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Wie wird Micha zum Rennfahrer Micha

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BeitragVerfasst am: 27.02.2016 12:03    Titel: Antworten mit Zitat

Die Haftung, die weiche Federung hat vorher ordentlich Energie aufgenommen, das muss jetzt der Reifen allein aushalten und das geht zu Lasten der Haftung.
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mfg Michael

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BeitragVerfasst am: 27.02.2016 12:08    Titel: Antworten mit Zitat

Habe ich nicht schon mal irgendwo was zum Thema Federhärte erwähnt?
Es gilt so hart wie nötig und so weich wie möglich.
Vielleicht sind ja nicht die Federn das Problem, sondern die zu straffen Dämpfer?

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BeitragVerfasst am: 27.02.2016 12:17    Titel: Antworten mit Zitat

Ja klar, die Federn waren ja vorher schon da.
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BeitragVerfasst am: 27.02.2016 12:22    Titel: Antworten mit Zitat

hmmm. wie meinst du das jetzt? findest du das dein Auto jetzt früher unter- oder übersteuert?
das läge dann doch stark am fahrwerk. ist das jetzt übertrieben hart oder weich eingestellt?

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BeitragVerfasst am: 27.02.2016 12:25    Titel: Antworten mit Zitat

das ist Bilstein B8, also nicht übertrieben hart oder weich

ich finde schon (ohne einen ernsthaft abschlissenden Test) das die Reifen jetzt mehr zu leiden haben, speziell die Winterreifen...

dafür schwimmt er auf der Autobahn jenseits der 240 nicht mehr (früher hat da schon manchmal das Heck ein wenig "gezappelt")

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BeitragVerfasst am: 02.03.2016 11:45    Titel: Verschleiß am Rennauto (Teil 6) – Bremsen Antworten mit Zitat

Die Bremse, das wichtigste Teil am Auto, ist ein sicherheitsrelevantes Verschleißteil welches mit Bedacht bedient und in Schuss gehalten werden muss. Billige Materialien, schlechte Qualität und falsche Bedienung können nicht nur zum versagen sondern auch zum schnelleren Verschleiß führen. Zwar halten Bremsen in der Regel länger als ein Satz Reifen, aber auch diese Verschleißt auf der Rennstrecke deutlich schneller als im Normalbetrieb. Hier heißt es innerhalb von wenigen Metern die Geschwindigkeit vor der Kurve zu verringern, damit man diese gerade noch eben packt. Im Alltagsbetrieb gibt es so was eher nicht, wenn doch heißt so was Notbremsung.
Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, das auch überdimensionierte Bremsen sich im Rennbetrieb schneller abnutzen. Umso härter und länger man scharf bremst, umso größer ist auch der Verschleiß.

Und so stellt sich wie beim Reifen die Frage, wie kann ich eine Bremse möglichst lange voll ausnutzen?
Je nach Motorsportart und Regelwerk kann eine Bremse verändert werden, hinzu größeren, aber auch leichteren Typen, oder anderen Materialien. Dabei sollte ein Kompromiss zwischen Größe und Anwendung gefunden werden. Sicherlich macht es keinen Sinn ein Fahrzeug für Beschleunigungsrennen, mit der größtmöglichen Bremse auszurüsten, die man in der Felge unterbringen kann. Auch ist es keine gute Idee eine Serienbremse dauerhaft zu überlasten.

Die Reifen sind ausschlaggebend für die Leistung die eine Bremse aufbringen kann. Umso besser der Reifen auf der Fahrbahn haftet, umso größer und Leistungsfähiger sollte auch die Bremse ausfallen. Wenn man eine Bremse entsprechend der Anwendung nach aufrüstet, hat man die Wahl zwischen Originalteilen, Bremsenteilen aus dem Zubehör, Bremsen von anderen Modellen die auch passen könnten und Eigenbau Bremssystemen aus Motorsportteilen. Und je nach Bedarf und Geldbeutel wird man unter dieser Auswahl die richtigen Teile finden.

Grundsätzlich kann man sagen das Temperaturen hier unbedingt beachtet werden sollten. Fängt die Bremsscheibe an zu glühen, hat die Bremse längst ihren Komfortbereich verlassen. Hier hilt entweder besser Kühlen, oder eine größere Bremse. Kommt sie hingegen gar nicht auf Temperatur, lassen sich hier vielleicht noch ein paar Gramm einsparen. Um eine Serienbremse zu verbessern, kann man auf Austauschbeläge zurückgreifen welche für höhere Temperaturbereiche gebaut sind und auch höhere Rauhigkeiten aufweisen. Dies führt dazu dass die Bremsbeläge griffiger zupacken und auch nicht anfangen unter der Hitzeinwirkung Leistung zu verlieren. Man muss aber damit rechnen dsas die erhöhte Rauhigkeit sich negativ auf die Lebensdauer der Bremsscheibe ausübt. Entsprechend währe es eine bessere Idee auf eine größere Bremsscheibe zu wechseln. Hier kann man vielleicht wieder Beläge aus der Serie verwenden und wird deutlich länger ein besseres Bremsverhalten nutzen können.

Das Material der Bremsscheibe ist nicht egal. Man nimmt an das dieser Stahlrotor immer gleich ist, aber unterschiedliche Legierungen können Rost auf der Bremsscheibe vermeiden, beziehungsweise verringern.
Da es ziemlich schwierig sein kann eine Bremsscheibe die Rost angesetzt hat wieder sauber zu bekommen, empfiehlt es sich von Anfang an auf Markenscheiben zurück zu greifen, welche nicht gleich nach jedem Regenschauer braun an laufen. Das schont auch die Bremsklötze. Denn stark angegriffene Bremsscheiben sind in der Lage die Bremsklötze abzureiben und so diesen dem Rost anzupassen, und nicht anders rum. Das erkennt man dann daran, dass nicht der gesamte Belag auf der Scheibe aufliegt.
Es macht durchaus Sinn neue Bremsscheiben zu lackieren. Damit kann man Rost eine zeitlang verhindern. Da wo die Beläge aufsetzen darf natürlich keine Farbe sein.

Die Materialzusammensetzung hat auch Einfluss auf die Anfälligkeit von Schäden. So ist es schon vorgekommen das Bremsscheiben an Belüftungslöchern gerissen sind. Solche Scheiben sind sofort auszutauschen. Auch Bremsscheiben ohne Löcher können reißen und brechen. Aber nicht nur deswegen auch wegen einem möglichen Verziehen müssen Bremsscheiben regelmäßig auf ihren Zustand kontrolliert.

Ebenso die Bremsflüssigkeit ist einen gewissen Verschleiß unterworfen, genauso wie die Leitungen und Schläuche. Das die Bremsflüssigkeit alle zwei Jahre getauscht werden muss ist ein Märchen, sie muss getauscht werden wenn sie über 3% Wasser aufgenommen hat. Dies kann durchaus auch schon deutlich früher der Fall sein. Entsprechend empfiehlt es sich regelmäßig zu prüfen und bei bedarf zu tauschen. Dabei gibt es Bremsflüssigkeiten welche stärker Wasser anziehen als andere. DOT 3 Bremsflüssigkeit ist hierbei am wenigsten hygroskopisch, DOT 4 etwas mehr und DOT 5.1 am meisten. Entsprechend wird man mit DOT 4 Bremsflüssigkeit länger fahren können als mit DOT 5.1. Man muss dafür aber abstriche im Punkto Wärmebelastbarkeit hinnehmen.

Bei den Leitungen ist ein Austausch nur dann notwendig wenn diese entweder durch Korrosion Beschädigt wurden, oder durch eine andere einwirkende Gewalt einen Defekt erlitten haben. Eine Rostvorsorge und Kontrolle auf richtigen Verlauf und Sitz kann diese für ein Autoleben rüsten.

Für die Bremsschläuche trifft dies nicht zu. Gummibremsschläuche sind nicht vorm altern gefeit und können zum verspröden und in folge dessen zu Rissen neigen. Auch sind meist Gummibremsschläuche für ein weiches Pedalgefühl verantwortlich.
Mit Austauschbremsschläuchen können diese aber Sinnvoll ersetzt werden und so in mehrfacher Hinsicht die Bremse verbessern.
Stahlflex-Bremsschläuche weisen eine alterungsbeständige Teflonseele auf, ummantelt mit einem Edelstahlgewebe, was dann nochmals von einem Gummischlauch geschützt ist.
Diese Bauart kann praktisch kaum mehr altern und so lange sie nicht anderweitig beschädigt werden, gibt es keinen Grund diese je wieder zu tauschen.

Ein Sonderfall sind Hinterachsbremsen welche gezielt zum „lenken“ verwendet werden. Beim driften kann man so durch gezielten Einsatz der Handbremse ein Ausbrechen vom Heck herbeiführen und auch bei Rallyefahrern sehr beliebt mittels kurzem Ruck am Handbremshebel um spitze Ecken rutschen.
Trommelbremsen sind für diese Anwendung nicht gebaut. Diese können zwar kurzfristig die Leistung aufbringen, aber nie über viele Hundert Bremsvorgänge sicherstellen. Wenn der Fahrer aber auf diese Manöver nicht verzichten kann, muss die Bremse ausgetauscht werden hinzu einer Scheibenbremse. Auch der Einsatz einer hydraulisch bedienten Handbremse kann nötig werden.

Der Verschleiß eines Bremsesystems ist im Alltag sowie im Motorsport unumgänglich. Die Anpassung der Bauteile an die Nutzung bringt nicht nur erhöhte Leistung mit sich, auch lassen sich dadurch längere Standzeiten ermöglichen.
Gerade die Materialauswahl und die Qualität der Austauschteile machen aber den Unterschied wenn es um Fahrverhalten und Sicherheit geht.


Klassische Scheibenbremse.
Der Sattel in rot beherbergt die Bremsklötze und die Bremsscheibe dreht sich hindurch.

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BeitragVerfasst am: 03.03.2016 10:03    Titel: Antworten mit Zitat

Mal ohne Zitate:
Doc² hat erst mal "nur" klassische Stahlscheiben besprochen, im Motorsport kommen inzwischen auch Carbon-Bremsen zum Einsatz. Dort ändern sich aber die Temperatur-Bereiche. Aber auch für Stahlscheiben gibt es Bremsbeläge, welche erst "warm" (nicht heiss!) gefahren werden müssen.
Zweiter Punkt für mögliches Tuning: Mehrkolben-/Festsattelanlagen. Besonders der Übergang zum Festsattel ermöglicht ein feinfühligeres Bremsen, weil nicht mehr der ganze Sattel, sondern nur noch die beiden (oder mehr) Kolben + den Belägen bewegt werden müssen. Noch größer ist der Unterschied beim Lösen: die Sättel werden von der Dichtung zurückgezogen, der Schwimmsattel muss erst "zurückgeklopft" werden.
Mehr Kolben ermöglichen zwar mehr Kontaktfläche (größere Beläge), allerdings wird das Abkühlverhalten wieder schlechter ggü. einer im Durchmesser größeren Bremsscheibe.
Bremsflüssigkeit: es gibt noch DOT 5 (ohne .1), welche auf Silikon-Basis arbeitet und kein Wasser zieht, allerdings ist die im Bereich der StVZO in der Regel (noch?) verboten.

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BeitragVerfasst am: 03.03.2016 10:14    Titel: Antworten mit Zitat

Bremsflüssigkeiten auf Silikonbasis sind in der StVo verboten. Wird sich meiner Meinung nach auch nicht so schnell ändern da sich die Intervallzeiten verlängern -> weniger wechsel = weniger Geld für die Wirtschaft/Politiker
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BeitragVerfasst am: 04.03.2016 11:41    Titel: Verschleiß am Rennauto (Teil 7) – Fahrer Antworten mit Zitat

Auch der Fahrer wird bei einem Rennen gefordert und sollte darauf vorbereitet sein.
Die Belastungen die auf ihn, aber auch auf das ganze Team einwirken, sind sowohl körperlicher als auch psychischer Natur. Und wie auch beim Sportgerät, so auch beim Menschen, hat man unterschiedliche Grundvorrausetzungen und jeder geht damit anders um.

Die geistige Anspannung vorm Rennen – meist eine Art Aufregung – ist eine Sache der Gewöhnung. Beim ersten Ausflug auf die Rundstrecke kann dies dann schon mal soweit führen das man den Überblick über die Situation verliert und nicht mehr alle Reize, die von außen kommen, wahrnimmt. Das kann soweit führen das man nicht mehr in der Lage ist ein sinnvolles Gespräch zu führen, oder nicht mehr mitbekommt was neben der Rennstrecke passiert. In solchen Situationen ist es gut wenn man ein Beifahrer hat, der einen kühlen Kopf behält.
Diese Aufregung ist aber nur eine Frage der Zeit, meist ist es so, dass man schon nach ein paar Minuten wieder „da“ ist und die Atmosphäre, Anstrengung sowie das Gefühl auf der Rennstrecke genießen kann. Um so was zu vermeiden hilft Training. Umso öfter man auf Rennstrecken war, umso besser kennt man sich dort aus und die Routine verhilft dazu, sich auf das konzentrieren zu können worauf es ankommt. Das gleiche trifft auch auf das Fahren zu. Selbst Rallyeweltmeister empfehlen Normalfahrern sich hin und wieder in Situation zu bringen welche die Fahrzeug Beherrschung trainieren – zum Beispiel im Rahmen eines Fahrsicherheitstrainings. Damit man eben nicht zur Salzsäule erstarrt.

Körperlich ist es genau das gleiche. Hier trifft wieder Geist auf Körper und das Zusammenspiel sollte am Ende ein gelungenes Ergebnis darstellen. Reaktionsgeschwindigkeit, Hand-Auge-Koordination und Erfahrung kann man im gewissen Masse vorab üben. So trainieren selbst Weltmeister an Spielekonsolen und machen kleine leichte Übungen um in Form zukommen. Computer und Videospiele haben heutzutage eine Qualität erreicht welche der Realität sehr nahe kommt. Streckenverläufe und Ideallinien kann man so leicht und spielerisch vor ab immer wieder üben und sich so auf unbekannte Strecken einstellen. Man sollte nur im Hinterkopf behalten dass ein Spiel immer ein Spiel bleibt und es in der Realität kein Reset-Knopf gibt.
Neben diesen Spielen gibt es auch noch andere leichte Fitnessübungen die mehr als nur Muskeln beanspruchen – zum Beispiel jonglieren. Dabei wird geübt quasi blind, seine Arme und Hände zu steuern und gezielt zu bewegen. Auch das Sichtfeld wird vergrößert und so wird das periphere Sehen besser umso geübter man im Spiel mit den Bällen ist.
Es gibt noch andere Übungen und Trainingsgeräte welche die Reaktionsgeschwindigkeit und Koordination verbessern, entsprechend ist für genügend Abwechslung gesorgt und schaden kann so was nie.

In einem Rennwagen können verschiedene Kräfte auf den Fahrer einwirken. Zum einen Kurvenkräfte, aber auch Kräfte die beim beschleunigen und Bremsen entstehen. Hier sollte man mindestens körperlich fit sein.
Je teurer ein Helm ist, desto leichter ist er, trotzdem wird auch der leichteste Helm irgendwann schwer und strengt zusätzlich an, deswegen ist es nötig die Hals- und Nacken-Muskulatur gezielt zu verbessern und auch den restlichen Körper zu trainieren. Sämtliche Muskeln die Querkräfte aufnehmen, werden besonders bei einem Rennen gefordert. So die schrägen Bauchmuskeln, die Oberarme und nicht zuletzt auch die Beine, welche am wenigsten vom Sitz geführt werden. Denn auch ein guter Sitz kann einem die Arbeit im besten Fall nur erleichtern, aber nicht abnehmen.
Ein guter körperlicher Zustand hilft auch mit anderen Belastungen fertig zu werden. So macht einem Wärme weniger zuschaffen und nicht zu letzt gilt – beim eigenen Körper gibt es kein Mindestgewicht und hier lassen sich auch noch mal ein paar Kilo leicht einsparen.

Aber ein Rennwagen sollte nicht unnötig unbequem sein. Eine angenehme Sitzposition, keine unnötig laute Geräuschkulisse im Wageninneren und auch ein Vibrationsarmes Lenkrad und Bedieneinrichtungen tragen dazu bei auch über längere Zeit den Strapazen zu trotzen.
Gerade Vibrationen sollten nicht unterschätzt werden. Im schlimmsten Fall ist es so das man nicht nur das Gefühl verliert, sondern sogar Nervenschäden die Folge sein können.
Laute Rennwagen sind quasi ein Merkmal von Rennstrecken. Aber wo es geht sollte man darauf verzichten. Denn gerade eine unangenehme Lärmbelastung kann nerven, extrem schrille Töne und brummen kann einem die Konzentration kosten oder unnötig anstrengen.

Eine Klimaanlage im Rennauto scheint per se verboten zu sein – denn sie kostet ja Leistung und man braucht ja jede Leistung um schneller zu sein als alle anderen. Gerade bei Ausdauerrennen ist es aber heute nicht mehr unüblich Fahrzeuge auch mit Klimaanlage auszustatten. Dies schont den Fahrer und kann so Fahrzeiten verlängern. Somit kann er eben doch ununterbrochen über mehrere Stunden, bis der Tank leer ist oder die Reifen vollkommen abgefahren sind auf der Strecke bleiben. Wenn eine Klimaanlage aber keine Option ist gibt es trotzdem Möglichkeiten einen kühlen Kopf zu bekommen. Zum einen Lufteinlasse in Seitenscheiben und auf dem Dach, zum anderen auch spezielle Kleidung. So gibt es Overalls mit Kühlschläuchen. Diese werden dann an eine kleine Pumpe in einem mit Eis gefüllten Kühlbehälter angeschlossen und sorgen so für ein angenehm frisches Gefühl, bis das Eis geschmolzen ist.
Was für Wärme gilt, gilt auch für Kälte. Mit kalten Füssen und steif gefrorenen Fingern kann man nicht wirklich gut ein Fahrzeug steuern. Das Gefühl was man hier auf der Strecke bleibt, sieht man im Anschluss an den Zeiten, oder wenn sich das Fahrzeug neben der Strecke befindet. Heizungen weg zu reduzieren kann Sinn machen, aber dann sollte eine alternative geschaffen werden. Zum Beispiel ein elektrischer Heizlüfter.
Auf die Lüftung zu verzichten ist ein Ding der Unmöglichkeit und sollte tunlichst unterlassen werden. Nicht nur weil Frische Luft für den Fahrer unbedingt notwendig ist, sondern auch weil ein beschlagen der Scheiben nur so unterbunden werden kann.

Um auch währen einer Motorsportveranstaltung fit zu bleiben, sollte man auf die Signale seines Körpers achten. Trinken und Essen darf nicht vernachlässigt werden und man bedenke dass die Auswahl direkten Einfluss auf einem haben kann.
Eine Banane wirkt anders als ein Apfel und ein Schluck süße Brause kann einem auch kurzfristig wieder aus einem körperlichem und geistigem Tief helfen.
Und zur Geistigen Entspannung hilft es einfach mal komplett abzuschalten. Ein ruhiges Wochenende ohne Autos und Rennstress kann wahre Wunder wirken. So ist man wieder motiviert und geht mit frischem Elan zur Sache.

Für jeden gibt es das passende Training um nicht nur benötigte Muskeln aufzubauen, sondern auch um innere Abnutzung zu vermeiden, oder zu verringern. Durch abwechslungsreiche Übungen und dem Spaß am Fahren kann man gezielt fit bleiben und so auch noch was für seine Gesundheit machen.


Ergonomisch durchdacht und bequem - hier lässt es sich auch für Stunden aushalten

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BeitragVerfasst am: 07.03.2016 21:14    Titel: Fahrwerksabstimmung erfühlen, entwickeln & fahren Antworten mit Zitat

Man merkt es immer nur wenn es Probleme macht, sonst macht man sich kaum Gedanken darüber – das Fahrwerk. Aber im Motorsport entscheidet hier der richtige Dreh und Steifigkeit über Erfolg, oder unfahrbare Maschine.

Ein Sicherheitshinweis vorweg: Da so viele verschiede Fahrwerkseigenheiten, auch bei Fiestas, angewandt sind, lassen sich keine allgemeingültigen Aussagen treffen und Veränderungen am Fahrwerk können dazu führen das die Betriebserlaubnis erlöscht. Entsprechend sind alle Fahrtipps, Einstellungen und Veränderungen nur für eine Nutzung auf Rennstrecken und abgesperrten Geländen, auf denen nicht die StVZO gilt, zu nutzen.

Das Fahrwerk ist immer Nummer zwei wenn es darum geht ein Auto schneller zu machen. Zuerst kommen die Reifen. Diese sind es die das Auto auf der Straße halten und alle Kräfte übertragen. Das Fahrwerk dient „nur“ dazu die Reifen bestmöglich auf der Straße auszurichten.
Als „Gegner“ der Reifen ist die Karosserie zu sehen. Diese ist es welche um die Kurven gewuchtet werden muss und welche für die ganzen lästigen Widerstände verantwortlich ist.
Das Verbindende Element, das Fahrwerk, muss beide ideal verbinden.

Um ein Fahrwerk beurteilen zu können muss man es spüren. Was macht ein Auto, wie verhält es sich und wie arbeiten die Einzelteile zusammen. Um das alles auseinander zu halten braucht man einen gewissen Erfahrungsschatz ohne den es nicht geht. Aber diese Erfahrungen kann man sich recht einfach aneignen. Wer aufmerksam am Lenkrad dreht und in das Fahrzeug hineinhorcht, kann bei einer Testfahrt, manchmal auch eine gewisse Testphase, feststellen wie und was funktioniert und was man noch verbessern könnte.
Dabei ist natürlich das eigene Gefühl und Wunsch der Maßstab. Deswegen kann es sein dass das selbe Fahrzeug, beziehungsweise Einstellung, für den einen Fahrer toll ist, für den anderen aber eher nicht. Auch die Laune und Tagesform beeinflusst das Empfinden. Deswegen gilt: bevor man eine Schraube dreht, Testen und Ausprobieren, sonst kommt es öfter vor das man Einstellungen wieder rückgängig macht.

Und das ist auch schon der nächste Punkt - die Dokumentation. Gerade ein Fahrwerk kann auf viele Unterschiedliche weisen verstellt und verändert werden. Andere Dämpfer und andere Federn sind hier nur die Spitze vom Eisberg. Entsprechend jede Veränderung dokumentieren und auch die Rahmenbedingungen festhalten. Was mit Sommerreifen klasse war, muss mit Winterreifen nicht genauso gut sein, und umgekehrt das gleiche.
Meine Erfahrung geht sogar dahin dass für jeden Reifentyp eine andere optimale Einstellung gefunden werden kann.

Wie testet man nun sein Fahrwerk? Als erstes muss eine Teststrecke her. Diese muss die Situationen nachempfinden unter welchen man das Fahrwerk nutzen will. Niemand wird ein Rennfahrwerk in der Innenstadt entwickeln. Das gleiche gilt für Landstraßen Fahrwerke, welche nicht auf der Rennstrecke entstehen. Idealer weise ist die Teststrecke aber trotzdem ein abgesperrter Parcours mit großen Auslaufzonen.
Also ab in die Kurve und mal schauen was das Auto sagt – zunächst wird es aber nichts sagen. Heutige Fahrzeuge und in der Zukunft wird es noch „schlimmer“ werden, sprechen nicht mehr mit dem Fahrer. Sie entkoppeln das Geschehen im Innenraum von der Umgebung und sorgen für bestmöglichen Komfort. Feine Sache, so kann man hunderte Kilometer am Stück fahren und steigt immer noch recht Entspannt aus. Bei einem Rennwagen ist das natürlich anders, aber nicht jedes Auto wird als Rennwagen konstruiert und schon ab Werk mit den Teilen dafür ausgestattet.

Also noch mal in die Kurve und diesmal wird überprüft was die Serienteile hergeben.
Und wild Untersteuernd wird man mit quietschenden Reifen durch die Kurve schieben. Denn egal ob mit BMW Heckantrieb, Mercedes Benz Komfortfahrwerk, oder Audi Allrad, alle Fahrwerke sind zunächst auf Sicherheit ausgelegt. Und Sicher ist Untersteuern, damit können die meisten umgehen und bremsen automatisch, wenn es nicht mehr in die Richtung geht in die man will. Elektronische Helfer können hier einiges kaschieren, aber man lernt sein Auto, das Fahrwerk und die Grenzen vom Gesamtpaket erst kennen, wenn man ohne Helfer fährt.
Und da wir nur auf abgesperrten sicheren Strecken testen (!) kann man auch ohne zögern alle Helfer deaktivieren. Zu den Helfern zählen nicht nur die Traktionskontrolle und der Schleuderschutz, auch das Antiblockiersystem.

Und nun kann man sich ein Urteil bilden. Je nach dem welche Basis man hat, wird man zuerst an sein eignes Limit geraten. Ich kann nicht schneller, weil es nicht schneller geht, denkt man. Das stimmt meist nicht, bei Sportwagen ist es oftmals so das diese viel mehr können als die Insassen.
Wenn man sich aber an die Situation gewöhnt hat, gelernt damit umzugehen und die Gefahr einschätzen kann, wird man automatisch schneller. Bis zum nächsten Limit, das werden dann die normalen Sommerreifen sein. Wenn man diese aber geschickt ausnutzt und nicht permanent überfordert, kann man dann doch an die Grenzen vom Fahrwerk gelangen.
Man könnte solche Sachen feststellen:
Die Hinterachse ist stoisch und stabil, nichts bringt sie aus der Ruhe.
Die Vorderachse lässt sich belasten, aber nur bis zu einem bestimmten Punkt, ab dem geht nichts mehr.
Bei bestimmten Fahrmanövern verhält sich das Fahrzeug anders. Der Einfluss von Bremse, Gas und Lenkung bewirkt unterschiede.

Umso vertrauter man mit den Eigenheiten des Fahrwerkes wird, umso besser lernt man es zu nutzen. Man weiß wo die Limits der Achsen liegen und stellt fest das andere immer noch schneller sind. Also wird mal losgeschraubt und ausprobiert.
Jede Abweichung von der Serie kommt einem erstmal als Verbesserung vor, denn die eine oder andere Veränderung hat dramatische Auswirkungen auf das gefühlte Fahrverhalten.
Nur fängt nun die Testerei wieder von vorn an. Nur mit dem Unterschied das man jetzt befangen ist. Vielleicht war das Seriensetup gar nicht so schlecht. Und die Veränderung, das neue Fahrwerk war so teuer, das es besser sein muss. Aber eine objektive Meinung kann man nur wieder erlangen durch Testen, oder durch Rundenzeiten und Kurvengeschwindigkeiten.
Zahlen können nicht lügen aber immer die 1 % Regel beachten. 1 % ist die Abweichung die professionelle Rundstrecken Rennfahrer zwischen den Rundenzeiten haben, denn sie fahren konstant. Liegt man selbst im 1 % Bereich muss sich nichts verbessert haben – es fährt sich halt einfach nur anders.

Die Veränderungen die man ins Fahrzeug geschraubt hat richtig zu deuten ist also nichts ganz einfach. Aber wie sollte ein Fahrwerk sein mit dem man zufrieden sein kann?
Wie schon erwähnt fährt jeder anders, und manchmal ändern sich auch die Ansprüche vom Fahrer selbst innerhalb kürzester Zeit. Entsprechend mag der eine ein weicheres Fahrwerk, der andere ein steiferes und der nächste mag eine Hinterachse die mitlenkt.

Weil hier die Ansprüche so unterschiedlich sind, nur ein paar allgemeine Anmerkungen dazu.
Eine Fahrwerksfeder muss so hart wie nötig, aber so weich wie möglich ausfallen.
Das muss so sein, weil ein weiches Fahrwerk sich anpassen kann. Es kann auf Veränderungen reagieren und diese kompensieren. Auch wird ein Fahrwerk gutmütig umso weicher es ist. Es ergeben sich daraus auch neue Möglichkeiten. So lässt sich ein weich gefedertes Fahrzeug in Kurven werfen. Der berühmte „Scandinavian Flick“ lässt sich mit einem GoKart kaum ausführen. Auch lassen sich Kurvengeschwindigkeiten und der Einfluss der Fahrwerkseinstellungen bei weicheren Fahrwerken leichter fühlen als bei steifen.
Nicht zu letzt ist der Gewichtstransfer zwischen den Achsen und den Seiten wahrnehmbar. Ein Fahrwerk was steif ist lässt keine Bewegung zu, aber der Transfer findet trotzdem statt, nur sieht man ihn nicht. Nachteile die sich aufgrund vom Rollen ergeben kann man kompensieren, wenn man den Radsturz anpasst. Dann kann die Karosserie rollen und das Rad steht trotzdem gerade auf der Fahrbahn.
Zu weich ist meist nur eine Illusion. Das Fahrwerk soll sich anpassen können, nur muss ab einem bestimmten Punkt auch härte zeigen. Und das können progressive Federn besser als linear gewickelte Federn. Diese sind zunächst weich und werden immer härter umso mehr sie belastet werden. Eine Lineare Feder wird das zwar auch, braucht dafür aber einen größeren Weg.

Bei den Dämpfern sieht es ähnlich aus. Diese sollen die Karosserie führen. Das bedeutet das sie keine Zusatzfedern sein sollen oder ein Fahrwerk dominieren müssen. Aber der Anspruch an die Dämpfer ist ein besonders hoher, weswegen normale Dämpfer leicht über fordert sind.
Wenn ein Dämpfer straff reagiert dann fängt er beim langsamen Fahren leicht an zu nerven. Jedes wegdämpfen vom Fahrwerk blockiert er und die Feder kann kaum arbeiten. Wenn man hingegen schneller fährt werden auch die Bewegungen vom Dämpfer schneller. Und das kann der straffe Dämpfer gut halten. Hier nimmt er selbst kleine Bewegungen auf und verhindert ein nachschwingen auch im kleinsten Bereich. Also sollte der Dämpfer sowohl schnell als auch langsam gut dämpfen können. Aber so was gibt es nicht?
Doch gibt es. Unter anderem gibt es Dämpfer mit einem Bypass. Um die Mittellage sind diese angenehm weich bei kleinen Bewegungen. Werden aber größere Hübe gefahren, dann wird er straff, weil dann der Dämpfer den Bypass überfährt und dieser nicht mehr wirksam ist. Dies ist besonders bei weichen Fahrwerken eine gute Anpassung.
Die Fahrtechnische Umsetzung sieht so aus das man dieses Fahrwerk erst belasten muss, um es steif zu machen. Und am Beispiel einer langen schnellen Kurve, würde man diese so anfahren das man langsam und gleichmäßig einlenkt, das Fahrzeug neigt sich zur Seite und der Dämpfer kommt so in den „straffen“ Bereich. Jetzt wo das Fahrzeug die ideale Kurvenlage hat, der Dämpfer straff ist und die Federn gepresst, lässt sich die Kurve optimal nehmen.

Mit dem Straffen Dämpfer wird dies so auch möglich, nur muss man das weiche runde Fahren an der Stelle nicht beachten. Aber es geht auch noch anders. Da ein Dämpfer ein- und aus- fährt kann man ihn auch unterschiedlich auf das ein- und aus- fahren einstellen.
Im Idealfall ist ein Dämpfer bereits so eingestellt dass er leicht einzudrücken geht, aber schwer wieder heraus zu ziehen. Das ganze hat den Vorteil dass das Fahrwerk umso mehr es gefordert wird immer steifer reagiert. Der Grund dafür liegt darin das die Dämpfer das Fahrzeug nicht mehr ausfedern lassen. Die Federn werden mit jeder Bodenwelle mehr vorgespannt, das Fahrzeug arbeitet sich quasi nach unten und das einfach nur weil das ausfedern blockiert wird.

Noch ein anderer Punkt wo Dämpfer toll arbeiten können ist beim beschleunigen. Gerade Fahrzeuge mit Frontantrieb haben das Problem des Lasttransfers. Sprich man gibt Gas, das Gewicht „fällt“ nach hinten und die Vorderachse wird soweit entlastet das die Leistung in Rauch aufgeht – die Räder drehen durch. Wenn nun aber an der Vorderachse Dämpfer mit steifer Zugstufe verbaut sind, kann das Fahrwerk nur schwerlich ausfedern und wenn hinten Dämpfer mit härterer Druckstufe verbaut sind, dann wirken diese der Entlastung noch entgegen.

Zum Stabilisator, ein Teil welches ein Fahrwerk erst kompliziert macht.
Federdämpfersysteme welche an jeder Ecke alleine für sich arbeiten lassen sich recht gut von einander unterscheiden. Bremst man in einer Rechtskurve, wird vorne links eingefedert, macht man den die Feder härter, federt man weniger tief ein. Das ist logisch. Verbaue ich aber einen Stabilisator passiert das gleiche. Warum?
Da der Stabi beide Federbeine miteinander verbindet werden auch beide Federbeine zur arbeit gezwungen. Und wenn nun in der Rechtskurve das linke Rad zum einfedern neigt, wird über den Hebelarm des Stabis dieser verdreht und da das andere Federbein das Gegenlager bildet mit in die Knie gezwungen.
Das heißt beide Federn halten nun ein Rad einer Achse. Umso steifer der Stabilisator ausfällt umso mehr werden beide Federbeine beansprucht.
Dieser Kunstgriff der Fahrwerksabstimmung. ist eigentlich nur für besonders weiche abgestimmte Autos gedacht gewesen. Weich gleiten sie dahin und dämpfen alles weg, bis in der Kurve eine Seitenneigung entsteht welche beunruhigend auf die Mitfahrer wirkt. Mit Stabi passiert das nicht mehr, aber trotzdem kann man ein Fahrzeug weich halten.

Da aber ein Rennauto nur als Ganzes zu betrachten ist, müssen nun Dämpfer, Federn und Stabis so aufeinander und miteinander abgestimmt werden dass sie zusammen das Auto optimal fahrbar machen.

Und dann kommt manchmal so was raus:


Ein VW Golf der auf drei Rädern durch die Kurve humpelt


Ein Capri, der ein Vorderrad anhebt.


Ein Porsche, der ihnen beiden in nichts nachsteht.

Was soll das? Da heißt es doch das Reifen die Kräfte übertragen und nur sie dafür sorgen das man schnell ist und dann werden bei diesem Rennfahrzeugen diese Regeln so grob gebrochen.
Aber nur scheinbar. Die Gründe dafür liegen beim Fahrzeug selbst.
Auffällig ist das bei allen Fahrzeugen die angetriebenen Achsen Bodenkontakt haben, das ist schon mal gut, außerdem scheint es nur in Kurven aufzutreten. Und da ein Fahrzeug normalerweise immer mit allen vier Rädern den Boden berührt, muss es wohl mit dem durchfahren der Kurve zu tun haben.
Und genau hier sind die gründe zu suchen.
Der Golf, als typischer Untersteuer, muss so abgestimmt werden dass er kurvenwilliger wird.
Und das passiert am besten in dem man nicht die Vordachse besser, sondern die Hinterachse schwächer macht. Weil an der Hinterachse nur noch ein Rad führt wird dieses ein wenig mehr rutschen und damit das lenken unterstützen. Anders ausgedrückt, die Hinterachse übersteuert nun mehr als die Vorderachse untersteuert und somit fährt das Fahrzeug leichter durch Kurven.
Nun bleibt nur noch die Frage wie bekommt man die Hinterachse dazu ein Rad anzuheben?
Ganz einfach, die Hinterachse ist so steif das sie kaum mehr federt, dafür ist die Vordachse so weich das sie sehr leicht federt, am besten auch noch ohne Stabi. Damit rollt die Karosserie, weil sie von der Vorderachse so schlecht gestützt wird. Dem kann die Hinterachse aber nicht folgen und hebt so ein Rad an.

Bei den anderen beiden passiert genau das gleiche. Nur ist hier die Hinterachse die, welche die am Boden bleiben muss.

Manche Fahrer mögen dieses Lenken mit der Hinterachse nicht. Das ist klar, denn im ersten Moment macht dies einem Angst – wo man doch gewohnt ist mit der Vordachse zu steuern.
Aber nur am Limit ist man schnell, oder schneller als andere. Und dazu gehört die Reifen bis zum Grenzbereich zu nutzen. Dieser ist erreicht kurz bevor das Fahrzeug zum ausbrechen neigt. Jede Verbesserung vom Fahrwerk schiebt diesen Grenzbereich weiter hinaus und damit wird das Fahren gefährlicher, denn das überfahren eines besonders hohen Grenzbereiches passiert schlagartig und die Auswirkungen sind aufgrund der dann hohen Geschwindigkeit dramatisch.

Wenn man nun ein Fahrwerk kauft, verbaut und unzufrieden damit ist, ist dies aber trotzdem kein rausgeschmissenes Geld. Namhafte Hersteller bieten Serviceleistungen für ihr Komponenten an und so kann man Dämpfer weicher, oder härter machen lassen, oder Federn austauschen. Gerade bei Gewindefahrwerken ist dies besonders einfach, denn genau dafür wurden sie entwickelt.
Der Idealfall ist natürlich ein einstellbares Fahrwerk welches schnell vielfach angepasst werden kann, um so auf jede Situation einzugehen. Dies ist aber bei weitem nicht für jeden notwendig. Bereits sportliche Dämpfer und geringe Tieferlegungen können ein Fahrzeug entscheidend verbessern und so für ein Fahren sorgen mit der Chauffeure in einer Vielzahl von Situation immer gut und sicher unterwegs ist.

Dieser Beitrag ist keine komplette Aufarbeitung von Fahrwerken oder Federbeinen.
Um das Thema umfassend kennen zu lernen empfehle ich das Buch Fahrdynamik in Perfektion von Wolfgang Weber. Das Amazon Angebot dazu ist im Anhang enthalten und eine Beschreibung vom Buch ist hier zu finden.

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BeitragVerfasst am: 21.03.2016 12:24    Titel: Haftreibung & Radlast Antworten mit Zitat

Wir erinnern uns alle an den Physik Unterricht in der Schule, als es ums Thema Reibung ging.
Der eine oder andere mag noch bildlich die verschiedenen Experimente vor Augen haben.
Unter anderem auch dieses:



Reibung und Normalkraft, die im Video genannten Faktoren der Formel sind auch interessant wenn man um eine Kurve will.
Hier ist es wieder so das der Reifen auf dem Straßenbelag haftet und das Auto dagegen schiebt. Jetzt brauch man nicht mehr viel Fantasie und stellt fest, das man relativ schnell ausrechnen könnte wie schnell man durch eine Kurve fahren kann.

Der Reihe nach müsste man so vorgehen:
1. Die Fliehkraft bestimmen, sprich wie stark schieb das Auto gegen den noch haftenden Reifen.
2. Wie stark wird das Rad auf den Boden gedrückt? Also die Radlast bestimmen mit dem Gewichtstransfer.
3. Welche Haftreibung kann der Reifen aufbauen, beziehungsweise welche Kurvenkraft ist er in der Lage zu halten.

Diese drei Schritte sind alles Formeln die man eigentlich kennen sollte. Ich habe sie in den verschiedenen Schulen, die ich im laufe meiner Ausbildung besucht habe, kennen gelernt.

Als 1. Fliehkraft / Zentrifugalkraft.

Fliehkraft = Masse x ( Geschwindigkeit : Kurvenradius)

Fliehkraft = die nach außen drängende Kraft [N]
Masse = Achsgewicht / Fahrzeugmasse [N]
Geschwindigkeit = Fahrtempo (m/s)
Kurvenradius = wie eng ist die Kurve [m]

Im 2. Schritt die Radlast zu bestimmen ist etwas komplizierter. Ein in Ruhe stehendes Fahrzeug hat eine gewisse Achslast und Radlast. Im Normalfall sollte die Radlast einer Achse in etwa gleich sein. In der Kurve wird sich diese aber drastisch verändern, da hier das Gewicht „hin und her“ fällt.
Also muss als erstes ermittelt werden wie stark die Radlast sich durch die Fliehkraft verändert. Da aber die Radlast eine vertikal wirkende Kraft ist und die Fliehkraft horizontal wirkt, müssen die beiden Kräfte zu einander kommen. Dies geschieht am einfachsten in dem man die Fliehkraft als Moment, also als Hebel auf die Räder wirken lässt.
Die Hebellänge ist dabei entscheidend. Umso länger der Hebel, sprich Schwerpunkt über dem Boden, umso mehr übt sich die Fliehkraft aus.

Radlast = ( Fliehkraft x Höhe Massenschwerpunkt ) : ½ Spurbreite

Radlast = Gewicht welches der Reifen trägt [N]
Fliehkraft = die nach außen drängende Kraft [N]
Spurbreite = Abstand der Räder zu einander [mm]
Höhe Massenschwerpunkt =Summe aller Gewichte mit Abstand zum Boden [mm]

Die Formel eingesetzt und ausgerechnet ergibt dann die Radlast des kurvenäußeren Rades. Da die Achse aber nie schwerer werden kann als sie auch in Ruhe ist, ergibt sich die Radlast des Kurveninneren Rades in dem man den gerade errechnete Wert von der Achslast abzieht.
Zwar ist es möglich das durch aerodynamische Maßnahmen der Anpressdruck sich verändern kann, dies wird hier aber nicht berücksichtigt.

Nun kann man mit der 3. Formel die Haftreibung bestimmen.
Die im Video genannte Formel war:

Haftreibung = μ x Radlast

μ = Reibungskoeffizient
Radlast = Gewicht welches der Reifen trägt [N]

Das ganze muss zwei Mal ausgerechnet werden, einmal für das linke Rad und das rechte.

Mit der Auswertung der nun vorliegenden Zahlen kann man feststellen welchen Fahrzustand man vorliegen hat und wie stark die Reifen arbeiten. Man stellt schnell fest das die Summe der Haftreibung der Räder exakt der Achslast entspricht. Das muss so sein weil man als Ausgangsbasis die Achslast hatte. Aber die Aufteilung der Achslast ist das eigentlich interessante.
Denn je nach dem wie hoch der Schwerpunkt bestimmt wurde, werden die Radlasten unterschiedlich ausfallen. Wenn man die Rechnung wiederholt und mit den Zahlen ein wenig spielt, wird man sogar den Punkt finden können, bei dem das Fahrzeug kippt.
Auch wenn man andere Parameter ändern wird man feststellen welche Auswirkungen diese haben. Am wichtigsten ist aber die Fliehkraft, denn ist die Fliehkraft kleiner, oder maximal so groß wie die Haftreibung, wird man mit der gewählten Geschwindigkeit bei dem bestimmten Kurvenradius die Kurve noch durch fahren können. Ist die Fliehkraft hingegen höher als die Haftreibung dann rutscht man unwillkürlich aus der Kurve raus.

Diese Ergebnisse sind dabei nicht nur rein Theoretisch. An meiner Autobahnausfahrt habe ich getestet wie realistisch die errechneten Zahlen sind. Mit meinem Alltagsfahrzeug, zurzeit mit Winterreifen, komme ich mit 80 km/h noch gut durch die Kurve. Aber viel schneller würde ich nicht fahren wollen. Nun habe ich als Beispiele mit drei anderen Fahrzeugen gerechnet und heraus bekommen das bei denen mit circa 94 km/h die Haftreibung langsam in die Gleitreibung übergehen würde. Entsprechend kommt das in etwa hin.

Als Beispiele habe ich einen Subaru BRZ gewählt mit einem sehr tiefen Schwerpunkt an der Vorderachse, einem BMW 1 M-Coupe mit einem etwas höherem Schwerpunkt und einem sportlichen Mondeo ST220 mit einem noch darüber liegenden Schwerpunkt. Die Schwerpunktlage habe ich dabei in den Motorblockgesetzt da dieser das jeweils schwerste Teil auf der Vorderachse ist.

Meine Erkenntnisse aus den Beispielberechungen waren interessant:
Da die Reifenbreite keine Rolle spielt, wenn es um Haftreibung geht, sondern nur der Haftreibungskoeffizient, konnten die Ergebnisse nur durch die Lasten und Längen verändert werden.
Umso breiter die Spur, umso geringer der Radlast unterschied. Aber wenige Millimeter Spurverbreiterung haben nur dann Auswirkung, wenn auch der Schwerpunkt sehr hoch liegt, sonst ändern sich nur Kommastellen.
Die Achslast scheint egal zu sein, deswegen kommt man nicht schneller durch die Kurve. Denn mit einer geringen Achslast sinkt auch die Haftreibung da die Reifen nicht mehr so stark auf den Boden gepresst werden.

Aber das alle drei Fahrzeuge scheinbar gleich schnell durch die Kurve kommen kann nicht sein. Der Mondeo sollte eher aus der Kurve rutschen als der BRZ und er 1er.
Warum tut er es rein rechnerisch nicht?
Die Antwort ist im Reifen zu suchen.
Der Reifen lebt von seiner Radlast. Ein Reifen der keinen Kontakt zum Boden hat, kann auch keine Kräfte übertragen.
Ein Reifen der nur sehr geringen Kontakt zum Boden hat kann auch nur sehr geringe Kräfte übertragen.
Aber ein Reifen der zu stark auf den Boden gedrückt wird kann auch keine höheren Kräfte übertragen als ein Reifen der mit der optimalen Radlast auf den Boden gedrückt wird.
Mit diesem Hintergrundwissen lassen sich die Radlastergebnisse ganz neu deuten.
Meine drei Beispiel Fahrzeuge welche alle mit 94 km/h durch die Kurve fahren, haben zum Teil sehr unterschiedliche Radlasten.
Der Mondeo hat so auf dem Kurvenäußeren Rad über 650 kg. Gemessen an der Ruhelage über 200 kg mehr, welche nun beim Kurveninnern Rad fehlen. Hier sind es nur noch knapp 170 kg. Das eine ist also „zu viel“ das andere „ zu wenig“. Beide Reifen haben längst ihren Komfortbereich verlassen. Der eine kann nicht mehr richtig haften weil er überlastet ist, der andere weil er zu weit entlastet wurde. Das Verhältnis beträgt 79 zu 21 %.
Beim BRZ und 1er sieht es besser aus. Beide belasten das Kurven innere Rad mehr und so muss das Kurvenäußere Rad nur noch rund 590 kg beziehungsweise rund 420 kg stemmen.
Natürlich sind diese Daten keine absolut Ergebnisse sondern nur das Ergebnis meiner Schätzungen, aber deutlich wird dass ein tiefer Schwerpunkt besser ist und man sich in einem gewisses Gewichtsbereich bewegen sollte, auf allen Rädern, um diese richtig arbeiten zu lassen.

Fahrwerkskomponenten wie Stabilisatoren, steife Federn oder straffe Stoßdämpfer haben keine Auswirkung auf den Gewichtstransfer zwischen den Rädern einer Achse. Die Fliehkraft entsteht trotzdem. Nur kann damit gegen die Auswirkung der Fliehkraft wirksam vorgegangen werden. Eine übermäßige Fahrzeugneigung kann durch die Federn und den Stabilisator verringert werden und so kann man auch sicherstellen das die Radstellung auf der Straßenoberfläche optimal bleibt.

Im Anhang der Überblick über die Kräfte und deren Wirkrichtung.
In grau der Motorblock und in rot der angenommene Massenschwerpunkt. In blau die zum Kurvenäußeren drängende Zentrifugalkraft, oder Fliehkraft und in grün die Zentripetalkraft welche die Reifen aufbringen und dagegen halten. Die Kraftpfeile sind prozentual genauso lang wie sie Kräfte im System aufbringen. Der Maßstab in dem die Fahrzeuge abgebildet sind, ist etwa gleich.

_________________



Haftreibung & Radlast.jpg
 Beschreibung:
Drei Autos, eine Kurve und die daraus resultierende Radlastveränderung.
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Haftreibung & Radlast.jpg


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BeitragVerfasst am: 25.02.2018 18:25    Titel: Was bringt eine kurze Getriebeübersetzung? Antworten mit Zitat

Auf den Rallyepisten, auf den Rennstrecken und scheinbar auch auf der Straße, gibt es die unumstößliche Regel: „Umso kürzer das Getriebe, umso schneller die Beschleunigung!“
Und so jagen die Formel 1 Autos, sowie die Rallyeboliden, von Kurve zu Kurve immer wieder durch die Gänge.

Wenn es so ist, dann muss es sich auch rechnerisch beweisen lassen.
Diesmal dient ein Fiesta Mk7 Sport S mit dem 1.6Ti VCT mit 134 PS und 160 Nm als rechnerisches Beispiel. Zu prüfen ist wie schnell beschleunigt das Fahrzeug mit original Getriebe und wie schnell mit einer kürzeren Übersetzung.

Die Daten zur Getriebeübersetzung und ein Leistungsdiagram mit Drehmomentkurve sind schnell gefunden, würden zusammen aber nur ein inkorrektes Bild liefern. So wie im Diagramm Zugkrafthyperbel dargestellt. Wenn man sich das ganze anschaut sieht man zwar das das die kürzeren Gänge sich auswirkt, nicht nur in der Endgeschwindigkeit der Gänge, sondern auch die Kraft am Rad steigt, aber eine wirkliche Aussage macht das ganze nicht.
Vollständig währe das ganze nur abgebildet wenn man eine Zeit hätte von 0 auf eine bestimmte Geschwindigkeit.
Um die Beschleunigung auszurechnen müsste man die Fahrwiderstände auch noch bestimmen und von den Vortriebskräften abziehen. Dafür braucht man nur noch das Gewicht und den Luftwiderstand, cw-Wert mit der Stirnfläche vom Fahrzeug.

Zusammen mit dem Drehmomentkurve sind dies die Ausgangsdaten:
cw: 0,332
Stirnfläche 2,09 m²
cw x Fläche: 0,693

Getriebedaten
1. Gang 3,583
2. Gang 2,038
3. Gang 1,414
4. Gang 1,108
5. Gang 0,878
Differential 3,824

Gewicht: 1045 kg (3-Türer)

Vergleichsdaten von Ford
Höchstgeschwindigkeit: 195 km/h
Beschleunigungszeit von 0 auf 100 km/h: 8,7 Sekunden

Die Fahrwiderstände: Rollwiderstand und Luftwiderstand zu ermitteln ist nicht schwer.
Der Rollwiderstand liegt bei ungefähr 146,3 N und der Luftwiderstand, da er sich stetig bei steigender Geschwindigkeit verändert, wird mit in die Formel zur Antriebskraft integriert.

Hier aber Trotzdem ein paar Werte für den Fiesta Mk7:
Geschwindigkeit Widerstand
    20 km/h 13 N
    40 km/h 55 N
    60 km/h 124 N
    80 km/h 221 N
    100 km/h 345 N
    120 km/h 497 N
    140 km/h 677 N
    160 km/h 884 N
    180 km/h 1119 N
    195 km/h 1313 N
    200 km/h 1381 N
    220 km/h 1671 N
Mit dem Wissen im Hinterkopf das die Antriebskraft in den höheren und länger übersetzten Gängen immer geringer wird sind die 1000 N Luftwiderstand bei kurz unter 180 km/h dann doch schon eine gewaltige Kraft. So bleiben hier gerade noch 650 N/m Vortriebskraft übrig. Das ist aber immer noch genug um weiter zu Beschleunigen, siehe Endgeschwindigkeit 193 km/h laut Ford.

Um ein Ergebnis zu bekommen was man auch vergleichen kann, suche ich mir eine Geschwindigkeit auf die Beschleunigt werden soll.
Dazu einmal die Endgeschwindigkeiten der einzelnen Gänge vom Fiesta Mk7 Sport:
    1. Gang: 54 km/h
    2. Gang: 95 km/h
    3. Gang: 136 km/h
    4. Gang: 174 km/h
    5. Gang: 220 km/h
    Jeweils bei 6700 U/min
Nun würde es kein Sinn machen die Beschleunigungszeit von 0 auf 220 km/h bestimmen zu wollen, da der Fiesta mit diesem Motor diese Geschwindigkeit nie erreihen würde, nur maximal 193 km/h, laut Ford. Auch würde er mit einer kürzen Übersetzung diese Geschwindigkeit nicht mehr erreichen können.
Deswegen wähle ich vom originalen Getriebe den ausgedrehten 4. Gang, mit seinen 174 km/h, als Endwert der Berechnung und Beschleunigung, auch wenn der Serien Fiesta Sport noch mehr könnte.
Ziel soll es sein eine kürze Übersetzung zu finden welche bei Serien Leistung des Motors hier 6700 U/min im 5. Gang erreicht. Und so entsprechend genau ein Gang „kürzer“ ist als das Seriengetriebe.
Dabei passe ich nicht die einzelnen Gänge an, sondern nur das Differential und reduziere rein rechnerisch und nur in der Theorie die Übersetzung von 3,824 auf 4,825.

Als Ergebnis der kompletten Berechnung erhalte ich wieder ein paar Zahlen welche sich anschaulich im Diagram „Beschleunigung nach Abzug der Widerstände“ darstellen lassen.
Das Diagramm im Anhang zeigt über das Drehzahlband in welchem Gang wie stark bescheunigt werden kann.
Auffällig ist das der 4. beim Serien Getriebe, lila Linie, und der 5. Gang vom kurzem Getriebe, rote Linie, exakt übereinander liegen, was auch der gleiche Werte von der durchschnittlich Beschleunigung a 1,10 m/s² wieder gibt.
Das die Übersetzung der beiden Gänge sehr nahe beieinander liegt muss das so sein, denn die Endgeschwindigkeit der beiden Gänge ist die Selbe.

So viel zur Berechnung – nun zur Interpretation der Ergebnisse.
Der 1,6er mit Seriengetriebe, aber auch mit kürzerer Übersetzung, wird immer bis in den Drehzahlbegrenzer hinein gedreht. Beim ersten Gang, logischer weise wird natürlich mit einer recht geringen Drehzahl gestartet, aber schon der zweite Gang wird erst ab 3800 U/Min, genutzt und die Nachfolgenden höheren Gänge erst ab 4600 und 5300 U/min.
Bei der kürzeren Übersetzung ist das nicht anders, die Schaltdrehzahlen bleiben gleich.
Die Unterschiede im Differential wirken sich aber so aus das der Serien 4. und der kürze 5. gleich sind was die Gesamtübersetzung angeht.
Gleiche Gesamtübersetzungen bewirken gleiche Geschwindigkeiten und somit wiederum auch gleiche Fahrtwiderstände, wie weiter oben schon fest gestellt.

Hier das Ergebnis der errechneten Beschleunigung von 0 auf 174 km/h
Serien Getriebe: 1-4 Gang 20,6 Sekunden
kürzeres Getriebe: 1-5 Gang 19,9 Sekunden
Somit macht rein rechnerisch das kürzere Getriebe das Auto 0,7 Sekunden schneller auf 174 km/h.
Die kompletten Ergebnisse als Zahlenkolonne:
Durchschnittliche Beschleunigung / Gang Endgeschwindigkeit / Fahrtzeit
    Serien Getriebe:
    1. Gang a = 6,42 m/s² / vmax = 54 km/h / t = 2,3 Sekunden
    2. Gang a = 3,56 m/s² / vmax = 95 km/h / t = 3,2 Sekunden
    3: Gang a =2 ,08 m/s² / vmax =136 km/h / t = 5,6 Sekunden
    4. Gang a= 1,10 m/s² / vmax = 174 km/h / t = 9,5 Sekunden
    Gesamt a = 3,29 m/s² / t = 20,6 Sekunden
    Kurzes Getriebe:
    1. Gang a = 8,16 m/s² / vmax = 43 km/h / t =1,5 Sekunden
    2. Gang a= 4,65 m/s² / vmax =75 km/h / t =1,9 Sekunden
    3. Gang a =2,95 m/s² / vmax =108 km/h / t =3,1 Sekunden
    4. Gang a = 1,94 m/s² / vmax =138 km/h / t = 4,3 Sekunden
    5. Gang a = 1,10 m/s² / vmax =174 km/h / t =9,1 Sekunden
    Gesamt a = 3,76 m/s² / t =19,9 Sekunden
Wenn man die beiden 1. Gänge vergleicht fällt auf das obwohl beide ab 1800 U/min berechnet wurden sie nur sehr kurz gefahren werden.
Die Kräfte am Rad sind dabei bei 7500, beziehungsweise 9500 Nm. Es stellt sich die Frage ob diese Kräfte vom 195er Reifen überhaupt übertragen werden können, oder ob diese rein theoretischen Zahlen nicht realitätsnah sind.
Die zweiten und dritten Gänge unterscheiden sich auch sehr stark, dabei fällt auf das beim kurzen Getriebe auch hier wieder sehr schnell in den nächst höheren Gang geschaltet werden muss. Erst der 5. Gang, beziehungsweise 4. Gang beim Seriengetriebe, mit dem die Endgeschwindigkeit erreicht wird, liegen wieder sehr nahe beieinander.
Die 0,4 Sekunden die hier noch an Unterschied erkennbar sind, liegen in der etwas höheren Geschwindigkeit bei der kurzen Übersetzung am Ende vom 4. Gang.

Alles in allem muss man sagen das der Versuch die Beschleunigungsverbesserung über ein Differentialwechsel zu erreichen kein ideale Lösung ist.
Ein Getriebe bei dem der 1. Gang gleich, beziehungsweise die ersten Gänge so gar länger Übersetzt werden würden, würde besser funktionieren, da durchdrehende Räder so vermieden, oder vermindert werden könnten. Die oberen Gänge sind es welche dann kürzer beziehungsweise deutlich kürzer ausfallen sollten.

Trotzdem gibt es eine Begrenzung welche nicht überwunden werden kann – das Verfügbare Drehmoment stellt in Verbindung mit der Übersetzung die Grenze dar.
Und so kann man ganz klar erkennen das sich eine Trendlinie im Diagramm anzeichnen lässt.
Über alle Gänge gesehen bildet diese eine Kurve, im Diagramm in orange gekennzeichnet, welche bei höherer Geschwindigkeit sich immer näher der X-Achse angleicht.
Am oberen Ende der Y-Achse geschieht das zwar auch aber in dieser Richtung die Kräfte anzuheben durch eine kürzere Übersetzung kann unter Umständen nicht mehr umgesetzt werden.

Somit kann man als Schluss aus dieser Berechnung ziehen das es durchaus lohnen kann eine kürzeres Getriebe zu verbauen, aber unter umständen leidet die Fahrbarkeit in niedrigen Geschwindigkeiten und die Höchstgeschwindigkeit wird unnötig reduziert.
Um ein Auto schneller beschleunigen zu lassen bringt es immer mehr in höhere Drehzahlen zu investieren. Zum einem durch anheben des Drehzahlbegrenzers zum anderen durch das Anheben der Leistung im oberen Drehzahlbereich.
Als Resultat dieser Maßnahmen kann es aber auch wieder nötig werden ein kürze Getriebeübersetzung zu verbauen da man unter umständen hier wieder Kraft bei den höhern Geschwindigkeiten verschenkt.

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Leistungs-Drehmomentdiagramm.PNG
 Beschreibung:
Leistungs und Drehmomentkurve von einem Fiesta Mk7 Sport 1.6 16V Ti-VCT.
Leistung in PS als rote Linie dargestellt,
Drehmoment in Nm als schwarze Linie.
 Dateigröße:  27.9 KB
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Leistungs-Drehmomentdiagramm.PNG



Zugrkrafthyperbel.PNG
 Beschreibung:
Kurze Übersetzung = mehr Kraft am Rad.
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Zugrkrafthyperbel.PNG



Beschleunigungs-Geschwindigkeits Diagramm.PNG
 Beschreibung:
Kürzere Übersetzung = stärke Beschleunigung, aber nie mehr als die maximale Beschleunigung
 Dateigröße:  43.25 KB
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Beschleunigungs-Geschwindigkeits Diagramm.PNG


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BeitragVerfasst am: 19.01.2022 12:19    Titel: Gewichtserleichterung - ein kleiner Überblick Antworten mit Zitat

Um alles was man nicht mit sich herum schleppt, muss man sich auch nicht kümmern.
Dies könnte eine Lebensweißheit sein welche Verzicht und maßvollen Konsum in den Mittelpunkt stellt, ist aber genauso Quintessence jeder schnellen und dynamischen Bewegung.
Denn nicht ohne Grund kann eine Fliege in der Luft Hackenschlagen und ein Nashorn eben nicht.

Selbst die leistungsstärksten Autos werden oftmals problemlos von Motorrädern oder eben sehr leichten Autos beim Spurt auf die 100 km/h Marke geschlagen. Und das obwohl Motorräder mit nur einem Rad angetrieben werden.

Drum sollte es immer darum gehen, wenn man schnell, effizient und auch gerne mal flink um Kurven will, das Gewicht vom Gefährt gering zu halten. Das ein aufgeräumter Innenraum nicht nur gut aussieht, sondern auch die Kleinigkeiten des Alltags, welche man völlig Sinnlos durch die Gegend fährt, nicht im Fahrzeug sein müssen, versteht sich dabei von selbst.
Aber ein Auto darüber hinaus leichter zu machen wird dann schon schwer.
Ein Ersatzrad, welches die meisten modernen Autos nicht ohne Grund nicht mehr im Kofferraum haben, sondern eine kleine Pumpe, ist schon von den Herstellern als Möglichkeit entdeckt worden die Fahrzeuge leichter zu machen. Aber prinzipiell könnte man auch auf die Pumpe verzichten, denn bei einem schwerwiegenden Reifen defekt bringt die einem auch nichts mehr. Darüber hinaus könnte man auch auf den Großteil der Inneneinrichtung und der verschiedenen kleinen und großen Verkleidungen verzichten. Aus Erfahrung kann ich sagen das ein Auto ohne Rücksitzbank, Beifahrersitz und Reserverad, sowie Bordwerkzeug trotzdem noch voll alltagstauglich sein kann, nur muss man sich damit abfinden öfter mal alleine unterwegs zu sein.

Aber ab einem bestimmten Punkt kann man entweder nichts mehr aus dem Fahrzeug entfernen, weil man die Teile braucht, oder eben nicht drauf verzichten kann. Wie zum Beispiel auf den Sicherheitsgurt oder den Reifen hinten links.
Ab diesem Punkt muss man beginnen Teile auszutauschen durch leichtere, oder vorhandene Teile zu erleichtern.

Besonders bei rotierenden Teilen wie Rädern und Schwungscheiben ist das Einsparpotential enorm. Zum Beispiel gibt es leichte und schwere Felgen.
Das eine 18“ Felge schwerer sein muss als eine 15“ Felge liegt auf der Hand, aber von wie viel Gewicht spricht man hier?
Am Beispiel eine Sparco Assetto Gara Felge von OZ kann man dieses deutlich erkennen. Diese Felge gibt es im passenden Fiesta Lochkreis 4x108 in 18, aber auch 15 Zoll
In 7,5 x 18 Zoll wiegt dieses Rad 9,1 kg,
in 6,5 x 15 Zoll nur noch 6,9 kg. Das sind 2,1 kg pro Rad und über 8 kg auf das gesamte Fahrzeug gesehen. Verglichen mit einem Ford Mondeo, auch Lochkreis 4x108, Stahlfelge macht hier der Begriff Leichtmetallfelge auch wirklich Sinn, denn die Stahlfelge in 15“ wiegt 9,5 kg und das obwohl sie mit 6“ Breite die schmalste ist in diesem Vergleich.
Aber diese leichte Felge kostet entsprechend.
Während man den Stahlfelgensatz schon für deutlich unter 200 €uro bekommt muss man für die 15 Zöller aus Leichtmetall über 500 Euro ausgeben und über 900 Euro für die 18ner.
Sicherlich gibt es auch andere Räder günstiger, aber sind diese dann auch leichter?

Man erkennt also: Wenn man Gewicht sparen will, dann kann das auch Geld kosten, beziehungsweise sogar viel Geld.

Noch ein Beispiel. Ohne Autobatterie kommt man nicht weit und das Anlassen wird auch zur Qual, deswegen ist ein kompletter verzicht darauf nicht Möglich.
Eine „normale“ 45 Ah Blei-Batterie, ich hatte zufällig gerade eine herum stehen, wiegt geladen 10,5 kg. Eine kurze Recherche zeigt das vergleichbare Batterien in etwa alle so schwer sind.
Eine 12V 30 Ah Motorradbatterie spart man locker um 3 kg ein, da diese um 7,5 kg schwer sind. Wobei es aber auch hier schwere und leichtere gibt.
Der Preis ist in etwa der gleiche und bewegt sich um 50 Euro
Aber es geht noch leichter, mit unter 1,4 kg ist die 23 Ah Batterie der Firma Liteblox so ziemlich das Leichteste was man im Bereich Autobatterie kaufen könnte. Aber mit fast 800 EUR Kaufpreis sind die gesparten 9 kg gegenüber dem Standartakku teuer erkauft.
Mit fast 90 €uro pro Kilogramm Gewichtsersparnis.

https://www.liteblox.de/shop/liteblox-lb13xx-gen4-leichte-batterie-fuer-performance-und-motorsport/

Hingegen könnte man auch mit einer Säge oder Bohrmaschine und einigen anderen Werkzeugen auf sein Auto losgehen. So könnte man Gewicht einsparen ohne Unsummen zu investieren.
Nur Fragt sich wo?

Die Feststellung: „bei allem was sich dreht“ gilt ganz und besonders für Motorteile.
Denn gerade hier spielt jedes Gramm eine noch höhere Rolle, denn jedes Mal wenn man durch das Drehzahlband hindurch dreht, lädt man die Schwungscheibe mit Energie auf, welche nach dem nächsten Schaltvorgang schon wieder verloren geht, wenn man in den nächst höheren Gang schaltet und dabei wieder einiges an Drehzahl verliert.
Die Schwungscheibe zu erleichtern ist eher was für Menschen die eine Drehbank, Fräsmaschine und eine Feinwuchtanlage zur Verfügung haben, als für den stolzen Besitzer einer groben Metallfeile.
Trotzdem kann auch dieser sich zu schaffen machen an allerlei Teilen.
Denn es dreht sich noch mehr im Motorraum und es gibt auch Teile an die man deutlich leichter heran kommt. Wie zum Beispiel der Riementrieb für Lichtmaschine, Wasserpumpe und weiteren Nebenaggregaten.
Auch diese Teilen drehen sich mit zum Teile deutlich höheren Drehzahlen und müssen auch immer wieder beschleunig werden. Sowohl in Fahrtrichtung als auch in rotation.

Ich habe es ausprobiert und an meiner Riemenscheibe für den 1.1/1.3 er Motor versucht ein wenig Gewicht einzusparen. Und das ist auch gelungen. Schon nach nur wenigen Stunden Arbeit waren hier 63 g ausgebohrt und weg gefeilt.
Das gleiche habe ich auch bei der Riemenscheibe für die Wasserpumpe gemacht und hier auch noch mal ein paar Gramm holen können.
Es geht also doch das man relativ günstig, nämlich ohne Geldeinsatz, und ohne teures Werkzeug, nur mit einer Handbohrmaschine und verschiedenen Feilen, Gewicht einsparen kann.

So gesehen könnte man auch auf seine Bremsscheiben los gehen und die Karosserie zerschneiden und zersägen, aber jede Gewichtserleichterung stellt auch immer eine Schwächung des Materials dar. Gerade bei den Bremsscheiben spielt auch die Masse eine große Rolle, denn sie hilft dem Überhitzen entgehen zu wirken, denn jedes Gramm was man mehr erwärmen muss hält die Bremse länger kühler.

Aber dem einfallsreichen Schrauber sind moderne Materialien genauso bekannt wie das gute alte Stahlblech aus welchem sein Auto gebaut ist.
Neben Aluminium und Glasfaser ist Karbon das wohl leichteste Material was es gibt, heißt es.
Aber genau das sollte man prüfen, bevor man sein Dach heraus getrennt hat und es wild entschlossen ersetzen will durch eine Verbundfaserplatte.
Also heiß es Stahl vs. Alu vs. Titan vs. GFK vs. CFK

Die Dichte macht das Gewicht und am leichtesten sind CFK und GFK mit rund 2,0 g/cm³
Drum kann Alu und Titan nur schlechter sein. Aber mit 2,66 g/cm³ ist Alu gar nicht so viel schwerer als die Kunststoffe und Titan mit 4,45 g/cm³ ist immer noch nur halb so schwer wie Stahl, welches mit 7,9 g/cm³ wiegt.

Aber halten muss es auch. Und wenn man Gerüchten glaubt, dann ist CFK so ziemlich die beste Mischung aus Haltbarkeit und Gewicht.

Stahl S235; Preis 1000x800x3 mm 21 €uro; Zugfestigkeit Re 235 MPa; Dichte 7,9 g/cm³

Alu AlMg4,5Mn0,7 (5083): Preis 1000x500x3 mm 34 €uro; Zugfestigkeit Rp 0,2 125 MPa; Dichte 2,66 g/cm³

Titan 6al-4v Grade 5; Preis 1000x500x3 mm 373 €uro; Zugfestigkeit Re 830-560 Mpa; Dichte 4,45 g/cm³

GFK Hgw 2372.1; Preis 1000x500x3 mm 65 €uro; Zugfestigkeit Sb230 Mpa; Dichte 2,0 g/cm³

CFK 1000x500x3 mm; Preis 293 €uro, Zugfestigkeit Re 900 Mpa; Dichte 2,0 g/cm³

Nun könnte man die verschiedenen Werkstoffe einordnen, vergleichen und in ihren Eigenschaften gegenüberstellen, letztendlich zählt aber nur die Anwendung.
Für ein Dach aus einem CFK Werkstoff könnte das Gewicht sprechen, aber es in die gewünschte Form zu bringen ist für jemand der zum ersten Mal Faser – verstärkte – Kunststoffe verarbeitet praktisch unmöglich.
Drum stellt sich eher die Frage wo setze ich ein Aluminium Blech, beziehungsweise wo tausche ich ein Stahlblech aus. Und allein die Frage Sinnvoll zu beantworten fällt schon schwer. Aber bei jedem Umbau, sollte man sich Fragen: Könnte dieser Halter, diese Stange oder Blech nicht auch aus einem anderem Material sein?
Bei Schrauben gestaltet sich das ganze schon viel einfacher.
Zum Vergleich noch mal die Gewichtsersparnis von Stahl zu Titan und Aluminium:
Titan ist rund 44 % leichter als Stahl und Aluminium rund 66 % leichter als Stahl.
Schrauben, davon sind einige an jedem Fiesta verbaut, lassen sich meist ganz einfach austauschen – die gammelige Stahl Schraube heraus gedreht und gegen eine aus Titan oder Aluminium ersetzt.
Was so einfach klingt ist in der Realität vielleicht doch nicht so leicht umsetzbar.
Hier einmal drei Beispiele wo es möglich sein könnte.
Die Kupplung vom Fiesta Mk3 wird mit 6 Schrauben im Format M8x16 auf der Schwungscheibe gehalten. Nach einer kurzen online Suche kann man Titan Schrauben in der Güte Grade 2 für rund 2,70 €uro finden, bei 6 Stück plus Versand sind das dann 20 €uro.
Aber zu beachten ist das Grade 2 nur eine Zugfestigkeit von ungefähr 4.6 aufweißt und damit für diese Anwendung ungeeignet ist. Es muss schon Grade 5 sein um an die 8.8 heran zu kommen. Entsprechend sind die Schrauben doch noch etwas teurer. Grade 5 Titan Schrauben in M8x16 bekommt man auch aber unter 3 €uro pro Stück
Also gilt beim Austausch von Schrauben und Muttern ganz besonders darauf zu achten das die Schrauben entsprechend der Anwendung und dazugehörigen Kräfte passen.
Noch ein schönes Beispiel ist die Getriebedeckel vom IB5 Getriebe.
Dieser ist mit 10 Stück DIN 6921 M6x12 Schrauben am Aluminium-Magnesium-Guss-Gehäuse befestigt.
Die Anzahl der Schrauben kommt deswegen zu Stande um eine gleichmäßige Flächenpressung vom Deckel auf der Dichtung zu erzeugen. Dabei sind die Kräfte aber nicht besonders hoch. Entsprechend könnte man hier Titan Grade 2 Schrauben verwenden, oder noch mehr Gewicht sparen mit Aluminium Schrauben.
Aber Aluminium Schrauben in DIN 6921 zu finden fällt dann doch recht schwer. Aber speziell im Bereich vom Fahrradzubehör kann man dann doch fündig werden. Das sind dann zwar keine Außensechskantschrauben, aber gegen eine Innensechskantschrauben, auch Inbus genannt, spricht an dieser Stelle nichts. Diese Schrauben sind auch für rund 1 bis 2 €uro das Stück zu haben, inklusive Versand.
Entsprechend ist die nächste Feststellung das man bei der DIN, dem Schraubenaussehen und dem Antrieb, also Innen- oder Außen- Sechskant flexibel sein muss, sonst bekommt man unter Umständen keine passende Schrauben.
Ein weiteres schönes Beispiel könnte auch die Klemmschraube am Lenkschwenklager, hin zum Federbein/Stoßdämpfer, sein. Diese M12x45 Schraube ist original in Qualität 8.8 verbaut und könnte deswegen problemlos gegen eine Titan Grade 5 Schraube ausgetauscht werden.
Damit würde man die ungefederten Massen verringern und eine weniger Rost anfällige Schraube würde auch auf Dauer leichter zu lösen sein. Aber mit einem Preis von ungefähr 8 bis 10 €uro pro Schraube währe diese Gewichtsersparnis teuer erkauft.

Insofern zeigt sich ganz speziell beim Austausch von Schrauben das dies mit eine der teuersten und schwierigsten Versuche ist ein paar Gramm Gewicht an einem PKW zu sparen.
Das Verhältnis kosten zu Gewichtersparnis liegt hier bei weiten nicht bei den im allgemeinen bekannten 1 kg für 100 €uro, sondern weit aus höher, beziehungsweise teurer.

Wer trotzdem am Austausch von Schrauben gefallen gefunden hat, der kann folgende Einkaufsliste für den Fiesta Mk3 abarbeiten:

Kupplungsverschraubung auf der Schwungscheibe M8x16, 6 Stk.
5. Gang Deckel am IB5 Getriebe M6x12, 10 Stk.
Schwingungsdämpfer auf Antriebswelle Beifahrerseite M6x30, 2 Stk.
Federbein Klemmschraube Lenkschwenklager M12x45, 2 Stk.
Vorderachsstabilisator Halteschelle auf Querlenkerhalter M8x25, 4 Stk.
Hinterachsstabilisator Halteschelle an Achse M10x20, 2Stk.
Hinterachshaltebock an Karosserie M10x25, 8Stk.
Hinterachsstoßdämpfer Verschraubung oben M10x50, 2Stk.
Wischerarm Klemmmutter auf Mäuselverzahnung M8, 3 Stk.
Anlasserverschraubung M10x45 3 Stk.
HCS Ölwannenverschraubung M6x14, 18 Stk.
Zetec-E Ölwannenverschraubung M8x25, 10 Stk.
HCS Ölpumpe am Motor M8x22, 3 Stk.
Abdeckblech mechanische Benzinpumpe HCS M8x25 2 Stk.
Lenkung an Karosserie M12x85, 1 Stk.
Schaltgehäuse an Karosserie M6x20, 3 Stk., Mutter M6 3 Stk.
Schaltstabilisator am Getriebe M12x80, 1 Stk.
Schaltstabilisator an Schaltung M6x40, 2 Stk., Mutter M6 2 Stk.
Handbremse an Karosserie M8x20, 2 Stk.
Türfangband an Karosserie Mutter M5, 2Stk pro Tür
Türfangband an Tür M8x20, 1 Stk pro Tür
Seitenscheibe an Halter M6x10, 2Stk pro Scheibe
Motorhabe an Scharnier M6x16, 4 Stk.

Und nicht zu vergessen es gibt auch Unterlegscheiben aus Titan.

Alle Maße laut Katalog, ohne Anspruch auf Vollständigkeit und Richtigkeit.

Radmuttern aus ALU vs Stahl

Bestimmt sind dem einen oder anderen auch schon beim durchblättern von Motorsport Katalogen die Radmuttern aus Aluminium aufgefallen.
Diese gibt es in verschiedenen Ausführungen, also mit Unterschiedlichen Durchmesser, Gewindesteigungen und Bundformen.

Ein Angebot habe ich gefunden mit allen Angaben, sogar dem Gewicht.
Dazu eine kleine Tabelle:
Alu Radmutter 16,5 g
Original Radmutter für Ford Stahlfelge 21,2 g
Original Radmutter für Ford Leichtmetallfelge, offene Form, 50,3 g
Alle Gewichtsangaben verstehen sich pro Stück. Die original Radmuttern habe ich selbst nachgewogen.

Mit dem Gewicht von 16,5 g stellt die Alu Radmutter hier die leichteste der dreien dar.
Nicht nur das die ohnehin kleine Stahlfelgen Mutter immer noch schwerer ist, hier hätte ich mich verschätzt, gerade die Mutter für die Leichtmetallfelgen ist erheblich schwerer.
Bei einem Fahrzeug mit 16 Radmuttern macht das ein Einsparpotential aus von 75,2 g gegenüber den Stahlradmuttern und 540,8 g gegenüber den Ford original Radmuttern für Leichtmetallfelgen. Ein halbes Kilo ist durchaus eine Überlegung wert.
Bei Fahrzeugen mit 20 Radmuttern sind es sogar 94 und 676 g gegenüber den originalen Muttern.
Einen Hacken hat das ganze wieder. Zum einen den Preis. 16 leichte Alumuttern kosten über 127 €uro, für 20 Stück muss man fast 160 €uro aufbringen bei einem Stückpreis von 7,95 €uro. Sicherlich ist dieses Gewicht genau an der richtigen Stelle gespart, also bei den ungefederten Massen und sogar noch bei den rotierenden, aber 160 €uro ist viel Geld für 676 gesparte Gramm. Das entspricht über 236 €uro pro gesparten Kilo und ist damit weit entfernt vom groben Richtwert von 100 €uro / kg.
Aber ein kleiner Preisvergleich hat gezeigt das es auch noch andere Anbieter und Hersteller gibt, als den von mir vorgestellten. Insofern ist es durchaus machbar diese Umbaumöglichkeit für eine geringere Summe umzusetzen, wenn man den Festigkeitseigenschaften der Radmuttern glaubt.
Man erkennt einmal mehr das Gewichtersparnis eine ermessenes Frage ist und umso mehr eine des Geldbeutels.

Weiteres Potential zum Gewichtsparen kann man auch im Motor finden.
Wenn ein Nockenwellenwechsel ohnehin geplant ist, dann könnte man diese auch gleich noch überarbeiten. Nicht nur Motorsportaggregate, auch so manche „normale“ Straßenfahrzeuge haben schon ab Werk hohl gebohrte Nockenwellen. Warum dies nicht auch versuchen?
Wieder am Beispiel des 1.1/1.3 HCS CFI Motors, hier kann man unter umständen folgende Massen sparen:
Die original Ford Nockenwelle, welche hier schon seit vielen Jahren und Motorgenerationen, sowie Layouts, ihren Dienst macht ist aus einem relativ weichen Gussmaterial, was man durchaus mit einer Feile auch schon bearbeiten könnte.
So könnte man bedenkenlos den Excenter für die mechanisch angetriebene Kraftstoffpumpe, zwischen dritten und vierten Zylinder, mit ein wenig Geschick und Fleiß wegfeilen.
Einfacher währe es aber mit einer Drehmaschine. Diese hätte, wenn sie richtig ausgestattet ist, auch noch die Möglichkeit die Nockenwelle, wie bereits weiter oben beschrieben, hohl zu bohren.
Die Nockenwelle hat eine Länge von rund 40 cm, entsprechend, wenn man von beiden Seiten bohrt, benötigt man Bohrer mit einer Länge von mindestens 20 cm zuzüglich Spannlänge im Bohrfutter. Damit könnte man nun in die Mittenzentrierung am Ende Nockenwelle einstechen und bis zur Mitte von beiden Seiten aus bohren.
Offen bleibt die Frage welcher Durchmesser kann gebohrt werden und wie stark wird bei entsprechendem Bohrerdurchmesser die Welle geschwächt.

Wenn man einmal davon ausgeht das die Nockenwelle, nicht zu verwechseln mit dem Nocken auf der Welle, nicht am Äußersten Limit ihrer Materialeigenschaften betrieben wird hat man einen gewissen Spielraum. Üblicherweise kann man einmal annehmen das rund 25 % Sicherheitsaufschlag realistisch sind. Und das sind dann genau die 25 % die man auch an Gewicht heraus holen könnte. Dabei gilt es außerdem zu beachten wie so eine Nockenwelle funktioniert und was sie wie bewirken soll.
Der Antrieb erfolgt nur von einer Seite der Nockenwelle und die Drehkraft, das Torsionsmoment, muss von diesem Punkt aus bis an das andere Ende übertragen werden.
Dabei wird die Belastung immer geringer um so weiter man sich vom Antriebspunkt entfernt, bis hin zum letzen Lager. Nun könnte man rein rechnerisch versuchen die Kräfte auf die Nockenwelle abzuschätzen, dies würde aber nicht exakt sein, oder auch nur entfernt die realen Bedingen abbilden. Denn mitunter kann es sein das die Nockenwelle nicht nur in einem mehr oder weniger Konstanten Drehzahlbereich betrieben wird, sondern auch mit dynamischen Sprüngen belastet werden kann. Zum Beispiel beim schnellen Zurückschalten beim anbremsen auf eine Kurve. Hier kann es sein das die Nockenwelle schnell hochdrehen muss und damit auch sprunghaft, je nach Bedienung, die Drehzahl nach oben schnellt.
Wenn man also die Kräfte nicht ermitteln kann welche auf die Nockenwelle wirken, dann könnte man vielleicht die Kräfte abschätzen welche das Material der Nockenwelle maximal übertragen kann – das ist wiederum recht einfach möglich.
Die schwächste Stelle der Nockenwelle ist deren dünnster Durchmesser. Das ist das rund 24 mm Guss Vollmaterial aus dem der Grundkörper besteht. In Verbindung mit ein paar Formeln, den angenommen maximalen 150 N/mm² Belastungsgrenze und ein wenig Mathematik bekommt man raus das die Nockenwelle maximal rund 40 Nm übertragen kann ohne Schaden zu nehmen.
Wenn man sich nun derer 25 % Sicherheit entledigen möchte dann muss die Nockenwelle noch immer 30 Nm übertragen, da aber dies nicht über den Kern des Material passiert, sondern über den äußeren Durchmesser der Welle ist es nun kein Hexenwerk mehr die Welle gefahrlos zu erleichtern ohne die restlichen 75 % Antriebskraft anzugreifen.
Wiederum nach ein wenig Rechnerei bekommt man heraus das man mit einer 12 mm Bohrung der kompletten Welle derer zwar 25 % ihrer Querschnittsfläche nimmt, aber nur rund 6 % ihrer maximalen Drehsteifigkeit.
Wenn man dieses Spiel nun weiter treibt und die Welle noch weiter erleichtern möchte könnte man mit bis zu einem Ø 16 mm Bohrer durch die Welle fahren und immer noch über 80 % ihrer original Kraft erhalten. Natürlich nur rein rechnerisch.
Wenn man aber einen Motorschaden durch eine brechende Nockenwelle vermeiden möchte empfiehlt es sich nicht nur erst ein wenig die Werte abzuschätzen, sondern auch das ganze am Objekt zu prüfen. Also wer noch eine alte Nockenwelle hat, kann dies durchaus mit einem Drehmomentenschlüssel an einer erleichterten Welle testen.
Nach der Feststellung das die Kräfte zum „Ende“ der Nockenwelle immer geringer werden, könnte man nun auch so bohren das man erst zum Ende der Nockenwelle die größeren Durchmesser einsetzt.
Entsprechend vom Antrieb bis zur Mitte auf Durchmesser 12 mm aufbohren und vom Anderen ende bis zur Mitte auf Durchmesser 16 mm aufbohren. Somit könnte man auf ein Maximum an Gewichtsersparnis kommen bei gleichzeitig ausreichend hohen Reserven in der Nockenwelle.
Was bedeutet dies aber nun an Gewichtsersparnis?
Ausgehend von rund 1910 g Ausgangsmasse könnte man so rein rechnerisch rund 450 g, vielleicht auch ein wenig mehr, aus der Nockenwelle heraus holen. Vorausgesetzt man hat schon die Drehmaschine, denn mit einer Bohrmaschine und über 20 cm langen Bohrern würde ich nicht auf eine Nockenwelle los gehen, kann man hier recht günstig wieder Gewicht sparen. Denn die Bohrer kosten, je nach Qualität und Länge ab 30 €uro.
Das bedeutet das ein Kilo wieder um 70 €uro kosten würde. Aber die Bohrer kann man ja anschließend immer noch nutzen, entsprechend sind die Ausgaben für das Werkzeug nicht verloren, selbiges gilt auch für die Drehmaschine.
Das man an dieser Stelle so einfach so viel Gewicht sparen kann, rund 25 % im Verhältnis zur Ausgangsmasse, zeigt welches Potential hier ungenutzt bleibt. Dieses Freizulegen kommt dem Begriff des Tuning am nächsten.

Insgesamt bedeutet das nun folgende Gewichtersparnis am Motor und Antriebsstrang:

Schwungscheibe 1 - 2 kg, je nach Bearbeitung auch noch mehr.
Nockenwelle 0,45 kg
Riemenscheiben 0,08 kg
Summe = 1,5 bis 2,5 kg bei Kosten von 150 bis 250 €uro

Gewicht zu sparen durch Teile-tauschen hatte ich an dieser Stelle schon angesprochen, aber es gibt noch weitere Beispiele welche deutlich machen wo überall Gewicht versteckt ist.
Wenn man die Rücksitzbank und Rücksitzbanklehne aus dem Auto entfernt, wird sich recht schnell Ernüchterung einstellen bei der Erkenntnis das die Sitzfläche nur aus einem großen Schaumstoffformteil besteht welches mit Stoff umspannt wurde.
Das die Sitzfläche durch diese Art und Weise der Umsetzung recht leicht sein muss spürt man deutlich wenn man sie in Händen hält.
Anders ist das bei der Rücksitzbank lehne. Oftmals ist diese unterseitig mit einem Scharnier am Fahrzeug verschraubt und oben nur einseitig an der Karosserie arretiert.
Wenn die Lehne nun belastet wird, durch einen Passagier oder Ladung im Kofferraum, entstehen in der Lehne selbst Kräfte welche recht ungleichmäßig und unsymmetrisch in die Karosserie eingeleitet werden können. Drei Punkte der Befestigung reichen zwar aus, aber die müssen von einer recht steifen Konstruktion eingebracht werden, damit sich diese selbst, also die Lehne, nicht verwindet. Damit wird klar warum so eine Rücksitzbank lehne so massiv und so schwer ist, vor allem im Vergleich mit dem Sitzkissen.
Dieses Gewicht aus dem Fahrzeug zu entfernen hat zur Folge das 20 kg und mehr das Fahrzeug das verlassen.

Bei den Fahrer und Beifahrersitz ist das leider nicht so einfach möglich.
Sicherlich kann der Beifahrersitz Ersatzlos entfernt werden, nicht aber der Fahrersitz.
Der Fahrersitz ist von entscheidender Wichtigkeit beim Autofahren. Nicht nur soll er bei längeren Strecken weich und Komfortabel sein, nein er muss den Körper auch ergonomisch sinnvoll stützen, damit man nicht ermüdet beim Fahren, aber gleichzeitig soll er stabil genug sein um auch Kräfte übertragen zu können. Das Scharnier zwischen Sitzfläche und Lehne macht diese Aufgaben nicht einfacher.
Der Seriensitz, welcher in allen Auto üblicherweise verbaut ist, ist nicht für jeden Fahrer in der Lage diese Punkte alle Optimal zu erfüllen. Nicht nur unterschiedliche Größen und Gewichte der Fahrer, sondern auch die Anwendung und Nutzung vom Fahrzeug selbst variieren so stark das hier nur durch eine weite Kompromisslösung ein passender Sitz eingesetzt werden kann.
Das Ergebnis ist da meist ein weicher Sitz, ohne viel Seitenhalt welcher auch nicht optimal den Körper stützt und auch nicht ideal Einstellbar ist.
Nicht nur deswegen, sondern auch weil Motorsportsitze leichter sind, macht hier ein Wechsel Sinn. Motorsportsitze haben neben dem leichteren Gewicht aber auch den Vorteil der größeren Seitenführungskräfte und der höheren Stabilität in der Konstruktion selber.
Außerdem kann beim Einbau eine Position gewählt werden welche besser zum Fahrer passt.

Je nach Anwendung können Motorsportsitze, ohne Straßenzulassung, auch extrem leicht werden. Dieser aber eingetragen zu bekommen ist, so das sie auch im öffentlichen verkehr bewegt werden können ist aber nicht einfach. Wenn nicht sogar unmöglich.
Das kann zum einen am Material liegen. Zum Beispiel sind Sitze aus Faser verstärktem Kunststoff, wie GFK oder CFK ( Carbon oder Kevlar), oftmals nicht eintragungsfähig wenn zum Werkstoff oder Sitz selbst überhaupt keine Angaben vorliegen. Wie zum Beispiel eine Motorsportzulassung der FIA.
Zum anderen aber auch durch die Form vom Sitz. Zum Beispiel gibt es Sitze mit Kopfabstützungen welche einen Blick zu Seite erschweren und einen Schulterblick unmöglich machen.

Nun kann man sich bei der Ausführung vom Sitz streiten, was den besten Kompromiss für einen selbst darstellt, aber hinsichtlich Straßenzulassung hat man mit einem Sitz welcher über eine Neigungsverstellung aufweißt und von einem Markenhersteller ist meist weniger Probleme, als mit einer reinrassigen Sportschale. Auch ist zu beachten das so einen Schalensitz mit hohen Sitzwangen zum Teil nervt beim Ein und aussteigen, vor allem wenn man noch einen Käfig, oder Ähnliches im Auto hat.

Um einen Sitzumbau, mit gleichzeitiger Gewichtserleichterung, als Beispiel aufzuführen mache ich das an zwei Beispielsitzen fest.
Zum einem am Sportsitz R100+ von Sparco und zum anderen am allseits bekannten und beliebten Recaro Pole Position. Beide Eintragungsfähig.
Gewichtsmäßig sind bei Sitze gegenüber einem Seriensitz leichter, beziehungsweise sogar deutlich leichter. Der Standartsitz in einem Fiesta Mk3 wiegt rund 17 kg. Damit ist auch der Sportsitz eingeschossen, nicht aber der „Ohrensessel“ vom XR2i 16V oder aber die Ledersitzoption. Diese können Abweichen. Der Sparco Sitz wiegt laut Angabe vom Hersteller ca. 15,7 kg, ohne Sitzbefestigung, mit Kunstlederbezug. Der Recaro Pole Position ist sogar noch leider mit nur ca. 7 kg inklusive Sitzbefestigung.
Je nach dem wie der Sitz im Fahrzeug befestigt wird, kann es sein das man mit dem Sparo Sitz überhaupt kein Gewicht mehr spart gegenüber dem original. So würde man nur mehr Seitenhalt gewinnen und eine bessere Unterstützung vom Körper.
Hingegen kann man beim Recaro Gestühl einige Kilos herausholen, aber leider verliert man dabei auch einiges an Einstellmöglichkeiten, da Sitzfläche und Lehne starr miteinander verbunden sind.

Dieses Beispiel macht noch einmal deutlich wo man, auch unterwartet auf Gewicht stoßen kann, aber auch Gewicht verlieren könnte. Das beide Sitze relativ teuer sind mit 450 und 700 €uro mag dabei sogar noch ok sein, vor allem wenn man in Betracht zieht das man mit dem Recaro Sitz über 7 kg gespart werden können bei Steigerung vom Sitzvergnügen.

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BeitragVerfasst am: 19.01.2022 17:28    Titel: Antworten mit Zitat

Auch hier wieder meine allseits beliebten Anmerkungen zwinker
- LiFePo4 Akkus entsprechender Leistungsfähigkeit gibt es schon für weniger Geld. Dazu kommt die Tiefentladefähigkeit, 20Ah LiFePo4 entsprechen rund 40Ah Pb. Und Schnellladefähig sind sie auch.
- Gerade schwach gebogene Karosserieflächen lassen sich gut in GfK/CfK machen, denn da ist der Unterschied zwischen Positiv und Negativ vernachlässigbar.
- rotierende Teile sollten immer ausgewuchtet werden
- der Antrieb an der Nockenwelle dient auch als Schlüsselfläche, solle daher mit Bedacht bearbeitet werden
- was ist mit Scheiben? Piacryl u.ä.
- Bremsscheiben gibt es auch gelocht...
Beim Einsatz von Titan und Alu im Fahrwerk bitte die elektrochemische Spannungsreihe beachten!
- Alufelgen sind in der Regel schwerer als Stahl, erst mit Magnesium passiert richtig was
- "underpully" ist zwar keine Erleichterung im Gewicht, wohl aber für den Motor
- Schiebedach und Klima sind nachträglich schwer zu entfernen, spart aber viel Masse und beim Kauf Geld zwinker
- Domstreben und Käfige aus Alu können zwar leichter sein, aber Stahl verbiegt sich eher und tragen weiter, Alu (und der beliebte "hochfeste Stahl" sowie die Faserkunststoffe) reißen eher, ein Einsatz an diesen Stellen ist daher gut zu überlegen

Mehr fällt mir adhoc nicht ein, außerdem soll mein Beitrag kürzer bleiben als der vorherige zwinker

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