Gedankenexperiment:
Fahrad Vorderrad im Stillstand um 90° Lenken.
Einmal auf 80er Schleifpapier einmal auf geölter Teflonfolie. gibt zwei exterm unterschiedliche Lenkkräfte.
Erweiterung:
Einmal mit 3 Bar auf dem Reifen und einmal mit 0,8 Bar auf dem Reifen.
Jedesmal mit dem gleichen Anpressdruck zum Boden
Notwendige Lenkkraft in Abhängigkeit von Kontaktfläche und Reibung
##| Öl-teflon | 80er
----+----------+---------
0,8 | klein |sehr groß
----+----------+---------
3,0 |sehr klein| groß
Die Gewichtskraft aus Fahrzeuggewicht und Zuladung verteilt sich auf die vier Räder, allerdings nicht unbedingt gleichmäßig. Bsp.: Bei einem PKW mit Frontmotor ist die Vorderachse durch ein stärkeres Gewicht belastet als die Hinterachse (Bei leerem Kofferaum und nur dem Fahrer im Fahrzeug) Das linke Vorderrad ist bei einem Linkslenker bei symetricher Gewichtsverteilung von Seiten des Motors, durch die Zuladung Fahrer einer höheren Gewichtskraft unterworfen als das rechte Vorderrad.
Ohne weitere Daten würde ich das Eigengewicht durch 4 Teilen und die Zuladung addieren. Das würde eine symetriche Gewichtsverteilung des Eigengewichts und eine extrem assymetriche Zuladung darstellen. Die Geometrie des Untergrundes stellt in sofern einen potentiellen Einfluß dar, als das Fahrzeug z.B. in eine Spurrille kommen kann (Bsp.: Fahradreifen in Straßenbahnschiene) oder Einsinken in lockeren Untergrund eine höhere Lenkkraft notwendig macht. Von daher ist erst zu klären ob ein Outdoor Einsatz auf unbefestigtem Untergrund vorgesehen ist oder nicht. Mit den Kräften die man ermittelt hat, kann man dann das Lenkgetriebe dimensionieren. (Damit die Zahnstange und die Anlenkhebel unter der Druckkraft nicht abknicken). Über die größe des Zahnrades (und ein paar % Aufschlag für Reibungsverluste) kommt man dann auf das notwendige Drehmoment des Motors. Mit der geforderten Einschlaggeschwindigkeit der Lenkung kommt man dann über den Zahnradumfang auf die Drehzahl des Motors/Getriebeabtriebs. mit den Daten und der gegebenenen Bordspannung wählt man dann den Motor aus. Danach kümmert man sich um die Ansteuerung des Motors. Das Meßsystem der Lenkung kann man entweder bei der Motorauswahl schon mitberücksichtigen (z.B. Getriebemotor mit Encoder) oder separat aufbauen. Wichtig ist nur, das es eine Referenzmöglichkeit für die Graderausfahrt gibt.
Wenn der Motor zwei Räder anlenkt, dann die ermittelten kräfte mal ca. 1,8 nehmen. (die Zuladung ist ja assymetrich) so kommt schon eine gute Reserve dazu. Bei allen vier Rädern über einen Motor, würde ich mal 2,5 bis 3 nehmen.
Wenn man Spurrillen ausschließt, ist also das Lenken im Stillstand und beim größten möglichen Reibungskoefizienten der interessante Lastfall. und da dann der Beginn der Bewegung. Da Haftreibung größer ist wie Gleitreibung, ist also das Losbrechmoment die größte Kraft die durch die Lenkung aufzubringen ist.
Gesandete Antirutsch Steine haben in einer urbanen Umgebung mit den höchsten Reibungsbeiwert.
Im häuslichen Umfeld dürften das Teppiche sein.
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