Drehmoment eines KFZ am Heck abstüzten

Technik Mechanik & Konstruktion
#1

Hallo,
ich interessiere mich zu wissen, welches Drehmoment am Heck eines KFZ abgestützt werden muss.

Zum einen ist das doch das Drehmoment, welches vom Motor kommt und mit einem entsprechenden Hebelarm auf die Reifen am Heck übertragen wird.

Zum zweiten die Kraft, die dann durch die Reifen beim Beschleunigen auf die Straße übertragen wird und die ebenfalls ein Drehmoment erzeugt.

Das heißt ganz grob ausgedrückt, die Kraft vom Motor taucht durch die Wechselwirkung der Reifen mit der Straße zweimal am Heck auf?

Würde das KFZ sich frei im Universum befinden würde sich das KFZ um den Schwerpunkt drehen und die Reifen würde sich auch drehen. Würde man nun etwas mit den Reifen in Kontakt bringen, dann würde sich das Auto noch schneller um den Schwerpunkt drehen, also müsste man mit mehr Kraft hinten abstützen.

Ist das so richtig durchdacht oder gibt es einen Denkfehler?

Vielen Dank

#2

Hallo Tim,

alle Momente zwischen Motor, Wechselgetriebe, Achsgetriebe und den Antriebsrädern werden intern kompensiert.
Lediglich das Drehmoment der Räder bewirkt ein Rückdrehmoment gleicher Größe, aber entgegen gesetzter Richtung im Aufbau.
Die Normalkraft der Hinterachse wird größer und um den gleichen Betrag wird die Normalkraft der Vorderachse kleiner.
Es findet also eine statische Radlastverschiebung von der Vorder- zur Hinterachse statt.

Im Weltall würde zunächst einmal gar nichts passieren,- zumindest solange die Drehzahl des Antriebsstrangs nicht verändert wird.
Könnte man jetzt die Räder festhalten, würde sich ein Rückdrehmoment einstellen, das das Fahrzeug in entgegen gesetzter Richtung um die Querachse dreht.
Diese Querachse ist parallel zur Antriebsachse und geht durch den Masseschwerpunkt des Fahrzeugs.

Gruß
Fritz

#3

Hallo,
dass sich durch die Kraft, die zwischen Reifen und Straße wirkt, die Last zwischen Vorder- und Hinterachse verschiebt, ist klar.
Dass alle Momente zwischen Motor und Getriebe etc. intern abgestützt werden ist auch klar.

Aber jetzt zum Motor. Der erzeugt ein Moment, welches den Antriebsstrang in Bewegung setzt. Wäre diese fest, würde hier das Gegendrehmoment entstehen, welches dem Motor entgegenwirkt und intern abstützt. Dieser ist aber nicht mit der Karosserie so verbunden, dass das Drehmoment des Motors abgestützt wird.
Das Drehmoment des Motors führt doch also auch zu einer Achslastverteilung, zusätzlich zu der, die entsteht, dass die Räder Kraft auf die Straße übertragen, oder?

Im Weltall würde zunächst einmal gar nichts passieren,-
zumindest solange die Drehzahl des Antriebsstrangs nicht
verändert wird.

Wenn die Drehzahl verändert werden würde, wäre das ja dann die vom Motordrehmoment induzierte Achslastverschiebung.

Könnte man jetzt die Räder festhalten, würde sich ein
Rückdrehmoment einstellen, das das Fahrzeug in entgegen
gesetzter Richtung um die Querachse dreht.

Das ist dann die durch die Kraft zwischen Räder und Straße induzierte Achslastverschiebung.

Oder nicht?

#4

Hallo Tim,

Hallo,
dass sich durch die Kraft, die zwischen Reifen und Straße
wirkt, die Last zwischen Vorder- und Hinterachse verschiebt,
ist klar.

Die Reibkraft zwischen Reifen und Straße ist uninteressant.
Diese Kraft könnte man auch durch eine angezogene Handbremse aufbauen.
Nur ein Kräftepaar, also ein Drehmoment, kann eine (statische) Achslastveränderung bewirken.

Dass alle Momente zwischen Motor und Getriebe etc. intern
abgestützt werden ist auch klar.

Aber jetzt zum Motor. Der erzeugt ein Moment, welches den
Antriebsstrang in Bewegung setzt. Wäre diese fest, würde hier
das Gegendrehmoment entstehen, welches dem Motor entgegenwirkt
und intern abstützt. Dieser ist aber nicht mit der Karosserie
so verbunden, dass das Drehmoment des Motors abgestützt wird.
Das Drehmoment des Motors führt doch also auch zu einer
Achslastverteilung, zusätzlich zu der, die entsteht, dass die
Räder Kraft auf die Straße übertragen, oder?

Wenn der Motor sich nicht an der Karosserie abstützen kann, dann kann er auch kein Moment aufbauen.
Der Motor würde sich um seine eigene Längsachse drehen.
Folglich gibt es auch kein Drehmoment an den Antriebsrädern und somit keine Radlastveränderung.

Im Weltall würde zunächst einmal gar nichts passieren,-
zumindest solange die Drehzahl des Antriebsstrangs nicht
verändert wird.

Wenn die Drehzahl verändert werden würde, wäre das ja dann die
vom Motordrehmoment induzierte Achslastverschiebung.

Solange nichts da ist was die Räder festhält, kann auch der Motor kein Drehmoment aufbauen.
Gleicher Fall wie oben.
Kein Drehmoment um die Antriebsachse.
Kein Rückdrehmoment um die Querachse.
Keine Radlastveränderung.

Wenn jetzt einer im Leerlauf mit dem Gaspedal spielen würde, könnte er eine, zumindest kurzzeitige, (dynamische) Radlastveränderung bewirken.
Verursacht wird dies durch das Massenträgheitsmoment des Kurbeltriebs.
Dabei entsteht ein Moment um die Längsachse des Motors.
Während dem Hochdrehen des Motors in die eine Richtung, während dem Abfallen der Drehzahl in die andere Richtung.

Könnte man jetzt die Räder festhalten, würde sich ein
Rückdrehmoment einstellen, das das Fahrzeug in entgegen
gesetzter Richtung um die Querachse dreht.

Das ist dann die durch die Kraft zwischen Räder und Straße
induzierte Achslastverschiebung.

Oder nicht?

Nein!

Gruß
Fritz

#5

Hallo,
also wie ist es denn bei einem Motorrad, als ein einspuriges KFZ.
Ich hab dazu folgenden Link: http://www.actoid.com/motorrad/TechnikKreisel.htm#Motor

Da steht, dass die Motoren einen Einfluss haben, und zwar, in welcher Achsrichtung sie verbaut sind, weil es ein Drehmoment des Motors gibt, dass sich ja auf die Karosserie überträgt, aber dann trotzdem abgestützt werden muss.

Wenn du recht hättest, und das Drehmoment halt sich in der Karosserie irgendwie kompensieren würde, dann würde es beim Motorrad doch auch keine Rolle spielen ab die Achse des Motors jetzt längs oder quer ist, oder?

#6

Hallo,
also wie ist es denn bei einem Motorrad, als ein einspuriges
KFZ.
Ich hab dazu folgenden Link:
http://www.actoid.com/motorrad/TechnikKreisel.htm#Motor

Hallo Tim,

bei einem Motorrad ist es genauso wie bei einem Auto.
In dem verlinkten Artikel werden mehrere Effekte durcheinander gebracht.

Statische Achslastveränderung:
Wir fahren mit unserem Motorrad bei konstantem Fahrwiderstand und mit konstanter Geschwindigkeit.
Zur Überwindung der Fahrwiderstände, benötigen wir ein Drehmoment an dem antreibenden Rad.
Dieses Drehmoment verursacht ein Rückdrehmoment im restlichen Fahrzeug.
Dieses entgegengesetzt wirkende Moment bewirkt eine Erhöhung der Reifenaufstandskraft am Hinterrad und eine Verringerung der Reifenaufstandskraft am Vorderrad.
Dieser Effekt wird also ausschließlich durch das an unserer Antriebsachse anliegende Drehmoment verursacht.
Wie und durch was dieses Drehmoment erzeugt wird, ist dabei völlig gleichgültig.

Dynamische Achslastveränderung I:
Bei einem stehenden oder mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Motorrad, geht die Wirklinie der Gewichtskraft durch den Fahrzeugschwerpunkt genau senkrecht nach unten.
Bei einem beschleunigenden oder verzögernden Motorrad geht der Vektor zwar immer noch durch den Masseschwerpunkt, durch die Trägheit der Masse wandert er aber beim Beschleunigen näher zur Hinterachse und beim Verzögern näher zur Vorderachse.
Die Resultierende aus der Erdbeschleunigung und der Beschleunigung bzw. Verzögerung des Motorrads, wird also entweder mehr zur Hinter- oder mehr zur Vorderachse verlagert.
Je höher die Beschleunigung oder Verzögerung ist, desto ausgeprägter auch die Achslastveränderung.
Dieser Effekt kommt ausschließlich beim beschleunigen oder beim verzögern zum tragen.

Dynamische Achslastveränderung II:
Dieser Effekt beruht auf dem Massenträgheitsmoment des Antriebsstrangs.
Er tritt immer auf, wenn rotierende Massen beschleunigt oder verzögert werden.
Bei konstanter Drehzahl bleibt dieser Effekt aus.
Am deutlichsten ist dieser Effekt zu beobachten, wenn man mit gezogener Kupplung am Gasgriff spielt.
Bei einem Motorrad mit quer liegender Kurbelwelle, wirken diese Momente um die Querachse des Fahrzeugs, - also zwischen Hinter- und Vorderachse.
Bei einem Motorrad mit längs liegender Kurbelwelle, wirken diese Momente um die Längsachse des Fahrzeugs.

In der Praxis ist dieser Effekt, auch bei Fahrzeugen mit einem längs liegendem Antriebsstrang, kaum bemerkbar.
Das Massenträgheitsmoment der Kurbel- und der Getriebeeingangswelle wird durch das Massenträgheitsmoment der entgegengesetzt drehenden Getriebeausgangs- und der Kardanwelle, weitgehend kompensiert.
Zudem dominieren hier eindeutig die stabilisierenden Kreiselkräfte der Räder.
Kritisch könnte es aber immer noch im Rennsport werden, wenn das Moment um die Längsachse, durch eine ausgefallene Zündung oder durch einen fest gegangenen Motor, plötzlich in entgegen gesetzter Richtung wirkt.

Wenn Du Dich mit diesem Thema tiefer beschäftigen möchtest, würde ich Dir ein gutes Buch über Technische Mechanik empfehlen.
Zum Beispiel:
http://www.jpc.de/jpcng/books/detail/-/art/Oliver-Ro…
und / oder:
http://www.jpc.de/jpcng/books/detail/-/art/Wilhelm-K…
Ich wünsche Dir viel Erfolg!

Gruß
Fritz