Einfluss von Spur und Sturz auf das Fahrverhalten u.a. Fahrwerksfragen

Für die Themensammlung ergänze ich hier die Antwort auf die Frage, wie sich Spur und Sturz bei Kurvenfahrt ändern und warum man das so auslegt:

Über die Geometrie der Federbeine, Lenker und Buchsen, gibt der Konstrukteur vor, was beim Einfedern passiert.

Dabei verändern sich an der Vorder- und Hinterachse die Werte für Spur und Sturz, wenn das Auto ein- oder ausfedert. Das ist aber eigentlich nur ein Nebeneffekt, denn der Hintergrund, dass man das so haben möchte, kommt eigentlich aus dem was man Wanklenken nennt.

Wanklenken heißt, dass ich eine Kurve fahre, dabei wankt das Auto und das wiederum bewirkt kurvenaußen eine Einfederung und kurveninnen eine Ausfederung. Genau dabei möchte man die kinematischen Änderungen an den Rädern so steuern, dass das Fahrverhalten optimiert wird.

In der klassischen (modernen) Auslegung, wie sie auch bei unserem MX-5 umgesetzt ist, passiert dabei das Folgende.

Generell: An beiden Achsen erhöht sich durch die Einfederung kurvenaußen der Sturz, was heißt, dass bei Kurvenfahrt größere Seitenkräfte übertragen werden können. Die Performance und Fahrsicherheit steigt.

An der Vorderachse:

Zusätzlich zur Sturzerhöhung wird die Vorspur beim Einfedern vorne kurvenaußen reduziert. D.h. praktisch, dass der Lenkeinschlag leicht zurück genommen wird, die Lenkung macht also leicht auf.

Das nimmt Dynamik aus der Lenkung, d.h. es kommt bei Kurvenfahrt etwas weniger Lenkwinkel am Rad an, als der Fahrer vorgibt und erhöht gleichzeitig die Fahrstabilität.

An der Hinterachse:

Hier passiert genau das Gegenteil von vorne, die Vorspur wird beim Einfedern kurvenaußen erhöht. Auch das reduziert die Dynamik beim Einlenken, macht den Vorgang harmonischer und das Auto fahrstabiler.

Unter dem Strich bewirkt das alles, dass der Kraftaufbau beim Einlenken gleichmäßiger und harmonischer abläuft, und Spur und Sturz an beiden Achsen so beeinflusst werden, dass die Räder bei Kurvenfahrt besser für den Querkraftaufbau stehen und je mehr Querkraft übertragen werden kann, je mehr Querbeschleunigung (= Wankwinkel) anliegt.

Das Auto kann also in der Kurve mehr Querkraft übertragen, als bei Geradeausfahrt (als rein theoretische Betrachtung).

Technisch hat das vor allen Dingen den Vorteil, dass ich bei Geradeausfahrt moderate Werte für Spur und Sturz fahre, die sich dann nur bei Kurvenfahrt, wenn ich es auch brauche, erhöhen. Das reduziert bei Geradeausfahrt unerwünscht Effekte, wie schlechten Geradeauslauf, erhöhten Reifenverschleiß, schlechtere Traktion und längere Bremswege, die ansonsten z.B. durch hohen Sturz verursacht werden können.

Zur konkreten Frage, ich muss vorne und hinten beim Sturz gegensinnig arbeiten (vorne weniger, hinten mehr Vorspur), weil nur so beides in die gleiche Richtung arbeitet und ich Giermoment und Gierbeschleunigung im Auto reduziere. Wenn ich gleichsinnig arbeiten würde, also quasi die Lenkung vorne auf und hinten aufmache, also an beiden Achsen weniger Vorspur gebe, würde ich das Auto agilisieren und instabiler machen.

So etwas hat es z.B. immer mal wieder bei Fahrzeugen mit Frontmotor und Frontantrieb gegeben und wurde/wird insbesondere im Rennsport gerne verwendet, um den Autos das Untersteuern abzugewöhnen.

Beim Fahrzeug mit Heckantrieb ist das in der Regel „too much“ und wird nur selten verwendet. Der NC hatte z.B. einen leichten Knick in der Kinematik, der direkt beim Einlenken die Vorspur an der Hinterachse leicht reduziert hat, was das Einlenken agiler und spontaner macht.

Beim ND war man dann bei Mazda aber wohl wieder der Meinung, dass die Grundauslegung so gut ist, dass die klassische kinematische Auslegung gewählt wurde.

Danke, für die Korrektur.

So pauschal kann ich das aber leider nicht stehen lassen. Ob die Vorderachse bei Kurvenfahrt, außen mehr Vor- oder Nachspur macht hängt nicht nur davon ab, ob die Lenkung vor, oder hinter der Achse montiert ist, sondern auch von der Höhe und Lage der Lenkung und des Spurstangenkopfes.

Ich kann also auch mit einer Lenkung vor der Vorderachse erreichen, dass sich die Lenkung bei Kurvenfahrt öffnet, z.B. wenn die Lenkung höher, als der Spurstangenkopf montiert ist.

Beim ND muss ich mich aber, nach Sichtung meines Autos, vermutlich wirklich korrigieren.

Bei meinem tiefergelegten Fahrzeug geht die Achse definitiv in Richtung mehr Vorspur am kurvenäußeren Rad.

Beim Serienfahrzeug sieht es für mich aber so aus, als wenn die Lenkung ggf. noch leicht in Nachspur geht.

Da die Spurstange beim ND fast waagerecht ist, macht die Vorderachse sowieso nur sehr wenig Spuränderung unter Einfederung.

Also nochmal vielen Dank für die Korrektur.

Jetzt wird es aber komisch . Ich bin super zufrieden mit meinem Fahrwerk und würde gar nicht auf die Idee kommen, das mit Stabis zu verschlechtern.

Mich stören zu steife Stabis schon in vielen Seriensetups.

Wanksteifigkeit ist für mich überhaupt kein Thema. Ich mag meine Autos beweglich.

Daher weiß ich auch nicht, was Du glaubst, was ich erreichen wollte und was ich nicht erreicht habe. Bitte nicht in meinem Namen spekulieren, sondern dann auch Klartext .

Du verwechselst mich aber nicht, oder?

Den Hinweis auf Serie und Tieferlegung hatte ich doch gegeben. Siehst Du da einen Widerspruch?

Genauso war es gemeint.

Bei meinem tiefergelegten Fahrzeug ist die Spurstange nahezu waagerecht (d.h. mehr Vorspur kurvenaußen, aber recht geringe Spuränderung).

Beim Serienfahrzeug müsste die Spurstange in Richtung Rad leicht nach unten geneigt sein (d.h. erst mehr Nachspur, bei sehr großer Querbeschleunigung dann über null Spuränderung auch in Richtung Vorspur).

So ähnlich ist es auch bei anderen Serienfahrzeugen mit der Lenkung vor der Vorderachse umgesetzt, das Radialgelenk am Spurstangenkopf ist tiefer als das Axialgelenk am Lenkgetriebe angeordnet, so dass unter Kurvenfahrt die Spur reduziert wird.

Und ganz am Ende sei mir noch eine Randbemerkung erlaubt. Die kinematische Stellung der Spurstange ist nur ein beteiligter Parameter. Die Elastokinematik spielt auch eine große Rolle. Üblicherweise ist der elastokinematische Einfluss sogar größer, als der rein kinematische.

D.h. ohne gemessene Spuränderungskurven können wir leider nur spekulieren, wie sich die Spur an der Vorderachse real verhält.

Um auf meinen oben zitierten Beitrag zurück zu kommen - klassisch versucht man elastokinematisch am kurvenäußeren Vorderrad eine Spurreduzierung unter Querbeschleunigung zu erreichen, da dadurch das Einlenken linearisiert und die Fahrsicherheit erhöht wird. Trotz der genannten kinematischen Randbedingungen könnte Mazda das dennoch über die Elastokinematik umgesetzt haben.

Was ist mit Elastokinematik gemeint?

Das Rad wird auf der einen Seite rein geometrisch durch die Lenker geführt und das nennt man Kinematik.

Wenn man die Fahrwerkslager dazu nimmt, spricht man von der Elastokinematik.

Die Steifigkeit der Lager hat jeweils einen großen Einfluss darauf, wie stark ein Lager unter Krafteinwirkung (z.B. Querbeschleunigung) einfedert.

Bleiben wir mal bei oben stehendem Beispiel, dass das kurvenäußere Vorderrad rein durch die Kinematik leicht weiter in Vorspur geht. Wenn ich jetzt das hintere Querlenkerlager deutlich weicher als das vordere mache, dann verformt dieses sich unter Querkraft stärker und dadurch geht das Rad dann weniger in Vorspur, oder sogar in Richtung Nachspur.

Da diese Auslegung zusätzlich akustische Vorteile hat, macht man das sehr häufig so.

Die rein kinematische Betrachtung ist hier auf jeden Fall nicht ausreichend.

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