeit zu niedrigeren Schlupfwerten. Wie in Kap. 4.3.1
beschrieben, kommt die Verschiebung dadurch zustande, daß bei höheren Fahrgeschwindigkeiten die optimale Gleitgeschwindigkeit des Gummis bereits bei niedrigeren Schlupfwerten auftritt. Auch der bei hohen Geschwindigkeiten steilere Abfall
der u-Schlupf-Kurven hinter dem Maximalwert hängt wie auf trockener Fahrbahn
(vgl. Kapitel 4.3.1) damit zusammen, daß bei höheren Fahrgeschwindigkeiten die
Gleitgeschwindigkeit mit zunehmenden Schlupfwerten schneller ansteigt.
In Abb. 4.19 ist der Einfluß der Fahrgeschwindigkeit bei 1 mm Wasserhöhe für Reifen 5 dargestellt.
Da die Kurve bei 1 mm Wasserhöhe und 50 km/h mit der Kurve bei 0,1 mm Wasserhöhe und 50 km/h praktisch übereinstimmt (vgl. Kapitel 4.4.2). kann man davon ausgehen, daß auch für Geschwindigkeiten unterhalb 50 km/h die Kurvenverläufe der
0,1-mm-Kurven und der 1-mm-Kurven identisch sind.
Der Abfall der u-Schlupf-Kurven bei 1 mm Wasserhöhe beim Übergang von 50 km/h
auf 100 km/h ist zwar deutlich, stellt aber noch keine extreme Veränderung dar. Der
vorhandene Wasserfilm kann noch gut durch das Reifenprofil verdrängt werden. Die
Anfangssteigungen der Kurven sind praktisch noch identisch, da die Länge der Kontaktzone zwischen Gummi und Straße nahezu gleich ist. Dadurch ist das Formänderungsschlupf-Verhalten bei dieser Wasserhöhe noch nicht durch die Geschwindigkeitserhöhung beeinflußt.
52
MESSERGEBNISSE
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.19:
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
40
50
Antreiben
60
[i-Schlupf-Kurven für Reifen 5 bei 1 mm Wasserhöhe und verschiedenen Geschwindigkeiten
Abb. 4.20 zeigt den Einfluß der Fahrgeschwindigkeit anhand von Reifen 5 bei 3 mm
Wasserhöhe.
Da auch hier die Kurve bei 3 mm Wasserhöhe und 50 km/h mit der Kurve bei 0,1
mm Wasserhöhe und 50 km/h sehr ähnlich ist (vgl. Kapitel 4.4.2), kann man also
auch für die 3-mm-Kurven feststellen, daß sie unterhalb von 50 km/h mit den 0,1mm-Kurven zusammenfallen. Sehr deutlich ist in Abb. 4.20 aber nun der Einfluß der
Fahrgeschwindigkeit oberhalb 50 km/h zu erkennen. Die ja-Schlupf-Kurve bei 100
km/h liegt auf weit niedrigerem Niveau als die Kurve bei 50 km/h.
Wie schon in Kapitel 4.4.2 beschrieben, hat der Reifen infolge der kurzen Kontaktzeit zwischen Gummielementen und Fahrbahn Probleme, das Wasser aus der Latschfläche zu verdrängen. Dies macht sich in einem flacheren Kurvenanstieg und niedrigen Maximalwerten bemerkbar.
53
MESSERGEBN/SSE
i
1.2
50 km/h
1.0.
\
100 km/h
0.8-
/
0.6
0.4.
.
1
1
0.2
00
À
-0.2
}
t
-04
-0.6
.^' /
J
—__
-0.8.
-1.0
Reifengröße:
Radlast:
Wassertiöhe:
195/65 R 15TM*S
4 kN
3 mm
-1.2
I
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.20:
4.4.4
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
40
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für Reifen 5 bei 3 mm Wasserhöhe und
verschiedenen Geschwindigkeiten
Der Einfluß der Radlast auf die ^-Schlupf-Kurven wurde, neben den Trockenmessungen, auch bei 0,1 mm Wasserhöhe und 50 km/h untersucht. In Abb. 4.21 ist
beispielhaft für Reifen 4 dieser Einfluß dargestellt.
Tendenziell wirkt sich eine Erhöhung der Radlast wie auf trockener Straße so aus,
daß die maximal erreichbaren Umfangskraftbeiwerte abnehmen. Allerdings ist diese
Abnahme auf feuchter Straße weit geringer als auf trockener Straße (vgl. Abb. 4.4),
so daß die einzelnen Kennlinien fast zusammenfallen. Zu erklären ist dieser Effekt
damit, daß auf feuchter Straße zwei gegensätzliche Einflüsse miteinander konkurrieren:
•
Zum einen wirkt sich eine Erhöhung der Radlast wie auf trockener Straße auf
die Gummireibung negativ aus, da die erreichbaren Umfangskraftbeiwerte bei
Erhöhung der Flächenpressung sinken.
54
MESSERGEBNISSE
Zum anderen ist aber eine hohe Radlast günstig, da sie die Wasserverdrängung
positiv beeinflußt. Der Restwasserfilm kann besser durchbrochen werden, so
daß der Kontakt zwischen Gummi und Fahrbahn verbessert wird.
Reifengröße:
Wasserhöhe:
Geschwindigkeit:
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.21 :
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
175 R 14 Q M+S
0.1 mm
50 km/h
40
50
Antreiben
60
(a-Schlupf-Kurven für Reifen 4 bei 0,1 mm Wasserhöhe und verschiedenen Radlasten
Bei feuchter Fahrbahn heben sich nun diese Einflüsse fast auf, wobei allerdings der
erste Einfluß leicht überwiegt.
Der zweite Einfluß, die bessere Wasserverdrängung bei hohen Radlasten, gewinnt
zunehmend an Bedeutung, wenn die Wasserhöhe und die Geschwindigkeit gesteigert
wird. Um so näher man sich am Aquaplaning-Bereich befindet, um so positiver wirken sich höhere Radlasten aus, da sie dem Eindringen des Wasserkeils entgegenwirken.
Der Radlasteinfluß wurde allerdings bei diesen Betriebsbedingungen im Rahmen des
Forschungsvorhabens auftragsgemäß nicht untersucht.
Betrachtet man die Anfangssteigungen der Kurven in Abb. 4.21, so deutet sich wie
auf trockener Fahrbahn auch hier an, daß die Steigung mit zunehmender Radlast größer wird. Da im linearen Bereich der Kurven praktisch nur Formänderungsschlupf
MESSERGEBNISSE
55
vorliegt und da sich bei 0,1 mm Wasserhöhe kein Wasserkeil ausbildet, hängt dieser
Effekt wie auf trockener Straße mit der Verlängerung der Reifenaufstandsfläche zusammen (vgl. Kapitel 4.3.2).
4.4.5
Der Einfluß des Luftdruckes, des Schräglaufwinkels, der Profilhöhe und der "Sägezahnausbildung" wurden auftragsgemäß nur auf trockener Straße untersucht. Der
Vollständigkeit halber soll aber auch auf die Einflüsse bei nasser Fahrbahn kurz eingegangen werden.
Eine Variation des Luftdruckes bewirkt eine Veränderung der Flächenpressung, aber
auch der Flächenpressungsverteilung. Da eine hohe Flächenpressung, aber auch nur
eine örtliche Pressungserhöhung die Wasserverdrängung begünstigt, hat der Luftdruck einen bedeutenden Einfluß auf die u-Schlupf-Kurven auf feuchter und besonders auf nasser Fahrbahn.
Der Schräglaufwinkeleinfluß wird sich auf nasser Fahrbahn ebenfalls stark auswirken. Während auf trockener Straße auch bei 6° Schräglaufwinkel bei vielen Reifen
noch ein Umfangskraftmaximum auf recht hohem Niveau vorhanden ist (vgl. Abb.
4.7), kann es bei hohen Wasserhöhen und höheren Fahrgeschwindigkeiten dazu führen, daß die entsprechende u-Schlupf-Kurve nicht nur auf einem niedrigeren Niveau
liegt, sondern daß sie auch kein Maximum mehr aufweist. Durch den Wassereinfluß
kann der Reibwert zwischen Reifen und Fahrbahn so stark abfallen, daß die Gummielemente schon bei 6° Schräglaufwinkel praktisch im gesamten Latsch gleiten und
die optimale Gleitgeschwindigkeit bereits durch den Querschlupf überschritten ist,
auch wenn sich das Rad in frei rollendem Zustand befindet. Ein ausgeprägtes Umfangskraftmaximum, das dadurch gekennzeichnet ist, daß optimale Gleitgeschwindigkeiten vorliegen, kann sich somit bei zusätzlichem Aufbringen von Brems- oder
Antriebskräften nicht mehr ausbilden.
Wie allgemein bekannt, hat der Profilhöheneinfluß bei feuchter und erst recht bei
nasser Fahrbahn eine entscheidende Bedeutung. Er kann sich aber auf feuchter Fahrbahn anders auswirken als auf nasser Fahrbahn. Während sich eine große Profilhöhe
bei hohen Wasserhöhen und hohen Geschwindigkeiten selbstverständlich positiv
bemerkbar macht, kann bei niedrigen Wasserhöhen ein geringeres Profil günstiger
sein. Dies gilt zumindest, solange die Profilhöhe ausreichend groß ist, um das ge-
MESSERGEBNISSE
56
samte Wasser im Latsch aufzunehmen. Bei geringen Wasserhöhen (z.B. 0,1 mm)
kann sich somit der Profileinfluß ähnlich auswirken wie auf trockener Straße (vgl.
Kapitel 4.3.5), während bei hohen Wasserhöhen und höheren Geschwindigkeiten der
Einfluß gerade entgegengesetzt sein wird.
Auch die "Sägezahnausbildung" muß auf feuchter und nasser Fahrbahn nicht einheitlich die gleiche Wirkung auf die ^-Schlupf-Kurven zeigen, wobei es auch Abweichungen gegenüber der trockenen Straße geben wird. Durch die "Sägezahnausbildung" wird die Flächenpressungsverteilung am einzelnen Profilelement beeinflußt,
wobei sich beispielsweise eine örtliche Erhöhung der Flächenpressung auch in diesem Fall je nach Fahrbahnzustand positiv oder negativ auswirken wird.
Da es zu diesem Parametereinfluß auf feuchter und nasser Fahrbahn noch keine systematischen Untersuchungen gibt, besteht auf diesem Gebiet noch weiterer Forschungsbedarf.
57
MESSERGEBMSSE
4.4.6
Vergleich der ji-Schlupf-Kurven verschiedener Reifen
In Abb. 4.22 sind für die sechs untersuchten Reifen u-Schlupf-Kurven bei 0,1 mm
Wasserhöhe und einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h dargestellt.
1.2
185/70 R 1« S
1.0
195/65 R 15 V
08
225/50 ZR 16
175R14C!M*S
0.6
195/65 R 15 TM*S
04
225/50R16HM*S
0.2
0.0
ü •0.2
E -0.4
3
-0.6
-0.8
Geschwindigkert:
Radlast:
Wassertiöhe:
-1.0
100 km/h
4 kN
0.1 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.22:
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf feuchter Fahrbahn bei
100 km/h
Da alle untersuchten Reifen bei dieser niedrigen Wasserhöhe keine Schwierigkeiten
mit der Wasserverdrängung haben, liegen die Meßkurven ähnlich dicht zusammen
wie auf trockener Straße. Vergleicht man die Maximalwerte der einzelnen Reifen, so
ist festzustellen, daß der breite Sommerreifen (Reifen 3) am besten abschneidet, während die restlichen Reifen relativ nahe beisammen liegen. Die Unterschiede der Reifen bezüglich des Anfangsgradienten, der Lage des Maximums ( u m a x und s cr , t ), der
Ausprägung des Maximums und des Gleitbeiwertes entsprechen größenordnungsmäßig den Differenzen auf trockener Fahrbahn (vgl. Kap. 4.3.7). Auch bei den in
Abb. 4.22 dargestellten Kurven ist festzustellen, daß die Sommerreifen tendenzmäßig
größere Anfangssteigungen aufweisen als die Winterreifen. Die höhere Laufstreifenelastizität der Winterreifen macht sich hier im Formänderungsschlupfbereich genauso
bemerkbar wie auf trockener Straße (vgl. Kapitel 4.3.7).
58
MESSERGEBNISSE
Um das unterschiedliche Verhalten von Sommer- und Winterreifen bei 0,1mm Wasserhöhe quantitativ zu erfassen, sind die wichtigsten charakteristischen Kenngrößen
(vgl. Abb. 4.1) in Tabelle 4.3 aufgeführt.
Tabelle 4.3:
Kenngröße
Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf feuchter Fahrbahn (0,1 mm Wasserhöhe,
4 kN Radlast bei 100 km/h)
Einheit
Sommerreifen 1- 3 Winterreifen 4 - 6
1
0,4-1,0
0,3 - 0,4
-
0,72 - 0,84
0,72 - 0,76
crit,br
%
4-7
6-9
M-max,an
-
0,8 - 0,86
0,8 - 0,85
crit, an
%
3-5
5-7
^gl,br
-
0,4 - 0,5
0,45 - 0,53
_
0,45 - 0,55
0,40 - 0,52
Et
ds
M-max,br
s
s
M
|
a
n
Bei 1 mm Wasserhöhe und einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h ist die Aufspreizung der einzelnen Meßkurven schon etwas größer (vgl. Abb. 4.23).
Die Reihenfolge der Reifen ändert sich, aber auch der schlechteste Reifen erreicht
noch Umfangskraftbeiwerte, die bei u = 0,7 liegen. Die zugehörigen charakteristischen Kenngrößen sind in Tabelle 4.4 angegeben.
MESSERGEBN/SSE
1.2
185/70 R 14 S
1.0
195/65 R 15 V
0.8
0.6
225/50 2R 16
— - -
175 R 14 Q M*S
195/65 R 15TM»S
0.4
225/50 R 16 H M*S
02
_
00
H
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
Geschwindigkeit:
Radlast
Wassertiöhe:
-1.0
100 km/h
* kN
1 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.23:
Tabelle 4.4:
Kenngröße
-30
-20
•10
0
10
20
50
Antreiben
30
Schlupf ( % ]
u-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen bei 1 mm Wasserhöhe
und 100 km/h
Kenngrößen zur Charakterisierung def (i-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf nasser Fahrbahn (1 mm Wasserhöhe,
Einheit
Sommerreifen 1 -> Winterreifen 4 - 6
1
%
0,4 - 0,7
0,3 - 0,4
-
0,72-0.83
0,72-0,76
crit,br
%
4-7
6-8
Mmax,an
-
0,72 - 0,83
0,74 - 0,78
%
4-5
5-6
-
0,3 - 0,5
0,45 - 0,49
-
0,4 - 0,52
0,45 - 0,5
ÔU
ÖS
^max,br
s
s
crit, an
Mgl,an
6C
60
MESSERGEBNISSE
Extreme Unterschiede zwischen den Meßkurven der einzelnen Reifen liegen bei
3 mm Wasserhöhe und 100 km/h vor (vgl. Abb. 4.24).
Die maximalen Umfangskraftbeiwerte liegen beim schlechtesten Reifen ca. 40 %
niedriger als beim besten Reifen. Bemerkenswert sind aber auch die unterschiedlichen Kurvenverläufe, insbesondere auf der Antriebsseite. Während die Kurvenverläufe auf der Bremsseite tendenziell ähnlich sind, gibt es bezüglich der Ausbildung und der Lage des Maximalwertes auf der Antriebsseite große Differenzen. Eine
Erklärung für dieses Verhalten könnte sein, daß manche Reifen aufgrund ihrer Profilausbildung bei großem Antriebsschlupf viel Wasser unter sich "durchschaufeln" und
damit den Wasserfilm in der Aufstandsfläche reduzieren. Allen Kurven gemeinsam
ist aber, daß der in die Aufstandsfläche eindringende Wasserkeil dazu führt, daß die
Anfangssteigung der |j.-Schlupf-Kurven bei 3 mm Wasserhöhe geringer ausfällt als
bei 1 mm Wasserhöhe.
12
185/70 R 14 S
1.0
0.8
T 0.6
«5
0.4
195/65 R 15 V
225/50 ZR 16
175 R 14 Q M*S
195/65 R 15 TM*S
225/50 R 16 H M+S
iä
0.2
1 o.oJ
m
g
1-0.4
-0.6
-0.8
Geschwindigkeit:
Radlast
Wasseftiôhe.
-1.0
-60
Abb. 4.24:
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
100km/n
4 kN
3 mm
50
Antreiben
60
u-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen bei 3 mm Wasserhöhe
und 100 km/h
Die festgestellten großen Unterschiede zwischen den Meßkurven sind auch der
Tabelle 4.5 zu entnehmen, wo die Zahlenwerte der charakteristischen Kenngrößen für
3mm Wasserhöhe angegeben sind.
61
MESSERGEBNISSE
Tabelle 4.5:
Kenngröße
Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf nasser Fahrbahn (3 mm Wasserhöhe,
Einheit
Sommerreifen 1 - 3 Winterreifen 4 - 6
1
0,15-0,30
0,15-0,25
-
0,34 - 0,45
0,41 - 0,54
%
5-10
5-7
max,an
-
0,35 - 0,50
0,38-0,58
crit, an
%
4-45
4-7
-
0,18-0,4
0,32 - 0,38
0,18-0,44
0,28 - 0,36
Et
ds
s
crit,br
u
s
4.4.7
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf feuchter und nasser Fahrbahn
Die Auswertung der Meßergebnisse hat gezeigt, daß sich die Variation der Parameter
zum Teil unterschiedlich stark auf das Niveau und den Verlauf der u-Schlupf-Kurven
auswirkt, je nachdem, ob die Messungen auf feuchter (0,1 mm Wasserhöhe) oder
nasser Fahrbahn (1 und 3 mm Wasserhöhe) durchgeführt wurden. Daher werden die
in den einzelnen Kapiteln erläuterten Ergebnisse in den folgenden Tabellen getrennt
für feuchte und nasse Fahrbahn zusammengefaßt.
Da der Radlasteinfluß auftragsgemäß nur auf trockener und feuchter Fahrbahn untersucht wurde, konnte dieser Parametereinfluß nicht in Tabelle 4.7 mit aufgenommen
werden.
MESSERGEBNISSE
62
Tabelle 4.6:
Parametereinfluß auf die ^-Schlupf-Kurven auf feuchter Fahrbahn
Einfluf ) auf
Parameter
Kurvenform im
Maximalwert
Gleitbeiwert
Bereich des
Bereich des
Anstiegs
Maximums
Fahrbahngriffigkeit
groß
mitte!
gering
groß
Fahrgeschwindigkeit
mittel
groß
gering
mittel - groß
Radlast
gering
gering
gering - mittel
gering
mittel - groß
mittel - groß
mittel - groß
mittel - groß
Reifentyp
Tabelle 4.7:
Parametereinfluß auf die u-Schlupf-Kurven auf nasser Fahrbahn
Einfluf Sauf
Parameter
Fahrbahngriffigkeit
Fahrgeschwindigkeit
Reifentyp
Kurvenform im
Maximalwert
beiwert
Bereich des
Anstiegs
Bereich des
Maximums
groß
mittel
gering
groß
sehr groß
sehr groß
groß
groß
groß
groß
groß
groß
Gleit-
Es soll noch speziell auf den Wasserhöheneinfluß eingegangen werden, da dieser
Parameter als jeweils konstant gehaltene Größe in den oben aufgeführten Tabellen
nicht erwähnt ist. Zunächst soll festgehalten werden, daß beim Übergang von trockener auf feuchte Straße eine beachtliche Verminderung des maximalen Umfangskraftbeiwertes auftritt, ohne daß sich die Kurvenform wesentlich ändert. Eine weitere
Erhöhung der Wasserhöhe bis auf 3 mm wirkt sich bis etwa 50 km/h nur sehr wenig
aus, bei 100 km/h werden aber sowohl der Maximalwert als auch die Kurvenform
sehr stark beeinflußt.
MESSERGEBNISSE
4.5
Messungen auf vereister Fahrbahn
4.5.1
Besonderheiten bei der Durchführung der Eismessungen
63
Bevor die Meßergebnisse im einzelnen diskutiert werden, soll im folgenden kurz die
Fahrbahntemperaturmessung und die Eisaufbereitung erläutert werden.
4.5.1.1
Temperaturmessung
Die Eismessungen wurden bei festgelegter konstanter Eisoberflächentemperatur
durchgeführt. Hierbei wurde die Innenlufttemperatur der Trommel so lange auf dem
gewünschten Wert gehalten, bis sich die gleiche Eisoberflächentemperatur einstellte.
Zur Messung der Eisoberflächentemperatur wurde ein Gesamtstrahlungspyrometer
vom Typ "Siemens ARDONOX®" eingesetzt. In diesem Gerät lenkt ein Hohlspiegel
die durch eine Schutzfolie aus Polyäthylen eingedrungene Strahlung auf eine Kette
von Thermoelementen. Temperaturempfindliche Widerstände parallel zur Thermokette in einer Kompensationsbrücke machen die Anzeige unabhängig von der Gehäusetemperatur.
Da das ARDONOX® an einem "schwarzen Strahler" geeicht wird, ist eine genaue
Messung nur dann zu erwarten, wenn der anvisierte Meßgegenstand wie der physikalische "schwarze Körper" strahlt. Unter einem schwarzen Körper versteht man einen Körper, der die gesamte auf ihn treffende Strahlung absorbiert und keinerlei
Strahlung reflektiert. Bei einem solchen Körper ist der Emissionskoeffizient 6 — 1 .
Nach Literatur verhalten sich Eis und Wasser fast wie schwarze Strahler (s = 0,96),
d.h. die Eisoberflächentemperatur kann mit Hilfe des pyrometrischen Verfahrens genau bestimmt werden (vgl. Lit. [8]).
Zum Schutz gegen Reif, Feuchtigkeit und unregelmäßige Anströmung von Kaltluft
ist das ARDONOX® in einem luftdichten Aluminiumgehäuse eingebaut. Wie am Pyrometer ist das Sichtfenster des Schutzgehäuses mit einer Polyäthylenfolie abgedichtet. Damit sich an den Folien kein Reif niederschlagen kann, wurde im Inneren des
Gehäuses ein mit Silikagel gefüllter Trockner eingebaut. Vor dem äußeren Fenster
liegt zudem ein dichter Schutzdeckel aus Aluminium, der zum Messen einfach geöffnet werden kann. Der Schutzdeckel ist zum Meßgerät hin geschwärzt und dient im
geschlossenen Zustand als Eichstrahler. Die Deckeltemperatur wird hierbei mit einem Thermofuhler in einer Bohrung im Deckel gemessen und das Pyrometer darauf
abgeglichen.
MESSERGEBNISSE
64
Das Pyrometer ist so in der Innentrommel montiert, daß das Sichtfenster parallel zur
Laufbahn steht und die volle Latschbreite erfaßt. In Abbildung 3.2 ist das Pyrometergehäuse links vom Versuchsreifen eingezeichnet. Es ist demnach so angebracht, daß
die Messung der Oberflächentemperatur kurz vor der Berührung mit dem Reifen erfolgt. Die gemessenen Eisoberflächentemperaturen beschreiben somit den Zustand,
den der Reifen vorfindet, und nicht den Zustand im Latsch.
4.5.1.2 Eisbehandlung
Leitungswasser enthält mineralische Bestandteile wie z.B. Kalk, welche sich zum
Teil beim Gefrieren an der Oberfläche ausscheiden. Dies wirkt sich so aus , daß das
Eis ein milchiges Aussehen hat und ein grauer Belag auf der Eisoberfläche entsteht.
Reproduzierbare Messungen sind so nicht durchzuführen. Für die Erzeugung der Eisschicht wurde daher destilliertes Wasser verwendet, mit welchem die Verhältnisse
von gefrorenem Regenwasser besser wiedergegeben werden können als mit Leitungswasser. Die Eisschicht ist hiermit kristallklar und ohne störenden Belag.
Bei abgekühlter Trommel wird mit einem Schwamm Wasser auf die Trommeloberfläche aufgebracht, welches sofort gefriert. Es darf immer nur wenig Wasser aufgetragen werden, damit eine ebene, glatte Oberfläche entsteht. Durch die Berührung mit
dem Schwamm entstehen lediglich feinste Längsrillen, die die Umfangskraft jedoch
nicht beeinflussen. Treten jedoch kleine, punktuelle Unebenheiten auf, muß von einer
Beeinträchtigung der Messungen ausgegangen werden. Solche Störungen wurden beseitigt. Ebenso wurden Unebenheiten, insbesondere Längsrillen im Eis, die durch das
Bremsen bzw. Antreiben entstanden, mechanisch entfernt, wonach jeweils wieder eine neue dünne Eisschicht aufgetragen wurde.
Durch das wiederholte Überrollen der Fahrbahn tritt ein Poliereffekt an der Eisoberfläche auf, der die Meßergebnisse beeinflußt. Eine gute Reproduzierbarkeit der Messungen wurde erreicht, indem die Einzelmessungen immer auf einer direkt vor der
Messung erzeugten Eisschicht durchgeführt wurden. Der Eiszustand war somit bei
allen Messungen vergleichbar.
Die Temperaturen, bei denen die Eismessungen durchgeführt wurden, waren vom
Meßprogramm vorgegeben (vgl. Kapitel 2.2), wobei die niedrigste Temperatur bei
-12 °C lag. Für die Messungen bei der höchsten Eistemperatur erwies es sich als
sinnvoll, -0,5°C anstelle von 0°C zu wählen, da sonst kein eindeutiger Fahrbahnzu-
65
MESSERGEBNISSE
stand vorgegeben ist. Bei 0°C befindet sich auf dem Eis eine Wasserschicht, deren
Dicke Undefinierte Werte annehmen kann. Diese Undefinierte Wasserschicht wird
vermieden, wenn die Meßtemperatur knapp unterhalb des Gefrierpunktes gewählt
wird.
Abb. 4.25 zeigt beispielhaft für Reifen 5 den großen Einfluß der Fahrgeschwindigkeit auf die u-Schlupf-Kurven bei vereister Fahrbahn und einer Temperatur
von -0,5 °C.
0.3
5 km/h
0.2
—
-
10 km/h
50 km/h
1
o
b
C 0.1.
(D
ingskraftbei
4.5.2
---
^Jl
E -0.1
D
-0.2
Reifengroße:
Radia«
Etstemperatur.
195/65 R 15 T W*S
' kN
-0 5 X
20
40
-0.3
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.25:
-30
-20
•10
0
Schlupf [ % ]
10
30
50
Antreiben
60
|i-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf vereister Fahrbahn bei -0,5 °C
und verschiedenen Geschwindigkeiten
Deutlich ist zu erkennen, daß der maximale Kraftschlußbeiwert mit zunehmender Geschwindigkeit stark abnimmt. Die Lage des Maximums bezüglich der Schlupfachse
hängt ebenfalls von der Geschwindigkeit ab. Wie auf trockener (vgl. Kapitel 4.3.1)
und nasser Fahrbahn (vgl. Kapitel 4.4.3) gibt es auf Eis eine optimale Gleitgeschwindigkeit, bei der die Umfangskräfte infolge maximaler Adhäsionsreibung die
größten Werte annehmen. Diese optimale Gleitgeschwindigkeit wird aufgrund der
MESSERGEBNISSE
66
Schlupfdefinition bei kleinen Fahrgeschwindigkeiten bei höheren Schlupfwerten erreicht als bei hohen Fahrgeschwindigkeiten.
Weiter hat die Fahrgeschwindigkeit nicht nur auf den Maximalwert, sondern auch auf
den Kurvenverlauf hinter dem Maximum einen großen Einfluß. Während die
u-Schlupf-Kurven bei 3 km/h hinter dem Maximum mit zunehmendem Schlupf stark
abfallen, ist das Maximum bei 100 km/h nur noch angedeutet, so daß die Kurven in
diesem Fall mit steigendem Schlupf fast horizontal verlaufen. Dadurch nähern sich
alle Meßkurven bei hohen Schlupfwerten immer mehr aneinander an, wodurch in
diesem Bereich nur noch geringe Unterschiede auszumachen sind. Praktisch unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit liegen die Kurven bei Schlupfwerten um
60 % auf äußerst niedrigem Niveau. Sowohl auf der Antriebsseite als auch auf der
Bremsseite werden nur noch Umfangskraftbeiwerte von etwa |i = 0,08 erreicht. Diese
niedrigen Werte deuten darauf hin, daß sich durch die entstehenden Reibungsverluste
bei den untersuchten Fahrgeschwindigkeiten ein Wasserfilm im Latsch bildet, der einen nennenswerten Umfangskraftaufbau verhindert. Dieser Wasserfilm gefriert sofort
wieder, nachdem er die Reifenkontaktfläche verlassen hat, was durch die Eisoberflächentemperaturmessung bestätigt wird. Das Pyrometer, das kurz vor dem Reifen angeordnet ist (vgl. Abb. 3.2), registriert keine nennenswerte Temperaturerhöhung. Dies wäre jedoch der Fall, wenn der Wasserfilm nicht wieder gefrieren
würde.
Auffällig ist, daß wie bei den Naßmessungen auch bei den Eismessungen die Anfangssteigung der Kurven sehr ähnlich ist. Auch auf Eis überwiegt bei geringen Umfangskräften der Formänderungsschlupf, so daß in diesem Bereich die Laufstreifenelastizität des Reifens die entscheidende Rolle spielt. Erst im degressiven Bereich
der Kurven tritt in der Latschfläche auch nennenswerter Gleitschlupf auf.
Eine Absenkung der Temperatur führt zu einer Erhöhung der Maximalwerte,
teilweise aber auch zu einer veränderten Abhängigkeit des Kurvenverlaufs von
der Geschwindigkeit. Vergleicht man die u-Schlupf-Kurven bei -4°C (Abb. 4.26)
mit denen bei -0,5°C (Abb. 4.25), sieht man, daß die Ausprägung des Maximalwertes
bei 3 km/h bei der tieferen Temperatur geringer ist als bei der höheren Temperatur.
Andererseits hat die Ausprägung bei 100 km/h bei der tieferen Temperatur gegenüber
der höheren Temperatur zugenommen. Dieser geänderte Kurvenverlauf führt auch
dazu, daß die Unterschiede der Umfangskraftbeiwerte bei hohem Schlupf mit abnehmender Temperatur zunehmen. Extrem niedrige Umfangskraftbeiwerte liegen nur
noch bei hohen Schlupfwerten und hohen Geschwindigkeiten vor, was darauf hindeu-
67
MESSERGEBN/SSE
tet, daß auch nur bei hohen Geschwindigkeiten durch die Reibungsverluste ein bedeutender Wasserfilm im Latsch entsteht.
03
5 km/h
02
50 km/h
!
t
0.1
— - — ~
~
~
"
—
-
—
.
•
1
ra 0.0
en
c
'g -0.1
13
-0.2
Rerfengröße:
Rad last:
Eistemperatur.
-0.3
•60
-50
Bremsen
Abb.4.26:
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15TM*S
4kN
-«•c
40
50
Antreiben
60
ja-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf vereister Fahrbahn bei -4 °C und
verschiedenen Geschwindigkeiten
Betrachtet man die vorliegenden Verhältnisse bei konstantem Schlupf, beispielsweise
bei s = 60 %, so ist festzustellen, daß bei hoher Geschwindigkeit eine weit größere
Verlustleistung anfällt als bei niedrigen Geschwindigkeiten, vorausgesetzt die Umfangskraftbeiwerte u liegen in der gleichen Größenordnung. Die Schlupfverluste P v
lassen sich berechnen durch
=
worin
u • F z • s • vF,
Radlast
Schlupf
Fahrgeschwindigkeit.
MESSERGEBNISSE
68
Die pro Fahrbahnoberflächeneinheit eingeleitete Wärmemenge ist
Pv • t
b •1
b • 1
Pv
ii • F z • s
b • vF
b
worin
b
1
t
=
=
=
Latschbreite
Latschlänge
Kontaktzeit Fahrbahn - Reifen
Man erkennt, daß die eingeleitete Wärmemenge pro Fahrbahnoberflächeneinheit unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit ist. D.h. obwohl die anfallende Verlustleistung mit der Geschwindigkeit ansteigt, hat die Fahrgeschwindigkeit zumindest keinen direkten Einfluß auf die pro Fahrbahnoberflächeneinheit zugeführte Wärmemenge. Dennoch sind die Bedingungen für die Entstehung eines Wasserfilms bei hohen Geschwindigkeiten günstiger als bei niedrigen Geschwindigkeiten, da bei hohen
Geschwindigkeiten
- durch die Verluste eine höhere Reifenoberflächentemperatur auftritt (die Verluste
pro Reifenoberfläche steigen mit der Fahrgeschwindigkeit an) und
- durch die kürzere Kontaktzeit kein Temperaturausgleich mit tieferen Eisschichten
erfolgen kann.
Daher ist es möglich, daß nur bei hohen Geschwindigkeiten im Reifenlatsch die
oberste Eisschicht angetaut wird, so daß sich bei hohen Schlupfwerten nur die Kurven der höheren Geschwindigkeiten auf dem äußerst niedrigen Niveau befinden.
Die Abhängigkeit des Kurvenverlaufs von der Geschwindigkeit ändert sich kontinuierlich von -0,5 °C bis zur niedrigsten Prüftemperatur. -12 °C. Wie Abb. 4.27 zeigt.
ist bei dieser Temperatur das Maximum der u-Schlupf-Kurve bei 3 km/h nur noch
sehr gering ausgeprägt, während die Kurve bei 100 km/h ein sehr deutliches Maximum aufweist.
Der Geschwindigkeitseinfluß auf den Betrag des Maximums ist wesentlich geringer
als bei -0,5 °C, der Einfluß auf den Umfangskraftbeiwert bei hohen Schlupfwerten
hat aber deutlich zugenommen. Bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei
-12 °C, ist eine auffällige Abweichung von der sonst festgestellten Geschwindig-
69
MESSERGEBMSSE
keitsabhängigkeit zu erkennen. In Abb. 4.27 nimmt der maximale Umfangskraftbeiwert auf der Antriebsseite, von der 100 km/h-Kurve ausgehend, mit abnehmender
Geschwindigkeit zunächst zu, unterhalb 10 km/h nimmt der Maximalwert dann aber
wieder ab. Die Ursache für diese Abnahme liegt wahrscheinlich auch in diesem Fall
in der Temperaturerhöhung der obersten Eisschicht beim Durchlauf durch die Reifenaufstandsfläche. Geht man davon aus, daß im Umfangskraftmaximum die gleiche
optimale Gleitgeschwindigkeit vorliegt und die Umfangskraft etwa gleich groß ist, so
wird dem Eis, unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, im Umfangskraftmaximum
die gleiche Verlustleistung in der Aufstandsfläche zugeführt. Da bei
3 km/h die Kontaktzeit aber ungefähr dreimal so lang ist wie bei 10 km/h, ist die zugeführte Arbeit pro Fläche bei 3 km/h auch dreimal so groß.
0.3
0.2-
5 km/h
—
10 km/h
-
— - -
--
s
3 km/h
- - - "
- ~^
/ \^^
"
--
50 km/h
100km/h
I
ra
0.0
J
E -0-1
-0.2
Reifeng röße:
Radlast:
Eistemperatur
195/65 R 15 TM*S
4kN
-12'C
-0.3
-60
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
40
50
Antreiben
60
Abb. 4.27: u-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf vereister Fahrbahn bei -12 °C
und verschiedenen Geschwindigkeiten
Das gleiche Ergebnis erhält man auch mit der zuvor hergeleiteten Formel für die pro
Fahrbahnoberflächeneinheit eingeleiteten Wärmemenge, da bei gleicher Gleitgeschwindigkeit mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit größere Werte für den Schlupf
s vorliegen. Dies führt zu einer stärkeren Erwärmung der obersten, nur wenige 1/100
mm dicken Eisschicht im Latsch. Diese örtlichen Temperaturänderungen wirken sich
offensichtlich gerade bei den tiefen Prüftemperaturen, bei -8 °C und besonders bei
-12 °C, deutlich auf die Maximalwerte aus, auch wenn sie nur in der Größenordnung
70
MESSERGEBNISSE
von wenigen Grad liegen. Diese Erwärmung der Eisoberfläche im Latschbereich findet auf der Straße genauso wie am Prüfstand statt. Am Prüfstand kommt natürlich
noch dazu, daß immer die gleiche Stelle überrollt wird. Die ständige Überprüfung der
Eisoberflächentemperatur mit dem Pyrometer vor dem Reifen zeigt aber, daß die Eisoberflächentemperatur während der relativ kurzen Messung nur wenige 1/10 °C ansteigt, da die Kontaktzeit mit dem Reifen im Vergleich zur übrigen Kontaktzeit mit
der Luft viel kürzer ist.
4.5.3
Einfluß der Temperatur
Bei den Prüfstandsmessungen wurde immer darauf geachtet, daß zwischen Eis und
Umgebung ein vollständiger Temperaturausgleich stattgefunden hat. Die Temperaturangaben beziehen sich somit auf die Eisoberfläche und die Umgebung.
Abb. 4.28 zeigt den Temperatureinfluß beispielhaft für Reifen 5 bei einer Fahrgeschwindigkeit von 3 km/h.
Reifengrotte:
Radlast:
Geschwindigkeit:
-0.3 +
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.28:
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
40
50
Antreiben
60
ji-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf vereister Fahrbahn bei 3 km/h
und unterschiedlichen Temperaturen
Deutlich erkennt man, wie schon angesprochen, den Anstieg des maximalen Urafangskraftbeiwertes mit abnehmender Temperatur. Weiter ist festzustellen, daß der
71
MESSERGEBNISSE
Maximalwert bei dieser niedrigen Geschwindigkeit mit abnehmender Umgebungstemperatur immer schwächer ausgeprägt wird. Bei tiefen Temperaturen reicht die anfallende Verlustleistung nicht aus, die Eisoberfläche anzuschmelzen, so daß die Kurven auch bei hohen Schlupfwerten auf einem relativ hohen Niveau bleiben.
Mit zunehmender Fahrgeschwindigkeit kehrt sich der Temperatureinfluß auf den
Verlauf der ji-Schlupf-Kurven um. In Abb. 4.29 ist deutlich zu erkennen, daß bei
100 km/h die Ausprägung des Maximalwertes bei -12 °C am größten ist, während bei
-0,5 °C nur eine geringe Ausprägung vorliegt. Bei -0,5 °C und 100 km/h wird offensichtlich das Eis auch schon bei niedrigen Schlupfwerten angetaut, bei tiefen Temperaturen findet eine Wasserbildung aber erst bei hohen Schlupfwerten statt, so daß nur
in diesem Fall der Maximalwert deutlich ausgeprägt ist.
0.3-•
Fîeifengrôtte:
Radlast:
Geschwindigkeil
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.29:
-30
-20
•'0
0
Schlupf [ % ]
10
20
"10
50
Antre'Den
6C
|i-Schlupf-Kurven für Reifen 5 auf vereister Fahrbahn bei 100 km/h
und unterschiedlichen Temperaturen
Aber auch bei höheren Geschwindigkeiten bleibt die Tendenz erhalten, daß mit abnehmender Temperatur der maximale Umfangskraftbeiwcrt ansteigt. Erwähnt werden
soll auch noch der Einfluß der Temperatur auf den Anstieg der u-Schlupf-Kurven bei
kleinen Schlupfwerten. Die Unterschiede sind nicht groß, da bei den vorliegenden
Kräften auch nur ein sehr kleiner Formänderungsschlupf aufgebaut wird. Tendenz-
MESSERGEBN/SSE
72
mäßig nimmt aber die Anfangssteigung mit zunehmender Temperatur ab, was durch
eine Zunahme der Gummielastizität erklärt werden kann.
4.5.4
Der Einfluß der Radlast, des Luftdruckes, des Schräglaufwinkels, der Profilhöhe und
der "Sägezahnausbildung" wurden auftragsgemäß nicht auf vereister Fahrbahn untersucht. Der Vollständigkeit halber soll aber auch hier kurz auf diese Parametereinflüsse eingegangen werden.
Wie gezeigt, spielt die Temperatur der Eisoberfläche eine entscheidende Rolle, so
daß man daraus schließen kann, daß sich eine Temperaturerhöhung im Latsch, aber
auch nur eine örtliche Temperaturerhöhung stark auswirken wird. Somit werden alle
Parameter, die die Pressung beeinflussen, einen Einfluß auf die ^-Schlupf-Kurven
auf vereister Fahrbahn haben. Veränderungen der Pressung in Verbindung mit Gleitungen führen nämlich zu einer Veränderung der Reibungsverluste, die wiederum die
örtlichen Temperaturen beeinflussen. Somit ist klar, daß sich eine Variation der Radlast, des Luftdrucks, der Profilhöhe und der "Sägezahnausbildung" auswirken wird,
da diese Parameter zumindest die örtliche Flächenpressung verändern. Auch ein zusätzlicher Schräglaufwinkel wird sich stark auswirken, da er zusätzliche Gleitungen
verursacht, die ebenfalls die Reibungsverluste erhöhen.
4.5.5
Vergleich der ^.-Schlupf-Kurven verschiedener Reifen
In Abb. 4.30 werden die (i-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen bei -0,5 °C und
3 km/h miteinander verglichen.
Es sind die Vorteile der Winterreifen gegenüber den Sommerreifen zu erkennen. Sowohl auf der Brems- als auf der Antriebsseite schneidet der Winterreifen 195/65 R 15
T M+S (Reifen 5) am besten ab, während der breite Sommerreifen (Reifen 3) das
Schlußlicht bildet. Der Verlauf der Kurven ist aber insgesamt ähnlich. Aus Tabelle
4.8 ist zu entnehmen (siehe auch Abb. 4.1), daß im Mittel die Winterreifen bei diesem Fahrbahnzustand nicht nur höhere maximale Umfangskraftbeiwerte erreichen,
sondern auch höhere Gleitbeiwerte (können mit Hilfe von (i(s = 60 %) abgeschätzt
werden).
73
MESSERGEBNISSE
0.3
185/70 R 14 S
195/65 R 15 V
225/50 2R 16
0.2
175R14QM*S
195/65 R 15 TM»S
01
c
S
225/50 R 16 H M»S
'5
ro
0.0
OÏ
c
ro
I
"
r
CO
"•"
-0-1
3
-0.2.
Geschwindigkeit:
Radlast
Eisie^i[>eratur:
3 km/h
4 KN
-0.5'C
-0.3
-60
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
Abb. 4.30: u-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf vereister Fahrbahn bei
-0,5 °C und 3 km/h
Tabelle 4.8: Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf vereister Fahrbahn (-0,5 °C Eistemperatur, 4 kN
Radlast bei 3 km/h)
Einheit
Sommerreifen 1- 3
Winterreifen 4 - 6
1
%
0.2-0,5
0,2-0,5
-
0.1 -0.12
0,11 -0.15
%
2 - 10
5 - 12
max,an
-
0.08-0.11
0,11 -0.13
crit, an
%
2-4
3 - 10
Wr
-
0,05 - 0,07
0,06 - 0,09
u
-
0,03 - 0,07
0,06 - 0,08
Kenngröße
Et
ds
u
s
max,br
crit,br
u
s
gl,an
60
74
MESSERGEBNISSE
Es ist noch anzumerken, daß die Zahlenwerte für den Anfangsgradienten teilweise
schwierig zu ermitteln sind. Manche Reifen weisen auf vereister Fahrbahn keinen
ausgeprägten linearen Anfangsbereich der ^.-Schlupf-Kurven auf, bei anderen Reifen
ist aufgrund der geringen übertragbaren Umfangskräfte fast kein Formänderungsschlupf festzustellen, so daß die angegebenen Zahlenwerte als Richtwert aufzufassen
sind.
Auch bei 100 km/h und der gleichen Temperatur sind die Vorteile der Winterreifen
ersichtlich (vgl. Abb. 4:31). Allerdings hat sich bei dieser Geschwindigkeit die Rangfolge der Reifen geändert.
Der prozentuale Unterschied zwischen den Reifen ist bei dieser Geschwindigkeit sogar noch größer als bei 3 km/h. Die Kurvenverläufe der Reifen sind wieder ähnlich,
wobei aber große Unterschiede zu den Kurven bei 3 km/h festzustellen sind. Dies
bestätigt, daß die in Kapitel 4.5.2 gemachten Feststellungen zum Geschwindigkeitseinfluß auf alle untersuchten Reifen zutreffen.
0.3
185/70 R 14 S
195/65 R 15 V
0.2
—
-
225/50 2R 16
175 R H Q M t S
195/65 R 15 TM»S
c
S
I
0.1
225/50 R 16 H M+S
0.0
Dl
c
•S -0.1
g
ZI
-0.2
Geschwindigkeit:
Radlast;
Eistemperatur
-0.3
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.31 :
-40
-30
-20
-10
0
Schlupf [ % ]
10
20
30
100 km/h
4 kN
-0.5*C
40
50
Antreiben
u-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf vereister Fahrbahn
bei-0,5°Cund 100 km/h.
60
MESSERGEBNISSE
Die für 100 km/h und -0,5 °C charakteristischen Kenngrößen der (i-Schlupf-Kurven
können Tabelle 4.9 entnommen werden. Bei diesen Umgebungsbedingungen erreicht
selbst der beste Reifen lediglich maximale Umfangskraftbeiwerte von u m a x = 0,09.
Tabelle 4.9:
Kenngröße
Su
ôs
Sommerreifen 1 - 3 Winterreifen 4 - 6
0,1-0,3
0,1-0,3
-
0,05 - 0,08
0,07 - 0,09
%
2-10
3-7
max,an
-
0,04 - 0,07
0,08 - 0,09
crit, an
%
1 -2
1-2
-
0,05 - 0,06
0,06 - 0,08
0,03 - 0,06
0,05 - 0,06
crit,br
u
s
Einheit
1
%
Mmax,br
s
Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf vereister Fahrbahn (-0,5 °C Eistemperatur, 4 kN
Radlast bei 100 km/h)
MHbr
u
gl,an
Abb. 4.32 zeigt die u-Schlupf-Kurven der Reifen 1, 3, 4, 5, und 6 bei -8 °C und
3 km/h. Reifen 2 wurde auftragsgemäß nicht bei -8 °C untersucht, so daß er in dieser
Abbildung nicht berücksichtigt ist.
76
MESSERGEBNISSE
03
ie5/70R14S
- -
02
--
225/50 ZR 16
17SR14QM«S
195/65 R 15 TM*S
225/50 R 16 H M»S
0.1
ro 0.0
in
5
e -öl
-0.2
Geschwindigkeit:
Radlast:
Eistemperatur.
3 km/h
4 kN
-fl*C
-0.3
-60
-50
Bremsen
Abb. 4.32:
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % J
20
30
40
50
Antreiben
60
ji-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf vereister Fahrbahn
bei -8 °C und 3 km/h
Bei tiefen Temperaturen und 3 km/h fallen die Unterschiede zwischen Winter- und
Sommerreifen wesentlich größer aus als bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunktes. Beispielsweise erreicht der breite 225er Sommerreifen (Reifen 3) lediglich
ca. 45 % des Umfangskraftmaximums des 175er Winterreifens (Reifen 4). Das relativ
gute Abschneiden des Reifens 185/70 R 14 S (Reifen 1) ist darauf zurückzuführen,
daß dieser Reifen kein reiner Sommerreifen, sondern ein Allwetterreifen ist.
Die deutlichen Vorteile der Winter- gegenüber den Sommerreifen sind auch der Tabelle 4.10 zu entnehmen. Sowohl für die maximalen Umfangskraftbeiwerte als auch
für die Gleitbeiwerte unterscheiden sich die Zahlenwertbereiche von Sommer- und
Winterreifen eindeutig. Da bei diesen Umgebungsbedingungen alle untersuchten
Winterreifen besser sind als die Sommerreifen, kommt es zu keiner Überschneidung
dieser Zahlenwertbereiche.
77
MESSERGEBWSSE
Tabelle 4.10: Kenngrößen zur Charakterisierung der u-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf vereister Fahrbahn (-8 °C Eistemperatur, 4 kN
Radlast bei 3 km/h)
Kenngröße
Einheit
Sommerreifen 1- 3 Winterreifen 4 - 6
1
0,3 - 0,5
0,3 - 0,5
-
0,12-0,21
0,21-0,27
6-35
7 - 15
0,12-0,18
0,23 - 0,25
21 -40
12-23
as
u
s
max,br
crit,br
l^maXjan
s
-
crit, an
^gl,br
-
0,1 -0,19
0,2 - 0,24
u
_
0,1-0,17
0,18-0,22
elan
Bei -8 °C und 100 km/h sind die Unterschiede zwischen den Reifen ähnlich groß
(vgl. Abb. 4.33). Auch unter diesen Bedingungen ergeben sich deutliche Vorteile für
die Winterreifen. Auffällig gegenüber Abb. 4.32 sind die geänderten Kurvenverläufe,
die sich aufgrund des Geschwindigkeitseinflusses bei tiefen Temperaturen ergeben.
Dieser Geschwindigkeitseinfluß wurde bereits in Kapitel 4.5.2 erläutert.
Die Vorteile der Winter- gegenüber den Sommerreifen sind auch wieder aus der Tabelle der charakteristischen Kenngrößen ersichtlich. Im Mittel sind die Winterreifen
bezüglich der maximalen Umfangskraftbeiwerte und der Gleitbeiwerte besser als die
Sommerreifen. Die Überschneidung der Zahlenwertbereiche in Tabelle 4.11 ist gering und im wesentlichen darauf zurückzuführen, daß der Reifen 1 als Ganzjahresreifen relativ gut abschneidet.
MESSERGEBMSSE
0.3
185/70 R 14 S
—
-
225/50 ZR 16
175 R 14 0 M*S
02
195/65 R 15 T M ' S
----
225/50 R 16 H M*S
0.1
ra
0.0
en
c
ro
E -0.1
r>
-0.2
Geschwindigkeit:
Radlast:
Eistemporatur.
100 km/h
4 kN
-8"C
-0.3
-60
-50
-40
-30
-20
Bremsen
Abb. 4.33:
-10
0
10
20
30
40
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
(i-Schlupf-Kurven für verschiedene Reifen auf vereister Fahrbahn
bei-8 °C und 100 km/h
Tabelle 4.11 : Kenngrößen zur Charakterisierung der }i-Schlupf-Kurven der untersuchten Reifen auf vereister Fahrbahn (-8 °C Eistemperatur, 4 kN
Radlast bei 100 km/h)
Kenngröße
Einheit
Sommerreifen 1-3 Winterreifen 4 - 6
1
0,2 - 0,4
0,3 - 0,5
-
0,11 -0,17
0,16-0,22
crit,br
%
2-3
2-4
>.max,an
-
0,09-0,16
0,21 -0,24
o/o
1 -2
1 -2
-
0,05 - 0,08
0,07 - 0,09
0,05 - 0,06
0,04 - 0,08
ds
M-max,br
s
s
crit, an
HIM
60
79
MESSERGEBNISSE
4.5.6
Zusammenfassung der Meßergebnisse auf vereister Fahrbahn
Auf vereister Fahrbahn wurde der Einfluß der Temperatur und der Geschwindigkeit
auf die u-Schlupf-Kurven der verschiedenen Reifen untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß beide Parameter das Kraftübertragungsverhalten der Reifen deutlich beeinflussen. In Tab. 4.12 sind die Ergebnisse zusammengefaßt.
Tabelle 4.12: Parametereinfluß auf die u-Schlupf-Kurven auf vereister Fahrbahn
EinfluJ ) auf
Parameter
Fahrgeschwindigkeit
Temperatur
Reifentyp
Kurvenform im
Maximalwert
Gleitbeiwert
Bereich des
Anstiegs
Bereich des
Maximums
groß
groß
gering - mittel
groß
sehr groß
groß
gering - mittel
groß
groß
groß
gering - mittel
mittel - groß
Besonders ewähnt werden soll der Temperatureinfluß auf die maximalen Umfangskraftbeiwerte. Bei -12 °C werden beispielsweise mit Reifen 5 ca. dreimal so große
Werte erreicht wie bei -0,5 °C.
4.6
Zusätzliche Messungen zum "Sägezahneinfluß" auf u-Schräglaufwinkel-Kurvcn
Bei der Durchführung der u-Schlupf-Messungen wurde festgestellt, daß eine
"Sägezahnausbildung" infolge von Verschleiß einen sehr großen Einfluß auf die
Meßergebnisse haben kann (vgl. Kapitel 4.3.6). Besonders empfindlich waren hier
Winterreifen, da sich bei diesen Reifen aufgrund der weichen Profilklötze und der
Feinlamellierung diese "Sägezähne" besonders stark bilden konnten. Dagegen waren
Reifen mit einem längsorientierten Profil (vgl. Abb. 2.2) weitgehend unempfindlich
gegenüber diesem Phänomen.
Gerade diese Reifen mit längsorientiertem Profil müßten aber relativ anfällig gegenüber "Sägezahneinfluß" auf u-Schräglaufwinkel-Kurven sein, wenn man einmal von
MESSERGEBNISSE
80
den besonders empfindlichen Winterreifen absieht. Diese Überlegung führte zu einer
Erweiterung des Forschungsauftrags, wonach außerhalb des eigentlichen Meßprogramms, das sich auf die Ermittlung von u-Schlupf-Kurven bezog, zusätzlich der
"Sägezahneinfluß" auf u-Schräglaufwinkel-Kurven bei zwei Radlasten untersucht
werden sollte.
Hierzu durchliefen drei Neureifen 195/65 R 15 V (vgl. Abb. 2.2) jeweils drei unterschiedliche Einfahrprogramme, die vom Standardeinfahrprogramm (vgl. Kapitel 4.1)
abwichen.
Der erste Reifen wurde symmetrisch eingefahren. Nachdem er zunächst 20 Minuten
frei rollend bei 4000 N Radlast mit 50 km/h am Prüfstand lief, wurde er anschließend
mit der ersten Meßradlast von 2000 N jeweils abwechselnd sechsmal bis -12° und
sechsmal bis +12° Schräglaufwinkel geschwenkt, wobei die Verstellgeschwindigkeit
0,5°/s betrug. Danach wurde die Meßkurve für 2000 N Radlast aufgenommen, indem
wieder bis -12° und dann bis +12° Schräglaufwinkel verstellt wurde. Anschließend
erfolgte die Radlasterhöhung auf 4000 N. Jetzt wurde zunächst nochmals abwechselnd dreimal in negative und dreimal in positive Richtung geschwenkt, bevor die
Meßkurve für 4000 N Radlast ermittelt wurde.
Wie in Kapitel 4.3.6 beschrieben, wurde auch bei diesem Reifen die Oberflächenkontur mit einem laser-optischen Verfahren abgetastet. Bei einer Untersuchung des Sägezahneinflusses auf Schräglaufwinkel-Messungen wäre eine Abtastung in Querrichtung sinnvoll gewesen. Dies war aus technischen Gründen nicht möglich, so daß in
Abb. 4.34 nur zwei Spuren (track 2 und track 3) in Umfangsrichrung gezeigt werden
können.
Besonders interessant ist die Feststellung, daß sich bei diesem Reifen in Umfangsrichrung ein leichter Sägezahn ausgebildet hat, obwohl der Reifen ausschließlich
durch Seitenkraftmessungen bei freirollendem Rad beansprucht wurde.
Dieser auf den ersten Blick ungewöhnliche Effekt läßt sich aber erklären, wenn der
Profilabdruck dieses Reifens in Abb. 2.2 betrachtet wird. Die Querrillen, die in
Abb. 4.34 als Täler erscheinen, sind bei dem untersuchten Reifen diagonal angeordnet, so daß eine Beanspruchung in Querrichtung auch zu einer Sägezahnausbildung
in Umfangsrichtung führt.
MESSERGEBNISSE
81
Track : 2
Track : 3
Abb. 4.34:
Gemessene Profilkontur in Umfangsrichtung bei Reifen 2 nach symmetrischer Belastung durch negative und positive Schräglaufwinkel
Nach Abschluß des Meßprogramms mit dem symmetrisch eingefahrenen Reifen
durchlief der zweite Reifen ein entsprechendes Programm, wobei in diesem Fall aber
zum Einfahren ausschließlich positive Schräglaufwinkel eingestellt wurden. Hier
wurde vor der Messung mit 2000 N Radlast zwölfmal bis +12° geschwenkt und vor
der Messung mit 4000 N Radlast zusätzlich nochmals sechsmal bis +12°.
Zum Schluß wurde schließlich der dritte Reifen gemessen, der, basierend auf den
genannten Versuchsprogrammen, ausschließlich mit negativen Schräglaufwinkeln
eingefahren wurde.
Stellvertretend für die beiden einseitig konditionierten Reifen ist in Abb. 4.35 die
Sägezahnausbildung in Umfangsrichtung für den mit negativen Schräglaufwinkeln
eingefahrenen Reifen gezeigt.
Man erkennt keine wesentlichen Unterschiede zu Abb. 4.34, wobei aber darauf hingewiesen werden soll, daß man bei einer Vermessung des Sägezahns in Querrichtung
sicher deutliche Differenzen festgestellt hätte.
Abschließend soll zur Intensität der hier dargestellten Sägezähne noch festgehalten
werden, daß sie bei diesem Reifen, der keinerlei Feinlamellierung aufweist, keine
ungewöhnlich großen Ausmaße annimmt. Nach Aussage der Firma Continental AG
liegen die Werte in einem durchaus üblichen Rahmen.
MESSERGEBN/SSE
Track : 2
\[ /
Track : 3
Abb. 4.35:
nr
HP
1
Gemessene Profilkontur in Umfangsrichtung bei Reifen 2 nach ausschließlicher Belastung durch negative Schräglaufwinkel
In Abb. 4.36 ist der Einfluß der beschriebenen Einfahrprozeduren auf die Seitenkraftkurven für 2000 N Radlast dargestellt.
1.2-Einfahrbedingung:
1 0
"
SchraglaufwinKel
0.8"
0.6 ••
Rerfeng rolle:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhôhe:
-1.2 I"
-12
-10
•2
0
195/65 R 15 V
2kN
50 km/h
0 mm
2
10
12
Schräglaufwinkel [ ° ;
Abb. 4.36:
^-Schräglaufwinkel-Kurven für Reifen 2 bei unterschiedlicher
"Sägezahnausbildung" und 2000 N Radlast
Deutlich erkennt man die Auswirkungen des Sägezahneffektes in Querrichtung. Der
Reifen, der mit positivem Schräglaufwinkel eingefahren wurde, kann erwartungsge-
83
MESSERGEBNJSSE
maß bei positivem Schräglaufwinkel auch die größten Seitenkräfte übertragen, während er bei negativen Schräglaufwinkeln am schlechtesten abschneidet. Bei dem Reifen, der während der Einfahrprozedur nur mit negativen Schräglaufwinkeln lief, ist es
genau umgekehrt. Die Meßkurven des Reifens, bei dem ein symmetrisches Einfahrprogramm angewendet wurde, liegen bei positivem und negativem Schräglaufwinkel
jeweils zwischen den anderen Kurven. Der Abstand zum besten Ergebnis ist aber jeweils kleiner als der Abstand zum schlechtesten Ergebnis.
Interessant sind auch die Unterschiede der Kurven in der Nähe von Schräglaufwinkel
0°. Der symmetrisch eingefahrene Reifen weist leichte Nullseitenkräfte auf. Bei dem
Reifen, der nur mit negativem Schräglaufwinkel eingefahren wurde, sind die Nullseitenkräfte größer, da die Sägezahnausbildung zu einer zusätzlichen Konusseitenkraft
führt, die in die gleiche Richtung zeigt wie die Nullseitenkraft des symmetrisch eingefahrenen Reifens. Bei dem Reifen, dessen Einfahrprogramm nur positive Schräglaufwinkel aufwies, ist die Wirkung der Konusseitenkraft genau umgekehrt.
Bei 4000 N Radlast wirkt sich die Sägezahnausbildung in Querrichtung ähnlich aus
wie bei der geringeren Radlast, jedoch sind die Auswirkungen kleiner (vgl. Abb.
4.37). Die einzelnen Meßkurven werden zwar in der gleichen Weise beeinflußt wie in
Abb. 4.36, sie liegen aber wesentlich dichter beisammen.
1.2
Einfahrbedingung:
_
—
1.0
Schrâglaufwinkel
0.8-
——""
pos./neg.
—' • "
negativ
- -- "
positiv
0.60.4-
1 0.2.
1 0.0
7
-0.6-0.8
-1.0.
Reifengröße:
Radlast:
195/65 R 15 V
4 kN
Wassemöhe:
0 trim
I
-1.2
-12
-10
•2
0
2
Schräglaufwinkel [ * ]
Abb. 4.37:
u-Schräglaufwinkel-Kurven für Reifen 2 bei unterschiedlicher
"Sägezahnausbildung" und 4000 N Radlast
10
12
MESSERGEBNISSE
84
Ein Vergleich mit den u-Schlupf-Kurven aus Abb. 4.10 zeigt, daß die gemessenen
Unterschiede bei den u-Schräglaufwinkel-Kurven kleiner sind. Dies liegt aber mit
Sicherheit nur daran, daß in Abb. 4.10 der Sägezahneinfluß bei einem Winterreifen
dargestellt ist, während in Abb. 4.37 die Wirkung auf einen Sommerreifen gezeigt
wird. Bei einer Überprüfung des "Sägezahneinflusses" auf u-SchräglaufwinkelKurven für einen Winterreifen würden die Unterschiede sicher größer ausfallen als in
Abb. 4.37.
ZUSAMMENFASSUNG
5.
85
ZUSAMMENFASSUNG
Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollten für sechs repräsentative Reifentypen uSchlupf-Kurven auf den unterschiedlichsten Fahrbahnzuständen (trocken, feucht, naß,
vereist) gemessen werden, da die genaue Kenntnis des Reifenverhaltens eine Voraussetzung zur Verbesserung von beispielsweise Traktionsregelsystemen ist. Die Reifen sollten in einem Geschwindigkeitsbereich von nahe 0 km/h bis 100 km/h auf realem Fahrbahnbelag untersucht werden. Bei den Messungen auf nasser Fahrbahn waren
Wasserhöhen bis 3 mm einzustellen, während auf vereister Fahrbahn die Temperatur bis
hinab zu Werten von -12 °C zu variieren war. Ergänzende Versuche zum Radlast-,
Schräglaufwinkel-, Luftdruck- und Profilhöheneinfluß sollten das Meßprogramm
vervollständigen.
Für die Durchführung dieses umfangreichen Forschungsvorhabens wurde der ReifenInnentrommel-Prüfstand der Universität Karlsruhe eingesetzt, da er neben den üblichen
Vorteilen einer Laborversuchseinrichtung, wie z.B. konstante Randbedingungen oder
bessere Reproduzierbarkeit, weitere besondere Eigenschaften aufweist. Dazu zählt u.a.
der reale Asphaltbelag, der als Fahrbahnoberfläche eingesetzt wird, das exakte Aufbringen eines Wasserfilms bei Messungen auf nasser Fahrbahn oder die genaue Einstellung
der Eis- und Umgebungstemperatur bei Untersuchungen auf vereister Fahrbahn.
Die größte Anzahl von Parametervariationen wurde auf der trockenen Fahrbahn
durchgeführt. Mit den Messungen konnten allgemeine Kenntnisse bestätigt werden, daß
beispielsweise mit zunehmender Radlast der maximale Umfangskraftbeiwert sinkt oder
daß mit zunehmendem Schräglaufwinkel die (i-Schlupf-Kurven flacher ansteigen. Genauere Angaben als bisher möglich können nun über den Verlauf der u-Schlupf-Kurven
gemacht werden. Es hat sich beispielsweise gezeigt, daß die Fahrgeschwindigkeit nur
einen geringen Einfluß auf die Anfangssteigung der Kurven hat. daß aber die Lage des
Maximums und der Kurvenverlauf bei hohen Schlupfwerten deutlich beeinflußt werden.
Außerdem hat sich herausgestellt, daß durch geringeren Luftdruck, aber auch durch eine
geringere Profilhöhe, der Anstieg der u-Schlupf-Kurven merklich vergrößert wird. Zum
Einfluß des Reifentyps ist festzustellen, daß es besonders auffällig war, daß
Winterreifen einen flacheren Kurvenanstieg als Sommerreifen haben. Im Rahmen der
Messungen wurde auch auf einen bisher nicht beachteten Parametereinfluß eingegangen.
Es hat sich gezeigt, daß sich eine "Sägezahnausbildung" durch ungleichmäßigen Reifenverschleiß sehr stark auf die erreichbaren Umfangskräfte auswirken kann.
Neue Erkenntnisse haben sich bezüglich des Einflusses der Fahrbahngriffigkeit auf die
u,-Schlupf-Kurven bei feuchter und nasser Fahrbahn ergeben. Durch eine Variation der
ZUSAMMENFASSUNG
86
Griffigkeit wird nicht nur das Niveau der Kurven, sondern auch der Kurvenverlauf sehr
deutlich beeinflußt. Wichtig ist auch die Erkenntnis, daß beim Übergang von der trockenen Fahrbahn auf die feuchte Fahrbahn zwar ein merklicher Abfall des maximalen
Umfangskraftbeiwertes zu verzeichnen ist, die Anfangssteigung der u-Schlupf-Kurven
aber sogar leicht zunimmt. Erst wenn der Maximalwert bei höheren Fahrgeschwindigkeiten und größeren Wasserhöhen unter etwa fi = 0,4 bis 0,5 abfällt, wird auch die Anfangssteigung der Kurven flacher. Zum Einfluß der Radlast ist festzuhalten, daß sich eine Erhöhung der Radlast tendenzmäßig auf feuchter Fahrbahn ähnlich auswirkt wie auf
trockener Fahrbahn, daß die Unterschiede aber geringer ausfallen. Der Radlasteinfluß
bei großen Wasserhöhen wurde auftragsgemäß nicht untersucht. Vergleicht man die uSchlupf-Kurven der verschiedenen Reifen miteinander, so fällt auf, daß die Unterschiede auf feuchter Fahrbahn ähnlich groß sind wie auf trockener Fahrbahn, daß aber
bei nasser Fahrbahn, insbesondere bei hohen Geschwindigkeiten und großen Wasserhöhen, sehr viel größere Differenzen zwischen den Reifenkennlinien auftreten können.
Bei der systematischen Untersuchung des Reifenverhaltens auf vereister Fahrbahn
wurde festgestellt, daß der Maximalwert und die Form der u-Schlupf-Kurven in großem
Maße durch die Fahrgeschwindigkeit und die Temperatur beeinflußt werden. Tendenziell nehmen die maximalen Umfangskraftbeiwerte mit abnehmender Fahrgeschwindigkeit und abnehmender Temperatur zu. Das Kurvenmaximum ist je nach Kombination
dieser beiden Parameter stark oder wenig ausgeprägt. Die Anfangssteigung der [iSchlupf-Kurven ist ähnlich groß wie auf nasser Fahrbahn und nimmt mit abnehmender
Temperatur leicht zu. Zum Einfluß des Reifentyps auf das |j-Schlupfverhalten ist
festzuhalten, daß die Vorteile der Winterreifen gegenüber den Sommerreifen mit
abnehmender Temperatur zunehmen, daß die Kurven aber prinzipiell ähnliche Verläufe
aufweisen.
Außerhalb des eigentlichen Meßprogramms wurden noch Messungen zum
"Sägezahneinfluß" auf p-Schräglaurwinkel-Kurven durchgeführt, da dieser Parameter
bei der Bearbeitung des Forschungsvorhabens als bisher nicht untersuchte Einflußgröße
aufgefallen ist. Es wurde eine ähnliche Abhängigkeit der Meßkurven vom Verschleißzustand festgestellt wie bei den u-Schlupf-Kurven.
Abschließend soll festgehalten werden, daß mit dieser Arbeit eine Art Katalog geschaffen wurde, in dem die einzelnen Parametereinflüsse auf die [.i-Schlupf-Kurven repräsentativer Reifen nachgeschlagen werden können. Natürlich kann auch dieser Katalog weiter vervollständigt werden. So wäre es beispielsweise sinnvoll, den Luftdruck-, den
Schräglaufwinkel- oder den Profileinfluß auch auf feuchter oder nasser Fahrbahn zu untersuchen. Insbesondere besteht aber noch Forschungsbedarf zum Einfluß der Fahr-
ZUSAMMENFASSUNG
87
bahngriffigkeit auf das Reifenverhalten, da dieser Parameter nicht nur das Niveau, sondern auch den Verlauf der Kennlinien in hohem Maße beeinflußt.
LITERATUR
88
6.
LITERATUR
[1]
ZTV bit StB 84:
Zusätzliche Vorschriften für den Bau bituminöser Fahrbahndecken, Blatt 1 - 33, 1984
[2]
Kummer, H.W.; Meyer, W.E.:
Verbesserter Kraftschluß zwischen Reifen und Fahrbahn - Ergebnisse einer neuen
Reibungstheorie, Automobiltechnische Zeitung Nr. 8 und Nr. 11, Franckh'sche
Verlagshandlung, Stuttgart 1967
[3]
Kaufmann, N.:
Das Sandflächenverfahren, Straßenbau-Technik 3/71
[4]
Forschungsgesellschaft für das Straßenwesen:
Arbeitsanweisung für kombinierte Griffigkeits- und Rauheitsmessungen mit dem
Pendelgerät und dem Ausflußmesser, Köln 1972
[5]
Bühlmann, F.:
Einfluß der Witterung auf die Griffigkeit von Fahrbahnen, Dissertation Eidgenössische
Technische Hochschule Zürich 1984
[6]
Giles, C.G.:
Messung der Straßengriffigkeit, Int. Collq. über Straßengriffigkeit und
Verkehrssicherheit bei Nässe 1968 in Berlin, Verlag W. Ernst und Sohn, Berlin 1970
[7]
Gnadler, R.:
Naßgriff- und Aquaplaningverhalten von Pkw-Reifen, Verkehrsunfall und
Fahrzeugtechnik, Heft 11 und 12, Verlag INFORMATION Ambs GmbH, Kippenheim
1988
[8]
Weber, R.:
Der Kraftschluß von Fahrzeugreifen und Gummiproben auf vereister Oberfläche,
Dissertation Universität Karlsruhe 1970
89
ANHANG
7.
ANHANG
7.1
Verwendetes Koordinatensystem
Das bei der Ermittlung der Reifenkräfte verwendete Koordinatensystem ist in Abb.
7.1 dargestellt. Eingetragen sind positive Kräfte und Momente sowie positive
Schräglauf- und Sturzwinkel.
DOT außen
Abb. 7.1:
Koordinatensystem
Die Montagerichtung der nicht drehrichtungsgebundenen Reifen ist ebenfalls
Abb. 7.1 zu entnehmen. Der dargestellte Fall entspricht dem rechten Vorderrad eines
Fahrzeugs, das eine Rechtskurve durchfährt, wobei die DOT-Nummer außen
montiert ist.
90
ANHANG
7.2
Schlupfdefinition
Für die Schlupfberechnung wird auf der Antriebs- und Bremsseite die gleiche Definition verwendet:
-
worin
r
dyn
coR
7.3
=
=
V
Schlupf
dynamischer Rollhalbmesser
Raddrehwinkelgeschwindigkeit
Trommelgeschwindigkeit bzw. Fahrgeschwindigkeit
Meßwertedateien
Die ermittelten Meßdaten sind auf mit MS-DOS formatierten Disketten gespeichert.
Zur weiteren Datenverarbeitung stehen zwei verschiedene Dateitypen zur Verfügung:
• Dateien mit den Daten (zwei Kanäle) der ausgedruckten u-Schlupf- bzw. [iSchräglaufwinkel-Kurven.
• Dateien mit allen während der Messung erfaßten Größen (acht Kanäle).
Um diese Daten verarbeiten zu können, werden im folgenden noch einige Angaben
zur Benennung und zum Aufbau der Dateien gemacht.
7.3.1
Dateibezeichnung
Die für die Benennung der Dateien zur Verfügung stehenden acht Stellen für den
Namen und drei Stellen für die Extension beschreiben die bei der jeweiligen Messung eingestellten Betriebsparameter (im Namen) und den Typ der Datei (in der
Extension).
91
ANHANG
Hier wird zunächst auf die Codierung der acht Stellen des Namens eingegangen:
1. Stelle:
Reifennummer gem. Tab. 2.1
2. Stelle:
Beanspruchungsart
^-Schlupf-Messungen
A = Antreiben des Prüfrades
B = Bremsen des Prüfrades
u-Schräglaufwinkel-Messungen
M = negativer Schräglauf
P = positiver Schräglaufwinkel
3. - 5. Stelle: Fahrgeschwindigkeit:
003 - v =
3 km/h
005 - v =
5 km/h
010- v = 10km/h
050 - v = 50 km/h
100- v= 100 km/h
6. -8. Stelle:
Beschreibung der Parametervariante
H00 Standard-Parameter:
Radlast F7 = 4 kN; Schräglaufwinkel a = 0°;
Luftdruck p( = 2,0 bar; Profilhöhe: neuer Reifen;
trockene Fahrbahn hw = 0 mm
Hiervon abweichende Parameter werden mit den nachfolgend aufgelisteten codierten Informationen beschrieben. Dabei ändern sich nur
die aufgeführten Parameter, die anderen entsprechen dem Standard.
Naßmessungen
H01 - hw = 0,1 mm
H10 - hvv= 1,0 mm
H30 - hw = 3,0 mm
Eismessungen - Variation der Fahrbahntemperatur
T00 - TF = -0,5°C
T04 - TF = - 4° C
T08 - TF = - 8° C
T12 - T F = -12°C
Radlastvarianten
R2 - Fz = 2kN
R6 - F z = 6kN
ANHANG
92
Radlastvarianten auf feuchter Fahrbahn
HR2 - F z = 2kN, h w = O,lmm
HR6 - F z = 6kN,h w = 0,lmm
Luftdruckvarianten
L15 - P i = 1,5 bar
L25 - Pj = 2,5 bar
Schräglaufwinkelvarianten
Sl - a = 1 °
S3 - a = 3 °
S6 - a = 6 °
Profilhöhenvarianten
V2
- h p = 2 mm (nur Reifen 2)
V4
- h p = 4 mm (nur Reifen 5)
Messungen zum "Sägezahneinfluß" auf u-Schräglaufwinkel-Kurven
MM2 - Reifen wurde zum Einfahren nur mit negativem Schräglauf
betrieben, F z = 2 kN
MM4 - wie MM2, jedoch F z = 4 kN
PM2
- Reifen wurde zum Einfahren mit positivem und negativem
Schräglauf betrieben, F z = 2 kN
PM4
- wie PM2, jedoch F z = 4 kN
PP2
- Reifen wurde zum Einfahren nur mit positivem Schräglauf
betrieben, F z = 2 kN
PP4
- wie PP2, jedoch F z = 4 kN
Die drei Stellen der Extension dienen zur Unterscheidung des Dateityps. Dabei wird
zwischen zwei verschiedenen Typen unterschieden:
DAT =
SPL =
Datei mit den ungefilterten Daten aller aufgezeichneten Kanäle
Datei mit durch Splines approximierten Daten (zwei Kanäle) der jeweils
relevanten Meßkurve, z.B. u(s) bei Umfangskraft-Schlupf-Messungen
Beispiel:
Die Datei 2A050HR2.DAT beinhaltet die Messung mit folgenden Betriebsparametern:
Reifen 2; angetriebenes Prüfrad; Geschwindigkeit: v = 50 km/h;
Radlast F z = 2 kN; feuchte Fahrbahn, Wasserhöhe h w = 0,1 mm;
ansonsten Standard-Parameter, d.h.: Schräglaufwinkel a = 0°;
Luftdruck p ; = 2,0 bar
93
ANHANG
7.3.2
Dateiaufbau
Die auf Diskette im ASCII-Format abgelegten Dateien enthalten außer den Meßwerten auch weitere Angaben, die zur eindeutigen Meßwertezuordnung notwendig
sind. Diese Zusatzinformationen und die Meßwerte werden durch "Schlüssel"-Wörter
(mit vorangestellten **) voneinander getrennt. Diese "Schlüssel"-Wörter haben folgende Bedeutungen:
* * COMMENTS
Erläuternde Kommentare
** CONSTANTS
Reifentyp, Reifengröße, Felgengröße sowie die während der
Messung konstant gehaltenen Größen, wie z.B. Reifenluftdruck
Trommelgeschwindigkeit, Wasserhöhe mit physikalischer Einheit und Wert.
** CHANNELS
Aufgezeichnete Meßgrößen mit physikalischer Einheit und
Multiplikationsfaktor
**DATA
Meßwerte, spaltenweise entsprechend der Reihenfolge unter
"••CHANNELS". Die jeweiligen Meßwerte ergeben sich durch
Multiplikation des Spaltenwerts mit der entsprechenden physikalischen Einheit und dem dazugehörigen Multiplikationsfaktor.
**END
Zeigt das Ende der Meßdaten an und kann als Kontrolle für
vollständiges Lesen einer Datei genutzt werden.
ANHANG
7.4
94
Ergebnisdiagramme
Im Anschluß befinden sich die Ergebnisdiagramme sortiert nach Reifentyp und den
untersuchten Parametern.
7.4.1
Reifen 1
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengöße:
General Tire XP-1803
185/70 R 14 87 S
6x 14
Diagrammübersicht:
Messungen zum Einfluß verschiedener
- Geschwindigkeiten auf trockener Fahrbahn
- Radlasten auf trockener Fahrbahn
- Schräglaufwinkel auf trockener Fahrbahn
- Geschwindigkeiten auf feuchter Fahrbahn
- Radlasten auf feuchter Fahrbahn
- Wasserhöhen bei 100 km/h
- Geschwindigkeiten auf vereister Fahrbahn bei -0.5° C
- Geschwindigkeiten auf vereister Fahrbahn bei -8 ° C
3 km/h
5 km/h
10 km/h
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe
Profilhöhe:
185/70 R 14 S
4kN
0 mm
8 mm
-1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-10
0
10
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Geschwindigkeiten
auf trockener Fahrbahn
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Prof. Dr.-Ing. R. Gnadler
1
1.22kN
1.0»
4kN
0.8--
6kN
0.6»
Ö)
0.2-
2 o.og
-0.2-•
E
-0.4-•
-0.6-•
-0.8--
-
Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0»
185/70 R 14 S
50 km/h
0 mm
8 mm
-1.2-1
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
i
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Radlasten
20
30
40
1
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-0.8-'—--=--^_-_—..___ . __ _ ___
Reifengröße:
Radlast
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0--1.2
H
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [%]
Einfluß verschiedener Schräglaufwinkel
1
185/70 R 14 S
4kN
50 km/h
0 mm
8 mm
1
1
30
40
1
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
185/70 R 14 S
4kN
0.1 mm
8 mm
1
—i—
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
auf feuchter Fahrbahn
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-H
.
1
•
|
h-
1
•
1
*—.
1.22kN
1.00.8- -
—-"
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6 kN
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S °-40.2c
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-0.6- r.r.-r^-
.
-0.8-1.0-1.2-
—
,
- H
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-20
-10
0
Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
.
10
Schlupf [ % ]
1
20
1
1
30
185/70 R 14 S
50 km/h
0.1 mm
8 mm
•—
1
40
.—
1
,
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-10
0
10
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Wasserhöhen
bei 100 km/h
50
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3-3 km/h
5 km/h
0.2--
•- -
10 km/h
50 km/h
100 km/h
-0.2Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
-0.3--60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
auf vereister Fahrbahn bei -0.5°C
30
185/70 R 14 S
4kN
-0.5°C
8 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3-3 km/h
5km/h
10 km/h
0.2-
50 km/h
100 km/h
A
1"a) °
co
noJ
c
CO
lË -0.1
-0.2
-0.3-
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
185/70 R 14 S
4kN
-8°C
8 mm
20
40
•+•
-60
-50
Bremsen
Reifen 1
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
auf vereister Fahrbahn bei -8°C
30
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
ANHANG
7.4.2
103
Reifen 2
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengröße:
Continental Super Contact CV 90
195/65 R 15 91 V
6.5 x 15
Diagrammübersicht:
- Luftdrücke auf trockener Fahrbahn
- Profilhöhen auf trockener Fahrbahn
- Geschwindigkeiten bei lmm Wasserhöhe
- Geschwindigkeiten bei 3mm Wasserhöhe
- Geschwindigkeiten auf vereister Fahrbahn bei -4° C
Zusätzliche Messungen zum "Sägezahneinfluß" auf (i-Schräglaufwinkel-Kurven
- bei 2 kN Radlast
- bei 4 kN Radlast
1.2
3 km/h
1.0
5 km/h
0.8
10 km/h
T 0.6
50 km/h
4
100 km/h
I °05
0.2-
_Q
ro
0.0
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0-1.2-•
195/65 R 15 V
4kN
0 mm
8 mm
-H
-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-40
-30
-20
•10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
•4-
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-10
0
10
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2
1.00 .81
1
tbeivvert [
1
0 .6--
0.40 .2
M—
TO 0 .0-
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v
:
-0 .2
•
•
-0 .4-
D
-0 .6
-0.8 =
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0--1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Luftdrücke
20
30
195/65 R 15V
4kN
50 km/h
0 mm
8 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
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1
1
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1
.
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1
1
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-1.0-1.2,
1 1—— i
-60 -50
Bremsen
Reifen 2
-
-40
1
1
-30
1
1
-20
•
1
-10
1
1
i—«—i——i
0 10
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
1
20
Schlupf [ % ]
,
11 -
30
195/65 K 15 V
4kN
50 km/h
0 mm
8 mm
1
40
•
1
1
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1
1
1
1
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1
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
195/65 R 15V
4kN
50 km/h
0 mm
-1.2.
-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-40
1
-30
,
1
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1
-10
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1
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0
H
10
1
1
20
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Profilhöhen
,
1
30
1—
1
40
,
1
,
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2
3 km/h
1.0
5 km/h
0.8
10 km/h
0.6
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0
195/65 R 15 V
4kN
0.1 mm
8 mm
-1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-40
-30
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1
1
1
1
1
1
H-
1
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1
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-0.6-0.8Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0!}
-1.2-
•
-60
1
-50
Bremsen
Reifen 2
-40
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1
-10
•
1
0
h
•
10
Schlupf [ % ]
1
20
•
1
30
195/65 R 15V
50 km/h
0.1 mm
8 mm
H
1
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1
.
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
H
•
1
1
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1
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-1.0-
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
^^^^ .y
195/65 R 1 5 V
4kN
50 km/h
8 mm
-
-1.2H
-60
-50
Bremsen
Reifen 2
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1
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•
1
-30
.
H
-20
1
1
•10
.
1
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0
1
10
.
\
20
Schlupf [ % ]
bei 50 km/h
,
1
30
1~
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
-60
-50
Bremsen
Reifen 2
-40
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
bei 100 km/h
30
195/65 R 15 V
4kN
100 km/h
8 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2
50 km/h
1.0
100 km/h
0.8!
0.6-
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0--1.2
-60
Reifen 2
195/65 R 15 V
4kN
1 mm
8 mm
-H
-50
Bremsen
-40
-30
-20
•10
0
10
20
Schlupf [ % ]
bei 1 mm Wasserhöhe
30
40
•
1
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2
50 km/h
1.0
100 km/h
0.8--
J^ °-6 "
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0.4-•
JQ
0.Z--
0.0- —
O)
c -0.2 4
-0.4--0.6-0.8-
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0
195/65 R 15 V
4kN
3 mm
8 mm
-1.2-60
Reifen 2
-50
Bremsen
-40
-30
-20
-10
Ö
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.33 km/h
5 km/h
— 10 km/h
-
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
-50
Bremsen
Reifen 2
-30
-20
-10
0
10
195/65 R 15 V
4kN
-0.5°C
8 mm
—+—
20
Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3-•
3 km/h
5 km/h
10 km/h
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur
Profilhöhe:
-50
Bremsen
Reifen 2
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15 V
4kN
-4°C
8 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
I
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1
1
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•
1
1
1
1
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1
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1
Einfahrbedingung:
1.0-
Schräglaufwinkel
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0.6-
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
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195/65 R 15V
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50 km/h
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Schräglaufwinkel [ ° ]
Reifen 2
Sägezahneinfluß bei Schräglaufwinkelmessungen
Universität
Karlsruhe (TH)
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Einfahrbedingung:
1.0-
Schräglaufwinkel
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
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Profilhöhe:
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195/65 R 15V
4kN
50 km/h
0 mm
8 mm
1
8
1
1
10
1
12
Schräglaufwinkel [ ° ]
Reifen 2
Sägezahneinfluß bei Schrägiaufwinkelmessungen
Universität
Karlsruhe (TH)
ANHANG
7.4.3
119
Reifen 3
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengröße:
Continental Sport Contact CZ 91
225/50 ZR 16
7x16
Diagrammübersicht:
1
.
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1
1
H
1
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1
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1
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Radlast:
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Profilhöhe:
-
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225/50 ZR 16
4kN
0 mm
7.5 mm
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-60
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Bremsen
Reifen 3
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0
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20
Schlupf [ % ]
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1
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50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1
1
1
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•
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-
-
Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
/// i
^
225/50 ZR 16
50 km/h
0 mm
7.5 mm
-
-1.2i
-60
-50
Bremsen
Reifen 3
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-40
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-30
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-20
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Schlupf [ % ]
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30
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40
1
,
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1
1
1
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•
1
•
1.21.00.8- •
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Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
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Bremsen
Reifen 3
-40
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•
1
20
Schlupf! %]
•
1
30
225/50 ZR 16
4kN
50 km/h
0 mm
7.5 mm
H -
1
40
•
1
•
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2-3 km/h
1.00.8-
5 km/h
- - -
10 km/h
50 km/h
7* 0.6-
100 km/h
öS 0.2
JQ
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2 o.o
-id
CO
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-0.6- 0 . 8 ••
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0-1.2-
H
-60
-50
Bremsen
Reifen 3
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
•
1—
30
225/50 ZR 16
4kN
0.1 mm
7.5 mm
—i—
40
1—
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1.22kN
1.00.8-
6 kN
0.6(ü
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-0.8"
Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0-
-1.2--
225/50 ZR 16
50 km/h
0.1 mm
7.5 mm
1
-60
-50
Bremsen
Reifen 3
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe: ~
-60
-50
Bremsen
Reifen 3
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
bei 100 km/h
225/50 ZR 16
4kN
100 km/h
7.5 mm
50
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
0.33 km/h
5 km/h
0.2
_ - -
10 km/h
50 km/h
—
100 km/h
"03
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D)
c
E -0.1-
-0.2
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
-0.3
225/50 ZR 16
4kN
-0.5°C
7.5 mm
1
-60
-50
Bremsen
Reifen 3
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
auf vereister Fahrbahn bei -0,5°C
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3-
3 km/h
5 km/h
10 km/h
0.2-
50 km/h
100 km/h
— 0.11
"(D
0.0-
-0.2
-0.3-60
-50
Bremsen
Reifen 3
-40
-30
-20
-10
0
10
Dimension:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
225/50 ZR 16
4kN
-8°C
7.5 mm
20
40
Schlupf [ % ]
30
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
ANHANG
7.4.4
128
Reifen 4
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengröße:
Continental Contact TS 750
175 R 14 88 Q M+S
6x14
Diagrammübersicht:
3 km/h
5 km/h
10 km/h
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
175 R 14QM+S
4kN
0 mm
9 mm
-1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
1
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1.2-
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Reifengröße:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
^7
175 R 14QM+S
50 km/h
0 mm
9 mm
-1.21
-60
1
-50
Bremsen
Reifen 4
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Schlupf [ % ]
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50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
175R14QM+S
4kN
50 km/h
0 mm
9 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-i-
1.2
3 km/h
1.0
5 km/h
0.8
10 km/h
T 0.6
50 km/h
- -—
100 km/h
"03 0.2-
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0
175 R 14QM+S
4kN
0.1 mm
9 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-10
0
10
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
i
i
i
1
,
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•
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1
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—
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
-1.0
-1.21
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-40
-30
-20
-10
0
K
10
1
1
20
Schlupf [ % ]
bei 100 km/h
1
1
30
175R14QM+S
4kN
100 km/h
9 mm
1——i
.
40
1
1
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3
3 km/h
5 km/h
10 km/h
0.2 ••
50 km/h
100 km/h
0.1--
2
0.0
E -0.1
z>
-0.2
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
-0.3
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
175R14QM+S
4kN
-0.5°C
9 mm
—+—
50
40
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
3 km/h
5 km/h
10 km/h
50 km/h
100 km/h
-0.3
-60
-50
Bremsen
Reifen 4
-40
-30
-10
0
10
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
175R14QM+S
4kN
-8°C
9 mm
20
40
Schlupf [ % ]
30
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
ANHANG
7.4.5
137
Reifen 5
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengröße:
Continental Super Contact TS 750
195/65 R15 91 T M+S
6.5x15
Diagrammübersicht:
- Luftdrücke auf trockener Fahrbahn
- Profilhöhen auf trockener Fahrbahn
- Geschwindigkeiten bei lmm Wasserhöhe
- Geschwindigkeiten bei 3mm Wasserhöhe
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
50
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.2 +
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15TM+S
4 kN
0 mm
9 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
.
1
1
1
.
1
1
1
1——i
1
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1.21.00.8-
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1.5 bar
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2.0 bar
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-0.8
-1.0
Reifengröße:
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Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.2i
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
-10
0
1
10
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Luftdrücke
1
20
1
1
30
195/65 R 15TM+S
4kN
50 km/h
0 mm
9 mm
,
- . ——i
40
1
.
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0 •
-1.2 •
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15 TM+S
4kN
50 km/h
0 mm
9 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-t-
1.2-4 mm
1.0-
9 mm
0.80.6-
ï
0.2-
2 o.o
(/)
O) -0.2'E -0.4 ••
-0.6Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Wasserhöhe:
-0.8-
-1.0
195/65 R 15TM+S
4kN
50 km/h
0 mm
-1.2
-f-
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
Einfluß verschiedener Profilhöhen
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
3 km/h
5 km/h
10 km/h
50 km/h
100 km/h
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
195/65 R 15TM+S
4kN
0.1 mm
9 mm
—i
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
40
<
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Wasserhöhe:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
195/65 R 15TM+S
0.1 mm
50 km/h
9 mm
-1.2
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-30
-20
-10
0
10
Schlupf [ % ]
20
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
-1.0-1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-30
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
bei 50km/h
30
195/65 R 15 TM+S
4kN
50 km/h
9 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit:
Profilhöhe:
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-20
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
bei 100 km/h
30
195/65 R 15TM+S
4kN
100 km/h
9 mm
40
50
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Karlsruhe (TH)
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Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.0
-1.2-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
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0
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20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15 TM+S
4kN
1 mm
9 mm
40
50 60
Antreiben
Universität
Karlsruhe (TH)
1.2
50 km/h
1.0-
100 km/h
0.80.6-
Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
-1.2H
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-40
-30
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20
Schlupf [ % ]
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195/65 R 15 TM+S
4kN
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Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.33 km/h
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50 km/h
100 km/h
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Bremsen
Reifen 5
-40
-30
-20
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0
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Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
195/65 R 15 TM+S
4kN
-0.5°C
9 mm
20
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Schlupf [ % ]
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50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
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Schlupf [ % ]
1
1
30
195/65 R 15 TM+S
4kN
-4°C
9 mm
H.
1
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•
1
•
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.33 km/h
5 km/h
10 km/h
0.2-
50 km/h
100 km/h
-0.3
-60
-50
Bremsen
Reifen 5
-10
0
10
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
195/65 R 15 TM+S
4kN
-8°C
9 mm
20
40
Schlupf [ % ]
30
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur
Profilhöhe:
-50
Bremsen
Reifen 5
-10
0
10
20
Schlupf [ % ]
30
195/65 R 15TM+S
4kN
-12°C
9 mm
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
ANHANG
7.4.6
153
Reifen 6
Reifentyp:
Reifengröße:
Felgengröße:
Continental Sport Contact TS 750
225/50 R 16 93 H M+S
7x16
Diagrammübersicht:
.
1
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Radlast:
Wasserhöhe:
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225/50R16HM+S
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60
Universität
Karlsruhe (TH)
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50
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Universität
Karlsruhe (TH)
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Universität
Karlsruhe (TH)
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50 km/h
100 km/h
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Bremsen
Reifen 6
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Reifengröße:
Radlast:
Wasserhöhe:
Profilhöhe:
225/50 R 16 H M+S
4kN
0.1 mm
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20
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Schlupf [ % ]
30
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Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
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Profilhöhe:
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225/50 R 16 H M+S
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60
Universität
Karlsruhe (TH)
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Reifengröße:
Radlast:
Geschwindigkeit
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Schlupf [ % ]
bei 100 km/h
225/50R16HM+S
4kN
100 km/h
8 mm
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
0.3-3 km/h
5 km/h
10 km/h
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50 km/h
-
100 km/h
-0.2
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
-0.3-
225/50R16HM+S
4kN
-0.5°C
8 mm
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-60
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Bremsen
Reifen 6
-40
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Schlupf [ % ]
30
40
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
-4-
0.33 km/h
5 km/h
10 km/h
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50 km/h
100 km/h
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-0.3-60
-50
Bremsen
Reifen 6
-40
-30
-20
-10
0
10
Reifengröße:
Radlast:
Eistemperatur:
Profilhöhe:
225/50R16HM+S
4kN
-8°C
8 mm
20
40
Schlupf [ % ]
30
50
Antreiben
60
Universität
Karlsruhe (TH)
169
Anhang: Mitglieder des FAT-AK 20 'Fahrdynamik1
Dr.-Ing. H.-J. Görich
Dr.Ing.h.c.F. Porsche AG
Abt. EMC
71283 Weissach
Dr.-Ing. E. Sagan
B M W AG
Abt. EF-30
80788 München
Dipl.-Ing. W.-H. Schneider
A. Opel AG
PE81-80
65423 Rüsselsheim
Dipl.-Ing. U. Bleck
AUDI AG
Abt. I/EWF
85045 Ingolstadt
Dipl.-Ing. M. Römer
A. Opel AG
TEZ-VE
65407 Rüsselsheim
Dipl.-Ing. Stoller
Robert Bosch GmbH
Abt. K/EVA
70442 Stuttgart
Dr.-Ing. W. Reichelt
Daimler-Benz AG
Abt. F1M/FA - HPC G202
70546 Stuttgart-Möhringen
Dipl.-Ing. Josef Folger
Continental AG
Reifenwerk Stöcken
30001 Hannover
Dipl.-Ing. E. Babbel
Volkswagen AG
Abt. K-EFFA 1777
38436 Wolfsburg
Dr.-Ing. K. Reker
Bundesanstalt f. Straßenwesen (BASt)
Ref. U 3
51401 Bergisch Gladbach
Ford Werke AG
Dipl.-Ing. D. Pelargus
Abt. MC/PZ-PEZ2
50725 Köln
Dr.-Ing. Sievert
Bundesanstalt f. Straßenwesen (BASt)
Ref. F 1
51401 Bergisch Gladbach
Bisher in der FAT-Schriftenreihe erschienen:
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Nr. 14
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
15
16
17
18
19
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
20
21
22
23
24
25
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
26
27
28
29
30
31
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
32
33
34
35
36
Nr. 37
Nr. 38
Nr. 39
Nr. 40
Nr. 41
Nr. 42
Nr. 43
Nr. 44
Nr. 45
Nr. 46
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
47
48
49
50
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
51
52
53
54
Nr. 55
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
Nr.
56
57
58
59
60
Nr. 61
Nr. 62
Nr. 63
Nr. 64
Nr. 65
Nr. 66
Nr. 67
Nr. 68
Nr. 69
Nr. 70
Nr. 71
Immissionssituation durch den Kraftverkehr in der Bundesrepublik Deutschland
Systematik der vorgeschlagenen Verkehrslenkungssysteme
Literaturstudie über die Beanspruchung der Fahrbahn durch schwere Kraftfahrzeuge
Unfallforschung/Westeuropäische Forschungsprogramme und ihre Ergebnisse/Eine Übersicht
Nutzen/Kosten-Untersuchungen von Verkehrssicherheitsmaßnahmen
Belastbarkeitsgrenze und Verletzungsmechanik des angegurteten Fahrzeuginsassen
Biomechanik des Fußgängerunfalls
Der Mensch als Fahrzeugführer
Güterfernverkehr auf Bundesautobahnen
Recycling im Automobilbau - Literaturstudie
Rückführung und Substitution von Kupfer im Kraftfahrzeugbereich
Der Mensch als Fahrzeugführer
Sicherheitsmaßnahmen im Straßenverkehr
Sammlung, Beschreibung und Auswahl für die Anwendung der Nutzen/Kosten-Analyse
Tierexperimentelle und epidemiologische Untersuchungen zur biologischen Wirkung von Abgasen
aus Verbrennungsmotoren (Otto- und Dieselmotoren) - Literaturstudie
Belastbarkeitsgrenzen des angegurteten Fahrzeuginsassen bei der Frontalkollision
Güterfernverkehr auf Bundesautobahnen - Ein Systemmodell, 2. Teil
Ladezustandsanzeiger für Akkumulatoren
Emission, Immission und Wirkung von Kraftfahrzeugabgasen
Sicherheitsmaßnahmen im Straßenverkehr
Ergebnisse einer Nutzen/Kosten-Analyse von ausgewählten Maßnahmen
Aluminiumverwendung im Automobilbau und Recycling
Fahrbahnbeanspruchung und Fahrsicherheit ungelenkter Dreiachsaggregate in engen Kurven
UmSkalierung von Verletzungsdaten nach AIS - 80 (Anhang zu Schrift Nr. 15)
Grundlagen und Möglichkeiten der Nutzung sprachlicher Informationssysteme im Kraftfahrzeug
Altteileverwendung im Automobilbau
Energie für den Verkehr - Eine systemanalytische Untersuchung der langfristigen Perspektiven
des Verkehrssektors in der Bundesrepublik Deutschland und dessen Versorgung mit Kraftstoffen
im energiewirtschaftlichen Wettbewerb Wirtschaftlichkeit des Einsatzes von Aluminium im Lkw-Bau
Äußere Sicherheit von Lkws und Anhängern
Dämpfung und Tilgung von Torsionsschwingungen im Triebstrang von Kraftfahrzeugen
Wirkungsgradmessung an Getrieben und Getriebeelementen
Fahrverhalten von Lastzügen und hierbei insbesondere von Anhängern
Entwicklung, Aufbau und Test eines Ladezustandsanzeigegerätes für Bleiakkumulatoren
in Elektrostraßenfahrzeugen
Rollwiderstand und Lenkwilligkeit von Mehrachsanhängern mit Zwillings- und Einzelbereifung
Fußgängerschutz am Pkw - Ergebnisse mathematischer Simulation Verfahren zur Analyse von Unfallursachen - Definitionen, Erfassung und Bewertung von Datenquellen Untersuchungen über kraftstoffsparende Investitionsmaßnahmen im Straßenbau
Belastbarkeitsgrenzen und Verletzungsmechanik der angegurteten Fahrzeuginsassen beim Seitenaufprall.
Phase I: Kinematik und Belastungen im Vergleich Dummy/Leiche
Konstruktive Einflüsse auf das Fahrverhalten von Lastzügen
Studie über Energieeinsparungsgeräte zur Mitführung im Kraftfahrzeug (Bordlader)
Grundlagen und Möglichkeiten der Nutzung sprachlicher Informationssysteme im Kraftfahrzeug
- Hauptstudie Sprachausgaben im Kraftfahrzeug - Ein Handbuch für Anwender Auswertung von Forschungsberichten über:
Die Auswirkung der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung
Fußgängersicherheit - Ergebnisse eines Symposiums über konstruktive Maßnahmen am Auto Auswirkungen der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung - Gesamtbericht Sprachliche Informationssysteme und Anwendungsmöglichkeiten im Kraftfahrzeug
- Ergebnisse eines Symposiums Abgasemissions- und Kraftstoffverbrauchsprognosen für den Pkw-Verkehr in der Bundesrepublik
Deutschland im Zeitraum von 1970 bis 2000 auf der Basis verschiedener Grenzwertsituationen
Bewertung von Personenverkehrssystemen - Systemanalytische Untersuchungen von Angebotsund Nachfrageelementen einschließlich ihrer Wechselwirkungen Nutzen/Kosten-Analyse für einen Pkw-Frontunterfahrschutz an Nutzfahrzeugen
Radlastschwankungen und dynamische Seitenkräfte bei zwillingsbereiften Achsen
Studie über die Wirtschaftlichkeit von Verbundwerkstoffen mit Aluminiummatrix im Nutzfahrzeugbau
Rechnerische Simulation des dynamischen Verhaltens von nicht stationär betriebenen Antrieben
und Antriebselementen
Simulationsmodell - Schwingungsprogramm zur Ermittlung der Beanspruchung von Antriebssträngen Verwendung von Kunststoff im Automobil und Wiederverwertungsmöglichkeiten
Entwicklung eines hochgenauen, normfähigen Verfahrens zur Wirkungsgradmessung an Antriebselementen
Erhebung und Auswertung von Straßenverkehrsunfalldaten in der Bundesrepublik Deutschland Ergebnisse eines VDA/FAT-Fachgesprächs
Untersuchungen zur subakuten und chronischen Wirkung von Ottomotorabgasen auf den Säugetierorganismus
Pilotzelle zur Steuerung von Batterien in Fahrzeugen mit Elektro- oder Elektro-Hybrid-Antrieb
Wirkungen von Automobilabgas und seiner Inhaltsstoffe auf Pflanzen - Literaturstudie Rekonstruktionen von fünf realen Seitenkollisions-Unfällen - Ergänzende Auswertung der KOB-Daten Luftqualität in Fahrgasträumen
Belastbarkeitsgrenzen und Verletzungsmechanik des angegurteten Pkw-Insassen beim Seitenaufprall
Phase II: Ansätze für Verletzungsprädiktionen
Erhebung und Analyse von Pkw-Fahrleistungsdaten mit Hilfe eines mobilen Datenerfassungssystems
- Methodische und meßtechnische Ansätze für eine Pilotstudie Technische Erfahrungen und Entwicklungsmöglichkeiten bei Sicherheitsgurten im Fond von Pkw
- Ergebnisse eines Symposiums Untersuchungen über Wirkungen von Automobilabgas auf pflanzliche Bioindikatoren
im Umfeld einer verkehrsreichen Straße in einem Waldschadensgebiet
Sicherheitsorientierte Bewertung von Anzeige- und Bedienungselementen in Kraftfahrzeugen - Grundlagen Quantifizierung der Radlastdynamik bei Einfach-, Doppel- und Dreifachachsen in Abhängigkeit
vom Federungs- und Dämpfungssystem des Fahrzeugs
Seitenverkleidung am Lkw - Technische Analyse
Vorstudie für die Durchführung von Tracermessungen zur Bestimmung von Immissionskonzentrationen
durch Automobilabgase
Untersuchung fahrdynamischer Eigenschaften kurzgekuppelter Lastzüge bei Kursänderungen
Abschlußbericht der Pilotstudie zum Fahrleistungspanel „Autofahren in Deutschland"
Herstellung und Analyse charakteristischer Abgaskondensate von Verbrennungsmotoren
für die Untersuchung ihrer biologischen Wirkung bei nichtinhalativen Tests
Bewertung von Personenverkehrssystemen Teil II: Auswirkungen aus Angebots- und Nachfrageänderungen im Personenverkehr
vorciriffen
DM 20,DM 30,verçiriffen
DM' 60,DM 50,DM 30,vergriffen
DM 50,DM 50,DM 50,DM 50,DM
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DM
DM
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60,50,50,50,30,-
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DM 50,DM 50,DM 50,DM 50,DM 50,DM
DM
60,50,DM 60,DM 50,DM 50,DM 50,DM
DM
DM
DM
DM
50,60,60,75,75,-
DM
DM
DM
60,50,30,-
DM
DM
60,25,-
DM
DM
30,30.-
DM 20,DM 30,DM 50,vergriffen
DM 30,DM 40,DM 50,DM 250,DM 275,vergriffen
DM 160,DM 50,DM
DM
DM
DM
DM
75,40,30,35,50,-
DM 95,DM 35,DM 60,DM 95,vergriffen
DM 30,DM 50,DM 30,DM 85,DM 85,DM 55,DM 65,-
Bisher in der FAT-Schriftenreihe erschienen:
Nr
Nr
73
IA
Nr
Nr
75
76
Nr
Nr
79
80
81
Nr
82
Nr
Nr
83
84
85
Nr
86
Nr
87
Nr
88
89
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91
92
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
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Nr
Nr
Nr.
Nr
93
94
95
96
97
98
99
100
Nr 101
Nr 102
Nr 103
Nr
104
Nr 105
Nr 106
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr
Nr.
Nr.
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114
11b
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Nr 117
Nr. 118
Ni
119
Untersuchung über das Emissionsverhalten der Leichtmüllfraktion aus Autoshredderanlagen
beim Verbrennen
Verletzungsfolgekosten nach Straßenverkehrsunfällen
Sicherheitsorientierte Bewertung von Anzeige- und Bedienelementen in Kraftfahrzeugen
- Empirische Ergebnisse Retrospektive Untersuchung über die innere Sicherheit von Lkw-Fahrerhäusern
Aufbau und Labortest eines wartungsarmen, sich selbst überwachenden Batterieaggregates
für Straßenfahrzeuge mit Elektro- und Eiektro-Hybrid-Antrieb - Vorbereitende Untersuchungen Belastungsgrenze und Verletzungsmechanik des angegurteten Pkw-Insassen beim 90°-Seitenaufprall Phase III: Vertiefende Analyse der überarbeiteten und zum Teil neu berechneten HeidelbergerSeitenaufprall-Daten
Ermittlung von ertragbaren Schnittkräften für die betriebsfeste Bemessung von Punktschweißverbindungen
im Automobilbau
Verhalten des EUROSID beim 90°-Seitenaufprall im Vergleich zu PMTO sowie US-SID, HYBRID II und APROD
Demontagefreundliche Gestaltung von Automobilien - Teil I
Grundlagenuntersuchung zum Einfluß der Sonneneinstrahlung auf die thermische Behaglichkeit
in Kraftfahrzeugen
Einsatz von Retardern in der Betriebsbremsanlage von Nutzfahrzeugen - Zweiachsiges Fahrzeug Zwei Bände
Belastungen und Verhalten des EUROSID bei unterschiedlichen Prüfverfahren zum Seitenaufprall
Kosten einer kontinuierlichen Pkw-Fahrleistungserhebung
Auswirkungen der Nutzfahrzeugkonstruktion auf die Straßenbeanspruchung
Seitenkräfte an Mehrfachachsen von Sattelanhängern bei Kurvenfahrt und durch Spurrinnen
Verfahren zur Umwandlung polymerer Mischabfälle aus der Autositz-Produktion in Polyole
Methoden zur Vorausberechnung der Faserorientierung beim Pressen von SMC mit geschnittenen Glasfasern
Teil I: Unverrippte Bauelemente
Teil II: Verrippte Bauelemente
Fahrzeugerprobung eines wartungsarmen Batterieaggregates
Grundsatzuntersuchungen zum Festigkeitsverhalten von Durchsetzfügeverbindungen aus Stahl
Fahrverhalten von Lkw mit Zentralachsanhängern
Der Fahrer als adaptiver Regler
Einfluß realer Betriebsverhältnisse auf die Reproduzierbarkeit von Wirkungsgradbestimmungen an nicht
stationär betriebenen Getrieben
Mobilität - Automobil - Energiebedarf
Rationalisierungspotentiale im Straßenverkehr I
Abschlußbericht „Einsatz von Retardern in der Betriebsbremsanlage von zweigliedrigen Lastzügen"
Vermessung des 50%-Hybrid III Dummy zur Ermittlung eines verbesserten Datensatzes für Crashsimulationen
Erfassung des Wissensstandes über Reifen-/Fahrbahngeräusche beim Nutzfahrzeug
Zusammenhang zwischen Wetterbedingungen und Verkehrsunfällen
Untersuchung von Unternehmensstrukturen und Bestimmung der technischen Leistungsfähigkeit moderner
Altautoverwerterbetriebe
Demontage und Verwertung von Kunststoffbauteilen aus Automobilen
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vergriffen
DM 95,vergriffen
DM 90.DM
20,-
DM
25,-
85,90,vergriffen
DM
DM
DM
50,-
DM 110.DM 85,DM 45,DM
DM
40,30,-
DM
DM
DM
DM
DM
85,45,65,65,85,-
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
60,85.75,70,25,50,50,-
35,50,DM 170,DM 95,DM
DM
30,60,40,95,45,35,85,DM 320,DM 380,DM 25,DM 95,DM 30,DM 85,DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
DM
90,30,95,95.-

mendes eva kurve

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