TechTopics Triangulation
Ein steifes Chassis ist die Basis jeder Sportwagenkonstruktion, da jede Elastizität Abweichungen von der eingestellten Soll-Geometrie zulässt und somit die richtige Funktion des Fahrwerks beeinträchtigt.
Die Neigung des drehstabgefederten 911 3.2 zum Untersteuern liegt z.B. nicht unwesentlich in der Tatsache begründet, dass der serienmäßige Sturz von –0,5° bei forcierter Kurvenfahrt (Querbeschleunigung ca. 0,9g) vollständig von der Bewegung der Dome „aufgefressen“ wird.
Fahrzeuge mit konventionellen Schraubenfedern an der Vorderachse kompensieren diese Domverschiebung (ausgelöst durch die übertragene Reifenquerkraft, welche den Dom des kurvenäußeren Rades nach außen drückt und umgekehrt) ganz oder teilweise durch die erhöhte Radlast am kurvenäußeren Rad, welche den Dom wieder nach innen drückt.
Diese Kräfte werden beim Carrera 3.2 und seinen Vorgängern über die Drehstäbe direkt in den Fahrzeugunterboden geleitet und können daher keinen Beitrag zur Kompensation der Domverschiebung leisten.
Als wirkungsvolle Mittel gegen Untersteuern galten daher bisher nur
1) extreme Sturzwerte an der Vorderachse von mehr als –1,0° unter Inkaufnahme von unnötig hohem Reifenverschleiß im „normalen“ Straßenbetrieb, oder
2) der Einbau eines stärkeren hinteren bzw. schwächeren vorderen Stabilisators, was jedoch das gesamte Fahrwerk aus der Balance bringt und daher nur Spezialisten zu empfehlen ist.
Die Wirkung einer konventionellen Domstrebe ist eher umstritten, was aber in Anbetracht der oben erläuterten, parallelen Domverschiebung bei Kurvenfahrt durchaus nachvollziehbar ist. Die einfache Domstrebe bildet mit den Domen sowie dem Kofferraumboden ein Parallelogramm, welches der bei Kurvenfahrt auftretenden Krafteinleitung an seinen oberen Ecken nur eine sehr geringe Steifigkeit entgegensetzen kann:
Derartige
Probleme werden im Idealfall durch strukturelle Optimierungen an Stelle von
einfachen (und schweren) Verstärkungsmaßnahmen gelöst. Bevor man sich also
Gedanken darüber macht, ob die einfache Domstrebe mit dem Chassis verschraubt
oder verschweißt wird, sollte man zuerst das strukturelle Problem des
bestehenden Parallelogramms lösen.
Hierfür bietet sich eine diagonale Zusatzstrebe an, welche je nach Belastungsrichtung auf Zug oder Druck belastet wird und jede Bewegung des äußeren Parallelogramms wirkungsvoll unterbindet:
Gerade in Verbindung mit (Kugel-)Gelenken an den Ecken ist die gesamte Struktur nur mit Zug- und Druckspannungen belastet und frei von Biegespannungen. Somit können die einzelnen Komponenten ohne Verlust an Steifigkeit extrem leicht ausgeführt werden, ein Effekt den sich z.B. Baukräne konsequent zunutze machen.
Durch die diagonale Zusatzstrebe wird das Parallelogramm in zwei Dreiecke aufgeteilt, weshalb man hier von „triangulation“ spricht.
Ein Beispiel für fehlerhafte Triangulation stellt folgendes Beispiel dar:
Da die diagonale
Strebe in der Mitte des unteren Balkens angreift, wird hier bei Einleitung einer
Querkraft an der oberen Ecke ein Biegemoment im Kofferraumboden erzeugt, welches
diesen elastisch verformt. Diese Struktur ist zwar dem reinen Parallelogramm an
Steifigkeit überlegen, vom Optimum ist sie dagegen weit entfernt.
Fazit:
Richtig ausgeführte Triangulation bietet die Chance, ein steifes und zugleich leichtes Chassis zu erhalten. Werden die Verbindungen an den Ecken gelenkig ausgeführt, so sind alle Einzelkomponenten frei von Biegemomenten und können daher sehr filigran ohne Verlust an Steifigkeit ausgeführt werden.
Gute Beispiele für korrekte Triangulation stellen Baukräne, Gitterrohrrahmen an Motorrädern oder die triangulare Domstrebe von elephant racing dar, welche den Zielkonflikt Steifigkeit/Gewicht auf elegante Weise lösen.
Mit der triangularen Domstrebe von elephant racing lässt sich ein neutrales, sehr direktes Fahrverhalten ohne reifenmordende negative Sturzwerte an der Vorderachse oder abenteuerliche Experimente an den Stabilisatordurchmessern erzielen.
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