Gebhardt Fluidtechnik in Kraftfahrzeugen

1. Auflage 2010
ISBN: 978-3-642-05482-2
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 324 Seiten

Reihe: Computer Science and Engineering (German Language)

Die steigenden Anforderungen an Sicherheits- und Komfortsysteme, aber auch eine Verbesserung der Energieeffizienz haben zu einer starken Erweiterung fluidtechnischer Anwendungen in Fahrzeugen geführt. Das Buch gibt erstmals einen geschlossenen Überblick über die verwendeten Systeme wie u. a. hydraulische oder pneumatische Bremssysteme, hydraulische Lenkunterstützungen, hydrodynamische Wandler, Klimaanlagen, Hydraulikzylinder, -pumpen und -motoren. Der Band richtet sich an Studenten wie auch an Techniker und Ingenieure in der Industrie.

Professor Dr.-Ing. habil. Norbert Gebhardt, Jahrgang 1948, studierte Kfz-Technik an der Hochschule für Verkehrswesen in Dresden und war dort seit 1988 als Dozent tätig. 1992 erfolgte die Berufung zum Professor für Hydraulik und Pneumatik an die HTW Dresden. Unter seiner Leitung wurde die mittlerweile etablierte Fachtagung 'Fahrzeugtechnik-Hydraulik' in Dresden geschaffen. Von 1997 bis 2009 war Prof. Gebhardt Prodekan bzw. Dekan der Fakultät Maschinenbau/Verfahrenstechnik. Professor Dr. Michael Ketting, Jahrgang 1950, studierte Regelungstechnik an der TU Dresden und Wissenschaftsphil./Physikgeschichte an der HU Berlin. In über 30-jähriger Industrietätigkeit, zuletzt als Vorstand der Intertractor AG Gevelsberg, war er u. a. für die Hydraulikentwicklung an Baumaschinen und Raupenfahrzeugen verantwortlich. Er ist heute Generalbevollmächtigter am Institut für Baumaschinen, Antriebs- und Fördertechnik (IBAF) und Honorarprofessor für Fördertechnische Systeme an der Ruhr-Universität Bochum. Dipl.-Ing. Holger Kühne, Jahrgang 1963, studierte Kraftfahrzeugtechnik an der Hochschule für Verkehrswesen in Dresden. Seit 1992 ist er als Laboringenieur an der HTW Dresden im Lehrgebiet Hydraulik und Pneumatik tätig und für die praktische Ausbildung der Studenten in diesem Fachgebiet zuständig. Professor Dr.-Ing. Jens Morgenstern, Jahrgang 1963, studierte in Dresden Maschineningenieurwesen mit der Spezialisierung Schienenfahrzeugtechnik. Nach dem Studium konzentrierte er sich auf die Klimatisierung von Schienenfahrzeugen und wirkte an einer Vielzahl von Fahrzeugprojekten mit. 2002 wurde er an die HTW Dresden auf das Lehrgebiet Technische Thermodynamik berufen und ist seit 2009 Dekan der Fakultät Maschinenbau/Verfahrenstechnik.

Autoren/Hrsg.

Gebhardt, Norbert

Inhaltsverzeichnis

1;Vorwort;5
2;Inhaltsverzeichnis;6
3;1 Einleitung;9
4;2 Grundlagen;11
4.1;2.1 Fahrdynamische Grundlagen;12
4.1.1;2.1.1 Längsdynamik;14
4.1.2;2.1.2 Querdynamik;19
4.1.3;2.1.3 Vertikaldynamik;20
4.2;2.2 Fluide in Kraftfahrzeugen;21
4.2.1;2.2.1 Flüssigkeiten;22
4.2.1.1;2.2.1.1 Hydraulikflüssigkeiten;25
4.2.1.2;2.2.1.2 Motorenöle;30
4.2.1.3;2.2.1.3 Getriebeöle;31
4.2.1.4;2.2.1.4 Rheologische Flüssigkeiten;32
4.2.1.5;2.2.1.5 Bremsflüssigkeiten;34
4.2.1.6;2.2.1.6 ATF-Öle;35
4.2.1.7;2.2.1.7 Stoßdämpferflüssigkeiten;36
4.2.1.8;2.2.1.8 Kraftstoffe;36
4.2.1.9;2.2.1.9 Kühlmittel;37
4.2.1.10;2.2.1.10 Kältemittel;38
4.2.1.11;2.2.1.11 Batterieflüssigkeiten;41
4.2.2;2.2.2 Gase;42
4.2.3;2.2.3 Filter;44
4.3;2.3 Messund Bussysteme;45
4.3.1;2.3.1 Messsysteme;46
4.3.2;2.3.2 Bussysteme;48
5;3 Personenund Nutzfahrzeuge;51
5.1;3.1 Lenksysteme;51
5.1.1;3.1.1 Lenksysteme im PKWund Transporterbereich;53
5.1.1.1;3.1.1.1 Hydromechanische Servolenksysteme;54
5.1.1.2;3.1.1.2 Geschwindigkeitsabhängige Servolenksysteme;62
5.1.1.3;3.1.1.3 Elektrohydraulische Servolenksysteme;64
5.1.1.4;3.1.1.4 Elektromechanische Servolenksysteme;65
5.1.1.5;3.1.1.5 Pneumatische Servolenksysteme;66
5.1.1.6;3.1.1.6 Überlagerungslenksysteme;67
5.1.1.7;3.1.1.7 Steer-by-Wire-Lenksysteme;68
5.1.2;3.1.2 Lenksysteme im Nutzfahrzeugbereich;69
5.1.2.1;3.1.2.1 Ein-Kreis-Lenksysteme;69
5.1.2.2;3.1.2.2 Zwei-Kreis-Lenksysteme;70
5.1.2.3;3.1.2.3 Halbblock-Hydrolenksysteme;71
5.1.2.4;3.1.2.4 Hinterachslenksysteme;72
5.1.2.5;3.1.2.5 Hydraulisches Zwangslenksystem;76
5.1.2.6;3.1.2.6 Zahnstangenhydrolenkung für Nutzfahrzeuge;78
5.1.2.7;3.1.2.7 Hydrostatische Lenksysteme;79
5.2;3.2 Bremssysteme;85
5.2.1;3.2.1 Bremssysteme für PKW;87
5.2.1.1;3.2.1.1 Komponenten konventioneller Bremssysteme;87
5.2.1.2;3.2.1.2 Bremssysteme mit ABS;98
5.2.1.3;3.2.1.3 Bremsassistent;102
5.2.1.4;3.2.1.4 Elektrohydraulische Bremsen;105
5.2.1.5;3.2.1.5 Elektromechanische Bremsen;110
5.2.2;3.2.2 Bremssysteme für Nutzfahrzeuge;111
5.3;3.3 Fahrdynamiksysteme;114
5.3.1;3.3.1 Klassische Federungssysteme;116
5.3.2;3.3.2 Das CDC-System;126
5.3.3;3.3.3 Das Dämpferregelungssystem Audi magnetic ride;128
5.3.4;3.3.4 Das ABC-System von Daimler;130
5.3.5;3.3.5 Wankstabilisierungsssysteme;133
5.3.5.1;3.3.5.1 Active Cornering Enhancement;134
5.3.5.2;3.3.5.2 Dynamic Drive;134
5.3.6;3.3.6 Niveauregulierung;137
5.3.7;3.3.7 Federungen für Nutzfahrzeuge;138
5.4;3.4 Fahrzeugklimaanlagen;142
5.4.1;3.4.1 Übersicht;142
5.4.1.1;3.4.1.1 Abgrenzung und allgemeine Bemerkungen zum Einsatzzweck;142
5.4.1.2;3.4.1.2 Entwicklung und Verbreitung;143
5.4.2;3.4.2 Funktionsweise und Konfiguration;144
5.4.2.1;3.4.2.1 Grundsätzliche Funktionsweise;144
5.4.2.2;3.4.2.2 Schaltungsvarianten;145
5.4.2.3;3.4.2.3 Luftseitige Hauptkomponenten;146
5.4.2.4;3.4.2.4 Anordnung im Fahrzeug;149
5.4.3;3.4.3 Kältebereitstellung;150
5.4.4;3.4.4 Thermische Behaglichkeit;153
5.4.5;3.4.5 Berechnungsgrundlagen;155
5.4.5.1;3.4.5.1 Feuchte Luft;155
5.4.5.2;3.4.5.2 Kaltdampfkältemaschine;159
5.4.6;3.4.6 Auslegung;162
5.4.7;3.4.7 Beispiele;167
5.4.8;3.4.8 Ausblick;168
5.5;3.5 Komforthydraulik;170
5.5.1;3.5.1 Elektrohydraulisch betätigte Klappdächer;170
5.5.2;3.5.2 Elektrohydraulisch betätigte Faltdächer;174
5.5.3;3.5.3 Elektrohydraulische Sonderfunktionen;175
5.6;3.6 Hydraulische Systeme im Nutzfahrzeugsektor;175
5.6.1;3.6.1 Ladekrane für Stückund Schüttgut;177
5.6.2;3.6.2 Betonpumpenfahrzeuge;178
5.6.3;3.6.3 Abfallsammelfahrzeuge;180
5.6.4;3.6.5 Winterdiensttechnik;184
5.6.5;3.6.6 Kipphydraulik;186
5.6.6;3.6.7 Flexiloader;188
6;4 Selbstfahrende Arbeitsmaschinen;191
6.1;4.1 Allgemeiner Aufbau;193
6.2;4.2 Selbstfahrende Arbeitsmaschinen mit Radfahrwerken;208
6.2.1;4.2.1 Teleskoplader;208
6.2.2;4.2.2 Knickgelenkte Fahrzeuge;216
6.3;4.3 Raupenfahrzeuge;223
6.3.1;4.3.1 Antriebsund Lenkstrategie;225
6.3.2;4.3.2 Hydraulik für Lenkung und Gleichlauf;227
6.3.3;4.3.3 Komplette Fahrschaltung;230
6.3.4;4.3.4 Elektronisch gesteuerte Fahrschaltung;233
6.3.5;4.3.5 „Vereinfachungen“ der Fahrschaltung;234
6.3.6;4.3.6 Priorität des Arbeitsantriebs;236
6.3.7;4.3.7 Besonderheiten;238
6.3.8;4.3.8 Sonderfahrzeuge mit Raupenfahrwerken;242
6.3.9;4.3.9 Antriebe bei unterschiedlichen Raupenfahrzeugen;250
6.3.9.1;4.3.9.1 Planierund Laderraupen;250
6.3.9.2;4.3.9.2 Mähdrescher;257
6.3.9.3;4.3.9.3 Raupenschlepper;262
7;5 Zweiradfahrzeuge;264
7.1;5.1 Federung und Dämpfung;264
7.2;5.2 Bremsanlage;268
7.3;5.3 Kupplung;272
8;6 Sportfahrzeuge;274
8.1;6.1 Rennfahrzeuge mit abgedeckten Rädern;274
8.2;6.2 Formelwagen;277
9;7 Fahrzeugtechnische Prüfanlagen;280
9.1;7.1 Prüfstände für Funktionsund Dauerversuche;280
9.1.1;7.1.1 Einachsprüfstände;282
9.1.2;7.1.2 Mehrachsprüfstände;284
9.2;7.2 Simulationsprüfstände;286
9.3;7.3 Prüfstände für spezielle Anwendungen;288
9.3.1;7.3.1 Gelenkverschleißprüfstand;288
9.3.2;7.3.2 Bordsteinprüfstand;293
9.3.3;7.3.3 Crash-Versuchsstände;300
9.4;7.4 Lehrversuchsstände;302
9.4.1;7.4.1 Pumpenprüfstä;302
9.4.2;7.4.2 Lenkungsprüfstand;304
9.5;7.5 Hinweise zur Projektierung servohydraulischer Prüfstände;305
9.5.1;7.5.1 Prüfsysteme mit hoher Dynamik und Genauigkeit ysteme mit geringen dynamischen Anforderungen;305
9.5.2;7.5.2 Prüfs;313
10;Literatur;315

Leseproben

"4 Selbstfahrende Arbeitsmaschinen (p. 183-184)

Im Sinne der Straßenverkehrs-Zulassungs-Ordnung [4.1] sind selbstfahrende Arbeitsmaschinen „Fahrzeuge, die nach ihrer Bauart und ihren besonderen mit dem Fahrzeug fest verbundenen Einrichtungen zur Leistung von Arbeit … bestimmt und geeignet sind“. Unter diesen Voraussetzungen wären selbstfahrende Arbeitsmaschinen Fahrzeuge und es scheint damit gerechtfertigt, in einem Fachbuch über Fluidtechnik in Kraftfahrzeugen auch etwas über die Fluidtechnik in selbstfahrenden Arbeitsmaschinen zu sagen. Dies gilt auch dann, wenn im Bereich der Arbeitsmaschinen heute noch mehr von Hydraulik, statt Fluidtechnik – durchaus im Hinblick auf die Vielfalt der Anforderungen an Fluide (vgl. Abschn. 2.2) im Selbstverständnis dieses Buches – gesprochen wird.

Um selbstfahrende Arbeitsmaschinen als Fahrzeuge bezeichnen zu können, würde folgende Rechtfertigung genügen: In der Schweiz heißen selbstfahrende Arbeitsmaschinen nämlich Arbeitsfahrzeuge [4.2]. Tatsächlich ist es nicht möglich, die Definition eines technischen Gegenstandes auf Basis von Vorschriften und Gesetzen z. B. zur Typeneinordnung, bestimmten Zulassungsregeln, durchaus gerechtfertigten Sicherheitsfragen, fiskalen Steuerüberlegungen u. ä. vorzunehmen.

Auch wenn sich eine solche Vorgehensweise heutzutage immer mehr durchzusetzen scheint, können technische Definitionen nicht vom Gesetzgeber, sondern ausschließlich nur von den Fachwissenschaften vorgenommen werden. Insofern wäre es an der Reihe der (zuständigen) Ingenieure, genauer zu definieren, was unter einer mobilen oder selbstfahrenden Arbeitsmaschine zu verstehen ist und diese Definition in die einschlägigen Normen einfließen zu lassen.

Wir wollen uns bei der Definition einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine damit „begnügen“, dass es sich um Fahrzeuge (mit eigenem Antrieb) handelt, deren (mit dem Fahrzeug) fest verbundene Einrichtungen zur Leistung von Arbeit bestimmt sind. Insofern wird eine etwas nähere Beleuchtung der fluidtechnischen bzw. hydraulischen Funktionen selbstfahrender Arbeitsmaschinen im Rahmen dieses Fachbuches als gerechtfertigt angesehen; dies auch vor dem Hintergrund, dass bei selbstfahrenden Arbeitsmaschinen zwischenzeitlich wichtige regelungstechnische Funktionen denen der Kraftfahrzeuge „entlehnt“ sind oder der Wunsch besteht, sich diesen anzunähern.

Allein die im Bereich der Arbeitsmaschinen bestehenden Forderungen nach einem „automotiven Fahren“ sind einzig und allein dem Anliegen der Fahrer und Bediener selbstfahrender Arbeitsmaschinen geschuldet, eine Arbeitsmaschine so fahren (und bedienen) zu können, wie ein Kraftfahrzeug. Objektiv kamen hier natürlich auch die Forderungen der Industrie bzw. der Betreiber hinzu, unterschiedliche Arbeitsmaschinen zunehmend straßentauglich zu machen; nicht zuletzt vor dem Hintergrund, die Umsetz- und Transportgeschwindigkeiten zu erhöhen und den Einsatz der Maschine flexibler und damit wirtschaftlicher zu gestalten.

Allerdings konnte eine Funktion, wie „automotives Fahren“ bei Arbeitsmaschinen in den letzten Jahrzehnten durch die ständigen Verbesserungen und Weiterentwicklungen programmierbarer mikroelektronischer Steuerungen unterstützt und eigentlich erst umfassend ermöglicht werden.

Aber auch die Realisierung wichtiger und umfangreicher „Diagnosefunktionen“ oder solche Steuerungs- und Regelungskonzepte, wie „Kennlinienverarbeitung“ (wählbare Kennlinien), „Constant Speed Drive“, „Überdrehzahlabsicherung“, „Dieselmotor-Grenzzahlregelung“ und „Zugkraftbegrenzung“ konnten erst durch die Möglichkeiten der Elektronik praxiswirksam umgesetzt werden und waren in der Vergangenheit mit herkömmlichen, rein hydromechanischen Mitteln und Möglichkeiten nicht oder nur bedingt lösbar."