Rennsporttechnik im Spider, das aufwendig konstruierte Fahrwerk:

Autor: Rolf Edit2010
Kontakt: rolf@renaultspider.de

Letztendlich liefert das aufwendig konstruierte Fahrwerk den Beweis, das die Straßenvariante des Spider Renault Sport von der Wettbewerbsversion abgeleitet wurde und nicht umgekehrt.

Die Bauart der Radaufhängungen aus Gussaluminium stammt unmittelbar aus dem Rennsport. An der Vorderachse kommen doppelte, übereinanderliegende Dreiecksquerlenker zum Einsatz, an der Hinterachse übernehmen ein untenliegender Dreiecksquerlenker sowie ein obenliegender Dreieckslängslenker die Radführung. Sie werden über Unibalgelenke steif mit dem Chassis verbunden, also ohne die nicht spielfreien elastokinematischen Silentblöcke.

Wie bei einem Monoposto-Chassis liegen die vorderen Federbeine horizontal und quer zur Fahrtrichtung, während die hinteren Feder-/ Stossdämpfer vertikal und in Fahrzeuglängsrichtung installiert wurden.

An beiden Achsen minimieren Querstabilisatoren mit einem Querschnitt von 16 Millimetern die Rollneigung der Karosserie.Abbildung der Vorderachse:

Abbildung 1: Vorderachsaufhängung komplett

Die Radaufhängung stellt die Verbindung zwischen Fahrzeugaufbau und Rad mit Reifen her. Das Rad kann sich im Wesentlichen vertikal bewegen, um Fahrbahnunebenheiten auszugleichen. Vorderräder werden gelenkt. Infolge der

 

Abbildung 2: Auf dieser Abbildung ist die Hebelwirkung der Vorderräder sehr gut zu erkennen; je weiter das Rad nach Außen wandert,  umso weiter  federt das Vorderrad ein, dabei wird gleichzeitig das Federverhalten negativ beeinflusst, der verbleibende Restfederweg wird kleiner,  "Durchschlagen" im Fahrbetrieb kann die Folge sein - der Stossdämpfer verliert seine Aufgabe als Schwingungsdämpfer und zeigt dies im schlimmsten Fall mit Undichtigkeiten. Auch, oder gerade das  "Umhängen ins 2. Loch", hat so fatale Folgen, wird nicht die  Federrate und der Stossdämpfer angepasst.

Lenkbarkeit unterscheiden sich Vorder- und Hinterachs- Radaufhängungen. Durch geeignete Radführungsgeometrie und Federung werden neben vertikalen Aufbaubewegungen auch Wanken und Nicken gemindert. Vorderräder schwenken um die räumlich geneigte Achse, die durch Gelenke der Radaufhängung festgelegt wird.H


Auf den Bildern zur Vorderachse ist die Hebelwirkung der Vorderräder sehr gut zu erkennen, "Umhängen in das 2. Loch", Spurverbreiterungen oder andere Rad-/Reifen- Kombinationen können hier sehr negative Auswirkungen auf das Fahrverhalten hervorrufen, werden nicht passende Maßnahmen ergriffen ! Der Erfolg des Leichtbaus, die Reduzierung der ungefederten Massen, wird durch Veränderungen, die nur der optischen Aufwertung dienen, negativ beeinflusst !

Die durch die Achslenker vorgegebenen kinematischen Eigenschaften einer Radaufhängung und die Änderung der kinematischen Daten beim Federn beeinflussen Spur und Sturz. Zusätzlich wirken sich die an der Radaufhängung angreifenden Kräfte (Antriebs-, Brems-, Seiten-, Rollwiderstands-, und Vertikalkräfte) infolge von Elastizitäten der Lager und Bauteile auch auf die kinematischen Radstellungen aus (Kinematik aus elastischer Verformung: Elastokinematik). Im Allgemeinen werden durch kinematische und elastokinematische Effekte gezielte Radstellungsänderungen angestrebt. Dazu werden Kinematik und Elastizitäten einer Achse so ausgelegt, dass sich die Wirkung unter Kraft- und Federungseinflüssen gegenseitig entsprechend ergänzen. Mit angestellten Lenkerlagern entstehen beim Federn kardanische Winkel. Sie begrenzen (je nach Gummilagerauslegung) die Möglichkeiten zur Kompensation der Elastokinematik. Beim Spider werden die Lenker über Unibalgelenke steif mit dem Chassis verbunden, also ohne die nicht spielfreien elastokinematischen Silentblöcke.

Aufbau der Hinterradachse:

Abbildung 3: Seitliche Ansicht auf die Hinterachsaufhängung

Abbildung 4: Heckansicht auf die Hinterradaufhängung - hier wird deutlich das Spurverbreiterungen oder andere Rad-/Reifen- Kombinationen nicht die Auswirkungen wie bei der Vorderachse haben, der Hebelweg wird um ein wesentlich geringeres Maß verändert

Stabilisatoren/Anti-Roll: Die Stabilisatoren an der Vorder- und Hinterachse verhindern die Rollneigung der Karosserie und sind mit ausschlaggebend für das kart-ähnliche Fahrverhalten des Spider.

Querneigung in der Kurve/Querstabilitätsachse oder Rollachse - Über- und Untersteuern:

Abbildung 5: Stabilisatoren an der Vorderachse - bei gleichseitiger Federung besteht bei Stabilisatoren (VA/HA) kein Einfluss. Bei einseitiger Federung halbe, bei wechselseitiger Federung gesamte Stabilisatorsteifigkeit wirksam.

Stabilisatoren bestehen in der Regel aus meist U-förmig gebogenem Vollrund- oder  Rohrmaterial, Schenkel sind häufig wegen Biegebeanspruchung flachgewalzt. Um Stabilisatoren mit möglichst kleinem Durchmesser zu realisieren, müssen die Befestigungspunkte weit außen an der Achse liegen. Lenkerdrehachsen sind so auf die Stabilisatorlage abzustimmen, dass die Stabilisator-Beanspruchung nur Torsion und nicht Biegung ist.

Die im Schwerpunkt angreifende Fliehkraft erzeugt beim Durchfahren einer Kurve eine Neigung quer zur Fahrtrichtung. Die Größe der Neigung hängt von der Federrate bei wechselseitiger Einfederung und dem Hebelarm der Fliehkraft (Abstand des Schwerpunkts von der Rollachse) ab. Die Rollachse ist die momentane Schraubachse der Karosserie gegenüber der Fahrbahn. Als starrer Körper im Raum vollführt die Karosserie in jedem Augenblick eine Schraubung, also eine Drehung, verbunden mit einer Schiebung entlang der Momentanachse. Je höher, d.h. je näher die Rollachse zu einer ihr parallelen Schwerachse liegt, desto höher ist die Querstabilität oder desto geringer die Kurvenneigung. Da hierzu aber in der Regel die Momentanachsen der Räder ebenfalls nach oben wandern müssen, wächst dabei die Spurweitenänderung (ungünstig für die Fahrsicherheit). Man strebt daher Konstruktionen an, die ein hohes Momentanzentrum mit möglichst geringer Spurweitenänderung verbinden, bei denen also die Momentanachsen der Räder gegenüber der Karosserie nicht nur möglichst hoch, sondern auch möglichst weit von der Karosserie entfernt liegen.

Näherungsweise wird die Rollachse häufig so bestimmt, dass die Drehpole einer Ersatzbewegung der Karosserie in den beiden zur Fahrbahn senkrechten Ebenen durch die Vorder- und Hinterachse ermittelt werden. Die Drehpole sind (gedachte) Punkte der Karosserie, die bei der Drehung in Ruhe bleiben. Die Rollachse ist dann die Verbindungslinie dieser Drehpole (Momentanzentren). Für die graphische Bestimmung der Momentanzentren gilt die Regel, dass die Momentanpole dreier relativ zueinander bewegter Systeme auf der gemeinsamen Polgeraden liegen.

Abbildung 6: Stabilisatoren an der Hinterachse

Seitenführungskräfte können zwischen Fahrbahn und gummibereiftem Rad nur dann entstehen, wenn das Rad schräg zu seiner Ebene abrollt; es ist ein Schräglaufwinkel nötig. Als untersteuernd wird ein Fahrzeug bezeichnet, bei dem mit zunehmender Querbeschleunigung der Schräglaufwinkel an der Vorderachse stärker anwächst als der Schräglaufwinkel an der Hinterachse. Das umgekehrte Verhalten wird als übersteuernd bezeichnet.

Es ist nicht notwendigerweise so, dass ein Fahrzeug im ganzen möglichen Bereich der Querbeschleunigung das gleiche Eigenlenkverhalten aufweist. Es gibt neben Fahrzeugen, die immer untersteuernd oder immer übersteuernd sind, auch solche, die bei kleinen Querbeschleunigungen untersteuern, bei höheren Querbeschleunigungen jedoch zum übersteuernden Verhalten wechseln und umgekehrt.

Höhenverstellbare Feder-/Stossdämpfer -Einheiten im Spider:

Funktionsprinzip der serienmäßig verbauten Bilstein-Stossdämpfer + Variationen: Die im Spider verbauten Stossdämpfer mit wesentlich vergrößertem Kolben mit progressiv/degressivem Leistungsverlauf - präzise Ventileinstellung zur professionellen Fahrwerksabstimmung - alle Bilstein Einrohr-Stossdämpfer sind im nachhinein zu öffnen und in ihrer Abstimmung zu ändern - Sportfahrerpauschale pro Stossdämpfer zuzüglich nötigem Material/Fracht-... -Kosten (Stand 09/2003) 45,33€/+MwSt. . - Abwicklung über Bilstein-Stützpunkthändler, weitere Info´s unter: rolf@renaultspider.de !

Weitere Informationen zu Produkten, Produktgruppen, Produkttechnik, Funktionsunterschiede Einrohr- Zweirohr- Stossdämpfer unter: www.bilstein.de

Abbildung 7: Einbausituation an der Vorderachse

Abbildung 8: Detaildarstellung der Hinterachs-Einheit (Explosion)

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Abbildung 9: Funktionsprinzip der im Spider serienmässig verbauten Bilstein Stossdämpfer an der Vorder- und Hinterachse.

SCHWINGUNGSDÄMPFER:

Teleskopschwingungsdämpfer wandeln die Schwingungsenergie der Aufbau und Radschwingungen in Wärme um. Die beim Spider verbauten Einrohrdämpfer haben bewegliche Trennkolben und Gaspolster als Gasdruckdämpfer. Vorteile: Günstige Einstellbarkeit, da wegen des großen Kolbendurchmessers der Arbeitsdruck im Dämpfer gering ist. Genügend Platz für Ventile und Kanäle. Die Wärme wird direkt über das Außenrohr abgeführt. Der Dämpfereinbau ist lagenunabhängig.

DÄMPFERCHARAKTERISTIK:

Die Dämpfercharakteristik ergibt sich durch die gemeinsame Wirkung der Lochdämpfung und der auf der Kanalöffnung liegenden Feder, die mit zunehmendem Druck größere Abströmöffnungen freigibt. Durch Abstimmung von Kolbenbohrungen und Federplatten werden lineare bis degressive Dämpferkennlinien erzeugt. Mit im Dämpfer umschaltbaren Abstimmungen lassen sich mehrere Kennlinien mit einem Dämpfer realisieren. Die Druckstufenwerte betragen häufig nur 30...50% der Zugstufenwerte. Beim Spider lässt sich so zusammen mit geänderter Federrate an der Vorderachse eine automatische Absenkung unter Last erzielen. Zug- und Druckstufe werden optimal abgestimmt durch Federscheibenpakete, die auf beiden Seiten des Arbeitskolbens den Öldurchfluss regeln. Sie sorgen für eine stufenlose Dämpfung, die ein Nachstellen/Verstellen überflüssig macht.

Abbildung 10: Bilstein Spider-Cup-Stoßdämpfer mit Lieferumfang

Abbildung 11: Cup-Lenker Vorderachse

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Abbildung 12: Cup-Lenker Hinterachse

ACHSEINSTELLDATEN / KINEMATIK: Die folgenden kinematischen Daten sind für Radstellungen beim Lenkeinschlag und für die Übertragung der Kräfte zwischen Reifen und Fahrbahn auf das Lenkgestänge von Bedeutung:

VORSPUR:

Vorspur pro Rad ist der Winkel zwischen Fahrzeuglängsachse und Reifenmittelebene bzw. die halbe Abstandsdifferenz zwischen Felgenhorn vorn und hinten am Rad. Sie beeinflusst den Geradeauslauf sowie das Anlenkverhalten und kompensiert bei angetriebenen Vorderrädern die dadurch entstehenden elastokinematischen Spuränderungen. Die Vorspur beträgt bei Standardantrieben ca. 5...20`, die Nachspur bei Frontantrieb bis -20` (Kompensation von Antriebskräften).

STÖRKRAFTHEBELARM:

Störkrafthebelarm ist der kürzeste Abstand zwischen Radmitte und Spreizachse. Seine Länge ist Maß für Rückwirkungen von Antriebskräften bei Frontantriebsfahrzeugen und Rollwiderstandskräften auf die Lenkung.

NACHLAUFSTRECKE:

Nachlaufstrecke ist der Abstand zwischen Radaufstandspunkt und Durchstoßpunkt der Lenkachse durch die Fahrbahn, gemessen in der Seitenansicht. Sie bewirkt das Rückstellen der Räder in die Geradeausstellung und beeinflusst das Lenkmoment bei Kurvenfahrt und die Geradeauslaufstabilität.

NACHLAUFWINKEL:

Nachlaufwinkel ist der Winkel zwischen Lenkachse und der Senkrechten in der Seitenansicht. Er beeinflusst zusammen mit dem Spreizungswinkel die Sturzänderung über dem Radeinschlag sowie das Lenkungs-Rückstellverhalten.

LENKROLLHALBMESSER:

Lenkrollhalbmesser ist der Abstand zwischen Radaufstandspunkt und Durchstoßpunkt der Lenkachse durch die Fahrbahn. Er ist negativ, wenn der Durchstoßpunkt der Radlenkachse, bezogen auf den Radaufstandspunkt, auf der Fahrzeugaußenachse liegt. Bremskräfte erzeugen im Zusammenwirken mit dem Lenkrollhalbmesser Lenkbewegungen und Rückstellmomente am Lenkrad (Fahrerinformationen). Selbststabilisierende Lenkwinkel ergeben sich bei negativem Lenkrollhalbmesser.

STURZWINKEL:

Sturzwinkel ist die Neigung der Radachse zur Fahrbahn in der senkrechten Ebene. Er ist negativ, wenn das Rad oben zur Fahrzeugmitte hin geneigt ist. Er beeinflusst die Seitenführung (mit Rücksicht auf die Reifen gelten heute im Allgemeinen geringe Sturzwerte von -3...0°; begrenzt durch Reifeneigenschaften).

SPREIZUNGSWINKEL:

Spreizungswinkel ist der Winkel zwischen Lenkachse und Fahrzeuglängsebene, ermittelt in Fahrzeugquerebene. Er beeinflusst das Lenkmoment (Lenkgefühl), zusammen mit Nachlaufwinkel, -strecke und Lenkrollhalbmesser.

Abbildung 13: Achseinstelldaten