Fahrzeugtechnik

Zugkraftdiagramm

Um ein Fahrzeug zu beschleunigen oder auch nur die Geschwindigkeit zu halten, brauchen wir eine Kraft. Diese wird im Zugkraftdiagramm widergespiegelt.

Inhaltsübersicht

Erstellung eines Zugkraftdiagramms mit Hilfe der Zugkraft und der Fahrgeschwindigkeit

Auf ein Fahrzeug wirken während der Fahrt Fahrwiderstände, die der Fahrtrichtung entgegenwirken. Um diese zu kompensieren, brauchen wir eine Zugkraft, die zwischen Reifen und Fahrbahn wirksam ist. Diese Kraft, auch Antriebskraft genannt, muss mindestens so groß sein wie die Fahrwiderstände, damit die Geschwindigkeit konstant bleibt. Ist die Zugkraft kleiner, dann wird das Fahrzeug langsamer, ist sie größer, dann beschleunigt es. Von Interesse ist also die Differenz zwischen dem Fahrwiderstand und der Zugkraft:

Vortrieb=Antriebskraft\ +\ Fahrwiderstand

Antriebskraft, Fahrwiderstand
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Zusammensetzung des Vortriebs

Wenn wir die Geschwindigkeit konstant halten wollen, dann muss der Vortrieb gleich null sein. Das bedeutet für uns, dass die Antriebskraft gleich den Fahrwiderständen sein muss. Also:

F_A=F_{WR}+F_{WS}+F_{WL}+F_{(W \alpha)}

Aufstellen des Zugkraftdiagramms

Schauen wir uns als nächstes das Zugkraftdiagramm an. In diesem wird für jeden Gang die freie Zugkraft beziehungsweise Antriebskraft an den Rädern in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit abgetragen.

Zugkraft, Fahrgeschwindigkeit
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Das Zugkraftdiagramm

Wir sehen, dass das Drehmoment an den Rädern in jedem Gang bis zum maximalen Drehmoment ansteigt und danach wieder abfällt. Je niedriger der Gang, desto höher ist das maximale Drehmoment. Teilen wir das Drehmoment durch den dynamischen Radhalbmesser Rdyn, dann erhalten wir die Zugkraft, also:

F_{Zug}=M/R_{dyn}

Das kannst aus dem Digramm ablesen

Wenn wir das Diagramm betrachten, dann können wir außerdem sehen, bei welcher Fahrgeschwindigkeit wir in einen anderen Gang schalten müssen. Die Schaltpunkte sind nämlich die Schnittpunkte der einzelnen Kurven. Das heißt, wir können immer dann schalten, wenn eine bestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit von mehreren Gängen erreichbar ist.

Zugkraftdiagramm
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Einzeichnen der Schaltpunkte im Diagramm

Da dem Fahrzeug beim Schaltvorgang keine Zugkraft zur Verfügung steht, müssen die Kurven überlappen. So hat man genug Zeit, den Gang zu wechseln.
Grundsätzlich gilt, dass mit steigenden Fahrwiderständen auch die benötigte Zugkraft steigt. Wenn wir beispielsweise bergauf fahren, dann vergrößert sich der Steigungswiderstand und damit auch die benötigte Zugkraft, um die Geschwindigkeit zu halten.

Zusammenfassung

Fassen wir zusammen: im Zugkraftdiagramm ist für jeden Gang die Zugkraft an den Antriebsrädern über die Fahrgeschwindigkeit aufgetragen. Die Zugkraft nimmt bis zu ihrem Maximalwert zu und fällt dann ab. Je niedriger der gewählte Gang, desto höher ist die Zugkraft.


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