Wieviel "Schlupf" hat ein Reifen im Betrieb ?

[FutureBreeze]

den kammschen Kreis gab es schon vor dem Röhrl ;-)

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Hallo K-L-M,

 

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[Gast Alpinchen]

@Tim:

das hat aber nichts mit Schlupf zu tun. Das ist doch in letzter Konsequenz Walkarbeit.

Schlupffrei wäre, wenn die Haftreibungszahl = 1 wäre.

Schlupf bedeutet nur, dass sich das Rad gegenüber dem Untergrund "durchdreht".

Hier ist ja schon in vielfältiger Weise die Problematik der Messmethodik und der beeinflussenden Parameter dargestellt worden.

Das von Dir aufgezeigte Bild ist nur eines der verfälschenden Parameter.

[Streetfighter]

Es ist doch viel interessanter zu erfahren, wieso es den Schlupf gibt. Das Ergebnis interessiert doch nur am Rande (um mal meine ehemalige Mathelehrerin zu zitieren) und Zahlenbeispiele sind uncool (um meinen TM-Prof zu zitieren)

Das grundlegende "Warum" wurde aber für mich noch nicht wirklich geklärt (Und aus irgendeinem Grund will ich nun wissen, wieso und weshalb es den Schlupf gibt). Also habe ich mir mal kurz das Rennwagentechnik-Buch von Trzesniowski geschnappt und folgendes Bild gefunden, wo ich mir etwas aus den Fingern gezogen habe, da der Abschnitt ca. 30 Seiten lang ist (und alles behandelt wird von Wasser, Profiltiefe, gegenwirkenden Effekten etc.)

Falls jemand eine schöne Nachtlektüre sucht, soll er sich kurz bei mir melden:

Wie man sehen kann, verformt sich der Reifen beim Beschleunigen/Abbremsen in Fahrtrichtung. Ergo: Es wird in dieser Richtung Energie "vernichtet" (also in innere und äußere Reibung umgesetzt = Wärme erzeugt), die man sonst für den Antrieb umsetzen könnte

Im Sinne der Energie als Erhaltungsgröße (Perpetum Mobile) geht dieser Teil also in der Energiebilanz für die Beschleunigung verloren, die "tatsächliche Beschleunigung" mit diesen Reibungsverlusten ist also größer als die "theoretische Beschleunigung" ohne => Schlupf

Macht das so Sinn? So würde es aus meiner Sicht auch Sinn machen, dass es, sobald man schon leicht auf dem Gas steht, immer Schlupf hat (Das finde ich gerade viel spannender als System.out.println)

Ist auch ne gute Frage und das Bild stimmt auch, nur ist der Gedankenansatz der Energieübertragung hier leider nicht ganz korrekt.

Es stimmt zwar, dass Energie in Form von "Formänderungsarbeit" aufgewendet wird und dadurch nicht alles der aufgebrachten Leistung in Beschleunigung umgesetzt werden kann. Dies wäre allerdings auch bei nicht vorhandenem Schlupf so!

Bevor ich jetzt wer weiß wie weit aushole, bringe ich einmal ein Beispiel aus dem Alltag, was relativ leicht verdeutlichen kann was da in dem Reifen passiert wenn Schlupf vorhanden ist.

Wenn ihr einmal ein handelsübliches Kartenspiel in die Hand nehmt und es wie beim mischen auf der einen Seite mit dem Daumen einige Zentimeter nach hinten zieht, dann habt ihr praktisch die Verformung eines ausgeschnittenen Blockes aus dem Reifenlatsch (der Teil, der auf der Fahrbahnoberfläche aufliegt) "simuliert". Wenn ihr nun den Daumen bis ans Ende des Kartenspiels gleiten lasst, dann habt ihr praktisch die Dicke des Kartenspiels als Weg mit dem Daumen zurückgelegt. Wenn ihr euch dann aber den Weg anschaut, den die Karten zurückgelegt haben um wieder in ihre alte Position zu kommen, dann ist dieser ja deutlich größer. Das Verhältnis von zurückgelegtem Weg mit dem Daumen und zurückgelegtem Weg der Karten beschreibt sozusagen den Schlupf.

Das ist natürlich nur ein grobes Beispiel, was einen reinen Veranschaulichungscharakter haben soll.

Nun zur Frage, warum ein Reifen mit leichtem Schlupf besser haftet als ein Reifen ohne Schlupf:

Das hat mit der Verformung des Gummis im Reifen zu tun, da der Gummi aufgrund seiner Elastizität gerne wieder in seine Ausgangslage möchte und sich dann sozusagen in den Asphalt "krallt".

Es findet ja auch beim mit konstanter Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeug eine "Beschleunigung", bzw. besser gesagt Kraftübertragung beim angetriebenen Rad statt, nur dass diese durch die Gegenkräfte (Wind+Rollwiderstand) praktisch aufgehoben wird. Das ist ungefähr so, als würdet ihr euch schräg gegen eine Wand lehnen und kräftig anschieben. Weil die Wand eure Kraft mit einer Gegenkraft ausgleicht bewegt ihr euch nicht. Dennoch krallen sich eure Schuhe auf mikroskopischer Ebene in den Asphalt. Würde man dann die Wand wegnehmen würdet ihr auch loslaufen können da die Gegenkraft nicht mehr vorhanden ist. Man nennt das ganze dann Kräftebilanz.

Ein nichtangetriebener Reifen rollt allerdings nur über die Oberfläche des Asphaltes ohne sich zu verkrallen (von der Gewichtskraft mal abgesehen).

Ich hätte vorher vielleicht nochmal die Begriffe "Formschluss" und "Kraftschluss" erläutern sollen. Eine formschlüssige Kraftübertragung zwischen zwei Oberflächen in Längsrichtung findet statt, wenn die Anpresskraft zwischen den Oberflächen in Verbindung mit dem Reibkoeffizienten ein Gleiten der Oberflächen in Längsrichtung verhindert. Also praktisch als würdet ihr eure Hand so fest auf die Tischplatte pressen, dass sie jemand seitlich nicht mehr wegziehen könnte.

Eine formschlüssige Kraftübertragung ist, wenn Kräfte durch eine konstante oder temporäre mechanische Verbindung übertragen werden, wie beispielsweise wenn die beiden Oberflächen durch eine Schraube gesichert sind oder zwischen zwei Zahnrädern.

Da der Asphalt ja porös ist, findet beim "verkrallen" der Reifenoberfläche in den Asphalt sozusagen kurzfristig eine formschlüssige Verbindung statt. Dadurch werden in der Praxis auch Beschleunigungen von über 1G möglich.

[botzelmann]

Mmh, so gesehen ist da tatsächlich ein Denkfehler bei mir. Als ich es noch gedacht hatte, war es noch logisch

In meinem schlauen Buch steht folgendes zum Thema "Schlupf":

Die Reibungsbeiwerte sind wie oben bei der Reibkraftzusammensetzung erläutert für eine bestimmte Paarung Gummimischung zu Fahrbahn nicht konstant, sondern hängen unter anderem von der Gleitgeschwindigkeit ab.

Sobald ein Reifen Umfangskräfte (Antreiben, Bremsen) überträgt, tritt also eine Relativgeschwindigkeit zwischen Reifenaufstandsfläche und Fahrbahn auf. Im Bild G-9 ist die Verformung des Laufstreifens zu erkennen. Die Gummielemente im einlaufenden Latschbereich haften an der Fahrbahn, die Felge rotiert weiter und der Laufstreifen verformt sich elastisch (Formschlupf, shear). Diese Deformation nimmt in Richtung des Auslaufbereichs so zu, dass Elemente zu gleiten beginnen (Gleitschlupf, slip), bis sie schlussendlich wieder in den unverformten Ausgangszustand schwingen, wenn der Laufstreifenabschnitt von der Straße abhebt. Die Umfangsgeschwindigkeit des Reifens ist größer oder kleiner als die Fahrzeuggeschwindigkeit, je nachdem, ob Antriebs- oder Bremskräfte übertragen werden.

Das Verhältnis der beiden Geschwindigkeiten ist der Schlupf

Den Teil mit dem Formschlupf/Schehrung habe ich dann irgendwie nicht richtig verstanden gehabt. Könnte das in diesem Bereich in die Richtung Stick&Slip gehen? Also so wie ich es schon in meinem ersten Beitrag vermutet hatte?

[floater]

Also es berechnet sich:

Treibschlupf ST= (ωR*rDyn-vF)/(ωR*rDyn)

ωR: Winkelgeschwindigkeit des Refens

rDyn: dynamischer Radhalbmesser

vF: tatsächliche Fahrzeugeschwindigkeit

[el_mariachi]

kurze OT-Frage @ botzelmann : Ist dieses Buch von diesem Trzesniowski ?

[floater]

kurze OT-Frage @ botzelmann : Ist dieses Buch von diesem Trzesniowski ?

Jop ist er

[el_mariachi]

Soso, ich wusste doch dass ich den Namen schon mal irgendwo gehört habe

Der hat beim Tag der offenen Tür an dieser FH eine Probevorlesung über Konstruktion gehalten, war sehr interessant

[eraserdeluxe]

Vielleicht ist dieses Video hier noch interessant.

Da sieht man sehr schön, wie sich die Reifen unter extremen Kräften verformen.

http://www.youtube.com/watch?v=wL_6dDCCHlg

[Gast Alpinchen]

Danke für den Link.

Das sind jetzt zwar nicht unbedingt Alltagsreifen , aber die Verformungen unter dynamischer Last sind gerade dabei sehr schön zu sehen.

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Hallo K-L-M,

 

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