Achsvermessung
Grundlagen und Technik

Vorwort

Gerade bei den frontgetriebenen Alfas ist das Thema Achsvermessung und Spur- bzw. Sturzeinstellung ein an Wichtigkeit nicht zu verkennendes Thema. Bei falscher Spur und/ oder Sturz können nicht nur die Reifen beschädigt werden, auch die Genauigkeit des Fahrverhaltens leidet extrem. Die Achsvermessung wird heute fast nur noch mit Meß-Computern und entsprechend ausgerüsteten Meßpätzen durchgeführt. Auch wenn wir selber die Einstellungen nicht durchführen können, sollten wir schon wissen WAS, WARUM und WIE gemacht wird / werden muß.

 

Allgemeines zum Meßplatz

Ein Achsmeßplatz muß bestimmten Anforderungen genügen, damit eine präzise Fahrwerksvermessung und -einstellung mit entsprechender Reproduzierbarkeit sichergestellt ist.
Dabei ist sehr wichtig, daß die Radauflagepunkte des Fahrzeugs zueinander höhengleich liegen. Dies wird üblicherweise mit einem optischen Nivelliergerät geprüft, wobei der zulässige Höhenunterschied zwischen links/rechts max.1 mm, zwischen vorne/hinten und diagonal max. 2 mm betragen darf.
Für die hochpräzise Fahrwerksvermessung an modernsten Mehrlenker-Vorderachsen ist sogar nur die Hälfte der oben angeführten Höhenunterschiede zulässig!

Bei Achsmeß-Hebebühnen ist zusätzlich zu beachten, daß die max. zulässigen Höhenunterschiede in abgesenkter Position (für die Eingangs- und Ausgangs. vermessung) und auch in der angehobenen Arbeitsposition (für die Einstellarbeiten) sichergestellt sein müssen. Unabhängig von Bühnen- oder Grubenmeßplatz müssen die Dreh- und Schiebeuntersätze durch Steckstifte oder in Haltemulden verankert werden, damit ein Wegrutschen beim Auf- oder Abfahren sicher vermieden werden kann.
Bei der Fahrwerksvermessung sollten die Vorder- und Hinterräder möglichst mittig auf den Dreh- und Schiebeuntersätzen stehen, damit alle Radaufhängungen während der Einschlagroutinen und Einstellarbeiten frei von Verspannungen bleiben. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, daß die Dreh- und Schiebeuntersätze für die jeweiligen Radstände und Spurweiten des zu vermessenden Fahrzeugs umgesetzt werden müssen.

Am Meßplatz müssen die Aufstandsflächen von Dreh- und Schiebeuntersätzen auf gleiches Niveau eingerichtet sein, damit Meßfehler in Sturz, Nachlauf und Spreizung vermieden werden.


Der Meß-Stand

Um einen weiteren Einblick in das oben schon geschriebene WAS, WARUM und WIE zu bekommen, ist eine Menge Theorie erfoderlich.....

 

Begriffe der Fahrwerksvermessung

Aufbau des Meßsystems

Die Meßsensorik besteht aus den CCD-Kameras 1 bis 8, die mit den Horizontalsensoren A bis H (Spurebene) und Vertikalsensoren I bis Q (Sturz- und Spreizungsebene) bestückt sind. Dabei bilden die 8 Spursensoren ein geschlossenes 360°-Meßfeld.


Der Aufbau eins Meß-Systems

 

Bezugsgrößen

Die Radmittelebene (1) Die Radmittelebene ist die zur Raddrehachse senkrechte Mittelebene des Reifens. Radaufstandspunkt (2) Der Radaufstandspunkt ist der Schnittpunkt der Radmittelebene mit der Drehachse auf der Fahrbahnebene. Die Geometrische Fahrachse (3) ist die Winkelhalbierende des Gesamtvorspurwinkels der Hinterachse.


Bezugsgößen: Radmittelebene(1),
Radaufstandspunkt(2), geometrische Fahrachse(3)

Die Fahrzeuglängsmittelebene (4) ist eine fahrzeugfeste Ebene, die senkrecht zur Fahrbahn steht und durch die Mitte der Spurweite der Vorder- und Hinterachse geht.


Bezugsgößen: Fahrezugmittelbene(4)

 

Einschlagroutine

Unter "Einschlagroutine" ist der beidseitige Einschlag der Vorderräder zur indirekten Bestimmung von Nachlauf, Spreizung und Spurdifferenzwinkel zu verstehen.

Üblicherweise erfolgt der Lenkeinschlag per Bedienerführung aus der Geradeausstellung zuerst nach rechts, dann nach links; abschließend werden die Räder wieder auf Fahrt geradeaus gestellt.

 

Fahrachswinkel

Der Fahrachswinkel ist der Winkel zwischen der Fahrzeuglängsmittelebene (1) und der Winkelhalbierenden des Gesamtvorspurwinkels der Hinterachse. Er ist positiv, wenn die Winkelhalbierende nach links vorne gerichtet ist. Der Fahrachswinkel ergibt sich aus Spur, Seitenversatz und Schrägstand der Hinterachse. Auf dieser Achse fährt das Fahrzeug geradeaus.
Mögliche Fehlerauswirkung: Fahrzeug macht Dackelspur!


Der Fahrachswinkel(1)

 

"Fahrt geradeaus"

Die "Fahrt geradeaus" ist eine Hilfsstellung der Lenkung, bei der die beiden Vorderachseinzelspurwerte auf gleichen Wert in bezug auf die Fahrzeuglängsmittelebene ausgerichtet werden. Diese Ausrichtung erfolgt beim modernen Achsmeß-Computer per Bedienerführung; die genaue Stellung des Lenkrades wird hierbei noch nicht bewertet. In der Hilfsstellung "Fahrt geradeaus" werden die Spur- und Sturzwerte der Hinterachse gemessen.

 

Felgenschlagkompensation

Die Durchführung der Felgenschlagkompensation bezweckt, den Seitenschlag der Felge und den Aufspannfehler von Universal-Meßgerätehalter oder Quickspanneinheit bei einer Radumdrehung elektronisch zu erfassen und für die Vermessung von Spur und Sturz zu kompensieren. Für eine präzise Fahrwerksvermessung mit engen Spur- und Sturztoleranzen ist die Felgenschlagkompensation zwingend erforderlich, nur bei der Verwendung von markenspezifischen Schnellspanneinheiten darf sie entfallen.

 

Höhenstand

Der Höhenstand ergibt sich aus der momentanen Lage der Karosserie zur Konstruktionslage. Bei einigen Fahrzeugherstellern wird beispielsweise von der unteren Felgenhornkante bis Unterkante Radhaus gemessen. Die Messung erfolgt senkrecht durch die Radmitte. Der gemessene Höhenstand zeigt so, wie weit die einzelnen Räder ein- oder ausgefedert sind. Durch Beladungsveränderung kann der Höhenstand variiert werden, wobei sich gleichzeitig die Fahrwerksmeßwerte ändern.
Der Höhenstand hat daher entscheidenden Einfluß auf die Ergebnisse der Fahrwerksvermessung.


Der Höhenstand

 

Konstruktionslage

Bei der Neuentwicklung eines Fahrzeugs wird die Konstruktionslage definiert. Dabei liegen die Nullinien der Z- und X-Achse genau in Fahrzeugmitte, während die Nullinie der Y-Achse genau durch die Radmitten der Vorderachse verläuft.
Diese Konstruktionslage ist identisch zur Fahrzeugposition im Sollhöhenstand.
Alle vom Kfz-Hersteller vorgegebenen Fahrwerksdaten beziehen sich auf die Konstruktionslage.

 

Lenkrollradius

Der Lenkrollradius ist der Abstand zwischen Mitte der Radaufstandsfläche bis zum Durchstoßpunkt der verlängerten Lenkdrehachse durch die Fahrbahn, er erleichtert die Lenkbarkeit des Fahrzeugs.
Der Lenkrollradius ergibt sich aus dem Zusammenwirken von Sturz, Spreizung und Einpreßtiefe des Rades; dabei ergeben sich drei Möglichkeiten: Lenkrollradius positiv, null oder negativ.
Der Begriff "negativer Lenkrollradius" wurde durch die Einführung bei Audi in Verbindung mit dem diagonalen Bremssystem Insbesondere deshalb bekannt, weil ein negativer Lenkrollradius auf die Geradeausfahrt eine selbststabilisierende Wirkung bei einseitig ziehenden Bremsen oder bei unsymmetrischen Fahrbahnwiderständen ausübt. Neigt normalerweise ein Fahrzeug dazu, in Richtung des stärker gebremsten Rades zu ziehen, so wird diese Reaktion durch einen negativen Lenkrollradius ins Gegenteil verwandelt. Die Bremskraft dreht das Rad zur nicht gebremsten Seite hin ein, wodurch ein seitliches Ausbrechen des Fahrzeugs vermieden wird.

Das Beilegen von Distanzscheiben zwischen Scheibenrad und Radnabe oder der Einsatz von Felgen mit anderer Einpreßtiefe verändert zwangsläufig den bei der Fahrzeugentwicklung festgelegten Lenkrollradius und damit auch das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs. Siehe hierzu auch Grundlagen Felgen.


Der Lenkrollradius

 

Maximaler Lenkwinkel

Der maximale Lenkwinkel ist der Vorspurwinkel des Vorderrades bei maximalem Links- und Rechtseinschlag. Er wird am jeweils kurveninneren Rad gemessen und auf die Fahrzeuglängsmittelebene bezogen.


Nachlaufwinkel

Der Winkel zwischen der Lenkdrehachse und der Senkrechten wird als Nachlaufwinkel bezeichnet. Eine Neigung oben nach hinten wird mit positivem Vorzeichen gekennzeichnet. Durch den Nachlauf werden die Räder gezogen, wodurch ihre Flatterneigung reduziert wird. Bei Kurvenfahrt werden zusätzliche Rückstellkräfte frei, die zusammen mit dem Effekt des Spreizungswinkels die Geradeausstellung der Vorderräder unterstützen.

Sind die Nachlaufwinkel am linken und rechten Vorderrad stark unterschiedllch, so fährt das Fahrzeug bei losgelassenem Lenkrad nicht mehr geradeaus, es zieht einseitig. Der Nachlauf wird indirekt gemessen, wozu die Sturzwinkeländerung bei einem beidseitigen Lenkeinschlag von 10 oder 20° erfaßt und mit einer Formel hochgerechnet wird.

Nachlaufwinkel, indirekt gemessen über die 20°-Einschlagsroutine


Der Nachlaufwinkel

 

Radstand

Der Radstand wird von Mitte Vorderachse bis Mitte Hinterachse gemessen. Bei mehrachsigen Fahrzeugen sind die einzelnen Radstände von vorn nach hinten nacheinander angegeben. Ein großer Radstand ergibt großen Nutzraum, mehr Fahrkomfort und geringere Neigung zu Nickschwingungen. Ein kurzer Radstand erleichtert das Befahren enger Kurven.


Der Radstand

 

Radstellungen

Die Radstellung ist für den einwandfreien Geradeauslauf, eine gute Haftung der Reifen bei Kurvenfahrt und für den Reifenverschleiß von maßgebender Bedeutung. Durch die Radstellung wird das Fahrverhalten bei Kurvenfahrt beeinflußt.
Dabei unterscheidet man zwischen: 

Untersteuern
Übersteuern
neutrales Verhalten

Die Radstellung wird bestimmt durch:

Radstand
Spurweite
Spur
Sturz
Spreizung
Nachlauf
Lenkrollhalbmesser
Spurdifferenzwinkel


Unter- und Übersteuern

 

Radversatzwinkel

Der Radversatzwinkel ist der Winkel, um den das rechte Vorderrad gegenüber dem linken Vorderrad nach vorne oder hinten versetzt ist. Er mißt damit den Schrägstand der Vorderachse.


Der Radversatzwinkel

 

Spreizung

ist der Winkel, um den der Achsschenkelbolzen bzw. die Lenktungsdrehachse gegen die Senkrechte oben nach innen geneigt ist. Dadurch entstehen Rückstellkräfte, die das Rad nach einer Kurvenfahrt wieder in Geradeausstellung bringen.

Sturz und Spreizungswinkel bestimmen miteinander die Lage des Berührungspunktes der Vorderräder auf der Fahrbahn. Durch die Spreizung wird der Hebelarm, an dem die Radkräfte angreifen, kleiner, was das Einschlagen der Räder erleichtert. Außerdem wirken sich Fahrbahnstöße nicht so stark auf die Lenkung aus. Die Messung des Spreizungswinkels erfolgt indirekt über einen beidseitigen Lenkeinschlag von 10 oder 20°.

Spreizungswinkel, indirekt gemessen über eine 20° Einschlagsroutine


Die Spreizung

 

Spur

Die Gesamtspur einer Kfz-Achse wird aus der Differenz zwischen dem vorderen und hinteren Abstand der Räder einer Achse ermittelt, gemessen an den Felgenhörnern.

Bei modernen Achsmeßgeräten wird die Spur nicht mehr in mm, sondern in Winkelminuten gemessen, dadurch muß der Wert nicht mehr auf den Felgendurchmesser bezogen werden.

Die Einzelspur bezeichnet den Winkel eines einzelnen Rades - an der Hinterachse gemessen - in bezug auf die Fahrzeuglängsmittelebene, aber an der Vorderachse gemessen in bezug auf die geometrische Fahrachse.

Vorspur wird durch ein positives Vorzeichen gekennzeichnet. Ein geradeaus laufendes Rad hat den geringsten Reifenverschleiß. Bei der Geradeausfahrt entstehen aber Kräfte, die die Räder wegen der Elastizität in den Radaufhängungen vorne nach außen drücken. Deswegen würden sich die Räder an der Innenschulter vorzeitig abradieren. Um dem entgegenzuwirken, stellt man die Räder bei nicht angetriebenen Achsen auf Vorspur ein. Bei angetriebenen Achsen werden die Räder wegen der Antriebskräfte zusätzlich vorne zusammengedrückt, deshalb werden hier die Räder in der Regel auf 0-Spur oder sogar Nachspur eingestellt. Die Vorspur stabilisiert also den Geradeauslauf durch Verspannung der Reifenaufstandsflächen und verhindert damit ein Flattern und Radieren der Räder. Weist ein Fahrzeug an der Hinterachse ungleiche Einzelspurwerte auf, müssen für die Geradeausfahrt die Vorderräder so eingeschlagen werden, daß die Winkelhalbierende der Vorderachsgesamtspur parallel zur Winkelhalbierenden der Hinterachsgesamtspur (= geometrische Fahrachse) steht. Dadurch fährt das Fahrzeug im "Dackellauf", und das Lenkrad steht auf einem leichten Lenkeinschlag.


Die geometrische Fahrachse


Die Fahrzeuglängsmittelebene

 

Spurdifferenzwinkel

Der Spurdifferenzwinkel erfaßt die Winkelstellung des kurveninneren Rades zum kurvenäußeren Rad bei einer Kurvenfahrt. Die Messung erfolgt normgemäß bei einem beidseitigen Lenkeinschlag von 20°, erfaßt über mechanische oder elektronische Drehuntersätze. Die Lenkungsgeometrie ist so konstruiert, daß sich die Winkelstellung der Vorderräder bei zunehmendem Lenkeinschlag ändert. Eine störungsfreie Kurvenfahrt ergibt sich nur, wenn in jeder Lenkradstellung alle vier Radachsen durch den Laufkreismittelpunkt verlaufen. Anderenfalls tritt in engen Kurven ein Radieren und Quietschen der Reifen auf. Der Spurdifferenzwinkel gibt Aufschluß über die Arbeitsweise des Lenktrapezes, bei korrekter Funktion müssen sich gleich große Werte bei Links- und Rechtseinschlag ergeben.

Spurdifferenzwinkel, gemessen ueber 20° Einschlagroutine, zur Beurteilung der Funktion des Lenktrapezes.


Der Spurdifferenzwinkel

 

Spurweite

Die Spurweite ist das Maß von Reifenmitte zu Reifenmitte. Bei Zwillingsbereifung wird von Mitte Zwillingsrad zu Mitte Zwillingsrad gemessen. Sie hat einen maßgeblichen Einfluß auf das Kurvenverhalten eines Fahrzeuges. Eine große Spurweite ermöglicht eine höhere Geschwindigkeit in Kurven. Bei der Einzelradaufhängung, mit Quer- oder Schräglenkern, tritt beim Ein- und Ausfedern eine Spurweitenänderung auf. Diese erhöht den Rollwiderstand und den Reifenverschleiß. Bei zu großer Spurweitenänderung wird das Geradeauslauf-Verhalten des Fahrzeuges verschlechtert.


Die Spurweite

Sturz

ist der Neigungswinkel des Rades zur Senkrechten. Die Neigung oben nach außen bedeutet ein positives Vorzeichen, eine Radneigung oben nach innen erhält ein negatives Vorzeichen. Der Sturzwinkel ändert sich mit dem Radeinschlag, deshalb erfolgt die Sturzwinkelmesssung bei, "Fahrt geradeaus," oder bei spezieller Herstellervorschrift bei "Spur 0 ". Negativer Sturz erhöht die Seitenführungskraft des Rades bei Kurvenfahrt. Ein falsch eingestellter Sturz (übermäßiger Wert positiv oder negativ) führt zu einseitigem Reifenverschleiß. Um ein einseitiges Ziehen einer Achse zu vermeiden, sollte zwischen den beiden Rädern dieser Achse kein größerer Sturzunterschied als maximal 30 Winkelminuten vorhanden sein.

Vorderräder haben in der Regel einen leicht negativen Sturz, bei Hinterrädern ist ein deutlich negativer Sturzwinkel üblich.


Der Radsturz

 

Vorbereitende Arbeiten am Kfz

Zu den vorbereitenden Arbeiten vor der Achsvermessung gehören:

Ausrichten der Dreh- und Schiebeuntersätze sowie der Hebebühnenbreite nach Spurweite und Radstand des Fahrzeugs.
Auffahren des Fahrzeugs auf die Raduntersätze; die Räder müssen dann mittig auf den Untersätzen stehen.
Feststellbremse anziehen, um ein Wegrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Sicherungsstifte an den Untersätzen ausstecken, um ein Verspannen des Fahrwerks beim Beladen oder Durchwippen zu vermeiden.
Fahrzeug prüfen auf gleiche Felgen- und Reifengröße, ausreichende Profiltiefe und korrekten Reifenfülldruck, Spiel in Lenkung und Radlager, Zustand von Federung und Stoßdämpfer.
Meßgerätehalter an den Rädern befestigen und dabei entscheiden, ob eine Felgenschlagkompensation durchgeführt werden muß; der Felge und von der Ausführung Befestigungsmethode.Generell ist für eine präzise Fahrwerksvermessung eine Felgenschlagkompensation immer dann durchzuführen, wenn keine markenspezifischen Schnellspanneinheiten zur Verfügung stehen!
Fahrzeug für die nachfolgende Vermessung konditionieren; dies erfolgt je nach Vorgabe des Kfz-Herstellers durch:
Beladen des Fahrzeugs mit Ersatzgewichten auf Vorder- und Rücksitzen sowie im Kofferraum oder
Messen der Achsniveaus und Auswahl des entsprechenden Solldatensatzes oder
Herunterspannen des Fahrwerks mit einer Zugvorrichtung auf eine für die Vermessung festgelegte Höhenlage.
Das Fahrzeug bei gelösten Bremsen durchwippen, damit sich eine stabile Mittellage der Federung einstellen kann. Dazu die Karosserie nacheinander an Vorder- und Hinterachse herunterdrücken und ausschwingen lassen.
Betriebsbremse blockieren durch Einsetzen des Bremsspanners.

Wenn die Kontrolle und die Einstellungen abgeschlossen sind, erhaltet Ihr normalerweise ein Meßprotokoll. Anhand der da aufgeführten Daten können dann die Einstellung vorher und nachher bzw. die vorgenommenen Änderungen abgelesen werden.

Wir hoffen, daß nicht alles nur als stumpfe Theorie verstanden wird - und Ihr nun etwas mehr mit den einzelnen Begriffen anfangen könnt.