Gebhardt Fluidtechnik in Kraftfahrzeugen

1. Auflage 2010
ISBN: 978-3-642-05482-2
Verlag: Springer
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)

E-Book, Deutsch, 324 Seiten

In Deutschland ist die Automobilindustrie nach wie vor einer der wichtigsten Wirtschaftszweige. Die steigenden Anforderungen an Sicherheits- und Komfortsysteme, aber auch eine Verbesserung der Energieeffizienz in Fahrzeugen haben zu einer starken Erweiterung fluidtechnischer Anwendungen geführt. Das Buch gibt erstmals einen geschlossenen Überblick über die in der Fahrzeugtechnik verwendeten fluidtechnischen Systeme. In Kraftfahrzeugen werden u. a. hydraulische oder pneumatische Bremssysteme, hydraulische Lenkunterstützungen, hydrodynamische Wandler, Klimaanlagen, Hydraulikzylinder, -pumpen und -motoren für unterschiedliche Anwendungen eingesetzt. Die Besonderheiten werden so dargestellt, dass sie sowohl für Studenten und Techniker als auch für den in der Praxis tätigen Ingenieur von Nutzen sind.

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

" (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."