Live for Speed: Erweiterte Setup Anleitung - Special

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Simulation
Entwickler: Live for Speed
Publisher: Live for Speed
Release:
17.07.2003
Spielinfo Bilder Videos


Anleitung zum Einstellen der Fahrzeugparameter in LFS von Dr. Thomas Fink

Einleitung

Ziel dieser Anleitung ist es, die grundlegenden Zusammenhänge zwischen Einstellungen in LFS und dem Fahrverhalten klar zu machen um die Basis für das Einstellen eines praktikablen Setups zu schaffen.

Vorab ein Tipp für ganz Eilige: Zuerst den Problemlöser im Anhang lesen und die betroffenen Kapitel nur bei Bedarf, was ich aber schade fände....

Es gibt bereits einige Anleitungen zum Thema Setup, warum noch dieses Dokument?
Die bestehende Literatur zu LFS ist in der Anwendung problematisch weil sie oft

  • von der irrigen Annahme ausgeht, dass der Fahrer eine Verbesserung schon zuverlässig an den erzielten Rundenzeiten erkennt. Diese schwanken gerade bei Anfängern, die diese Anleitung besonders gebrauchen können, erheblich
  • die Tatsache ignoriert, das sich oft eine Verbesserung erst nach mehreren gleichzeitig optimierten Parametern bemerkbar macht
  • entweder die technische Darstellung und damit das Verständnis für die Zusammenhänge oder
  • die Beschreibung, auf welche Anzeichen man bei Live for Speed für die Optimierung achten muss vernachlässigt.

Quelle dieser Anleitung ist, neben eigenen Erfahrungen mit LFS und der Quelle [SmiAG], die umfangreiche Literatur, die bereits von Fachleuten zu echten Rennfahrzeugen publiziert wurde. Die entsprechenden Verweise sind aufgenommen. Wo nötig wurden die Erkenntnisse an LFS angepasst.
Alle Erklärungen basieren auf dem Verständnis des Verhaltens echter Fahrzeuge, da

  • der Sourcecode nicht bekannt ist und daher nicht analysiert werden kann
  • der Simulator sich in stetiger Weiterentwicklung (hoffentlich) in Richtung auf die echte Physik befindet und
  • man nebenbei einiges über die echten Fahrzeuge dazu lernt.

Die optimalen Werte für das Setup sind vom Fahrzeug, Strecke, Anzahl der Runden und von der individuellen Fahrweise abhängig. Daher werden Sie auch in dieser Anleitung fast keine von mir ermittelten Setupwerte finden, wohl aber genau die Tipps, wie Sie die für Sie brauchbaren Werte für sich finden können. Sie können dabei von den mitgelieferten [race_1] Setups ausgehen. Wesentlich schneller ist es aber, sich aus dem Internet oder von Freunden ein für die Strecke und das Fahrzeug gutes Setup geben zu lassen, es auszuprobieren und dann anhand dieses Dokumentes die Abstimmung auf die individuelle Fahrweise und Rundenzahl vorzunehmen.

Da ich leider noch kein Top-Fahrer bin stehen mir allerdings die Erfahrungen über die letzten Feinheiten nicht zur Verfügung, so das ein wirklich optimales Setup außerhalb des Bereichs des Dokumentes ist. Dennoch glaube ich, dass es dem Leser hilft, seine Probleme bei der Einstellung der Fahrzeuge durch Verständnis der Zusammenhänge zu lösen. Für Rückmeldungen von Top-Fahrern, Fahrwerkstechnikern und allen anderen Lesern wäre ich sehr dankbar. Mails dazu gerne mit dem Betreff "LFS" an Thomas_Fink at t-online.de Dank auch an Florian Jesse der meinen Text als Grundlage der Wikipedia Seiten formatiert hat. Gemäß der Wikipedia Regeln ist natürlich jede konstruktive Mitarbeit direkt im Text willkommen!

Aufbau

Die Gliederung richtet sich strikt nach der Menüstruktur von LFS.
Zu jedem einstellbaren Parameter gibt es die englische Übersetzung um Vergleiche mit der meist englischen Literatur zu LFS schneller anstellen zu können. Dann folgt ein Absatz, der die technische Bedeutung erläutert, meist gefolgt von einem Absatz, der die Konsequenzen falscher Einstellungen schildert. Zum Schluss wird anhand der in S2 gegebenen und erfahrbaren Informationen beschrieben wie der Parameter zu optimieren ist. Jeder Absatz wird mit Hilfe von Bullet-Points klar strukturiert um den Baum der Abhängigkeiten klarer darstellen zu können, auch wenn an mancher Stelle die deutsche Zeichensetzung etwas darunter leidet.

Allerdings gibt es noch einige Fragezeichen und Punkte, die noch nicht behandelt werden:

  • Dimensionierung der Aufhängung bei Flügelfahrzeugen,
  • Aktualisierung der Aerodynamik durch Version T
  • Exakte Dimensionierung der Dämpfung, Klärung der Abweichung
  • Dimensionierung für Rallycross, Dragstrip und Oval
  • Details zu Auflösungen und Anzeigemodi

Diese Punkte sind späteren Überarbeitungen vorbehalten. Man muss ich ja noch auf etwas freuen können.;-)

Zu diesen und allen anderen Angaben ist jede Kritik herzlich willkommen.

Daten (Info)

Einstellung (Configuration)

Diese Option ist nur bei den Fahrzeugen UF1000, LX4 und LX6 verfügbar. Aufgrund der Spielbarkeit ändern sich Masse sowie der Luftwiderstand nicht.

Benzinmenge Start (Fuel load at start)

Gibt die Tankfüllung zu Beginn des Rennens an und zwar in Prozent des gesamten Tankvolumens.

Man sollte, um Gewicht zu sparen, nicht wesentlich mehr als die für das Rennen benötigte Treibstoffmenge einstellen. Diese hängt wie in der Realität ab von

  • Anzahl der Runden (Die Menge ist recht genau proportional zur Anzahl der Runden)
  • Typ des Fahrzeugs (der XR GT kommt mit seinem Tankinhalt am weitesten)
  • Individueller Fahrweise (die AI-Fahrer haben auf kurvenreichen Strecken einen wesentlich geringeren Verbrauch als ich)

Je geringer das Gewicht desto höher die Beschleunigung des Fahrzeugs. Allerdings wirkt sich ein geringfügiges Mehrgewicht kaum merklich auf die Rundenzeit aus, ein Zuwenig an Treibstoff hat aber dramatische Konsequenzen.

Ermitteln Sie die Treibstoffmenge für ein bis drei Runden durch Probieren (Anhaltspunkt: circa 10 %) und rechnen Sie für höhere Rundenzahlen hoch. Der Verbrauch bei der ersten Runde unterscheidet sich, wenn man allein auf der Strecke ist, nur unwesentlich von dem der weiteren Runden. F12 liefert die verbrauchte Menge und eine Umrechnung pro Runde.

Benzinmenge Boxenstop (Fuel load at pitstop)

Gibt den Tankinhalt an, auf den bei einem Pitstop der Tank aufgefüllt wird.

Dieser Wert sollte immer kleiner oder gleich dem Wert für Benzinmenge Start gesetzt werden. Ist er größer dann wird der Wagen zu Beginn des Rennens nicht richtig aufgetankt! Die Standardstrategie ist die Etappen gleich lang zu machen und für Pit stops den gleichen Wert wie für den anfänglichen Tankinhalt zu wählen.

Reifenwechsel: Abnutzung (Tyre change)

Gibt an, ab welchem Grad des Verschleißes die Reifen gewechselt werden sollen.

Angenommen, man verschleißt pro Tankfüllung einen Satz Reifen, dann sollte dieser Wert auf 0% stehen, bei zwei zu eins auf 50% und bei drei zu eins auf 66%. Reifen sollten nicht öfter gewechselt werden als unbedingt nötig, denn ein Reifenwechsel kostet Zeit und die neuen Reifen brauchen ebenfalls Zeit um auf volle Betriebstemperatur zu kommen.

Bremsen (Brakes)

Bremskraft pro Rad (Max per wheel)

Gibt an, wie stark die Bremse bei voll getretenem Bremspedal zupackt. Der Wert gibt das Drehmoment an, das die Bremse an diesem Rad maximal bewirkt.

Im Folgenden wird vorausgesetzt, dass die Bremshilfe (ABS) deaktiviert ist.

Stellt man den Wert zu gering ein, werden die Reifen auch bei voll getretenem Bremspedal nie blockieren und das Fahrzeug wird auf der Geraden beim Bremsen nicht instabil werden und damit nicht ausbrechen. Damit können sich Anfänger theoretisch das Leben leichter machen aber natürlich auf Kosten der maximal erzielbaren Bremsverzögerung. Stellt man den Wert zu hoch ein, wird das Blockieren stets (also auch an der griffigsten Stelle der Strecke und bei optimaler Reifentemperatur) weit vor der maximalen Pedalstellung auftreten und damit wird ein großer Teil des Pedalwegs verschenkt und ein gefühlvolles Bremsen schwieriger.

Man sollte den Wert gerade so hoch wählen dass mit warm gefahrenen Reifen beim vollen Treten des Bremspedals die Reifen gerade blockieren, was man bemerken kann an:

  • Deutlichem Reifenquietschen
  • Im Rückspiegel bemerkbarem Qualm
  • Reifentemperaturen, die auf dem Abrollumfang stellenweise erhöht sind (diese werden im Folgenden Hot Spots genannt)
  • In der Außenansicht an stehenden Reifen und, im Fall der Hinterräder,

an einem ausbrechenden Heck.
Wenn man gefühlvoll das Pedal stets kurz vor der Quietschgrenze hält wird man die optimale Bremsverzögerung und damit den geringsten Bremsweg erhalten.

Aber ist es nicht für das Bremsen einfacher den Wert gerade so niedrig einzustellen, dass die Reifen niemals blockieren?
Im Prinzip ja, aber die maximale Bremskraft entspricht der Haftfähigkeit der Reifen und diese hängt von vielen Faktoren ab; die wesentlichen sind:

  • Reifentemperatur: Zu kalte oder überhitzte Laufflächen haben weniger Grip
  • Reifenzustand: Verschmutzte Reifen oder Reifen mit Bremsplatten geben weniger Haftung
  • Straßenzustand: Wellige Strecken verringern die mittlere Haftfähigkeit

Die Berücksichtigung aller widrigen Umstände ergäbe eine so niedrige Bremskraft, dass man allen anderen Fahrern unterlegen wäre. Wenn man sich also schon darauf einstellen muss, dass die Reifen unter Umständen bei maximalem Bremsen blockieren, dann lernt man die Beherrschung des Fahrzeugs am besten und schnellsten, wenn man ständig die Bremskraft richtig dosieren muss.

Bremskraft und Bremsbalance werden gemeinsam eingestellt, dies ist im folgenden Kapitel beschrieben:

Bremsbalance (vorne) (Brake Balance (front))

Gibt an, wie sich die Bremskraft auf Vorder- und Hinterachse verteilt.

Ist der Wert zu groß dann wird die Bremswirkung der Hinterachse nur unzureichend genutzt, was sich äußert in:

  • Verfrüht einsetzendem Blockieren der Vorderräder
  • Heißere Hot Spots vorne, eventuell insgesamt höhere Temperaturen vorne
  • Niedrigeren Reifentemperaturen hinten (Beim FWD erheblich)
  • Insgesamt geringerer Verzögerungsleistung

Ist der Wert zu niedrig dann äußert sich das bei einer Vollbremsung in:

  • Räder der Hinterachse blockieren auch auf der Geraden vor den Vorderrädern
  • Ausbrechen des Hecks auch bei sanftem Lenken auf der Geraden
  • Hot Spots hinten, eventuell insgesamt höhere Reifentemperaturen hinten
  • Niedrigeren Reifentemperaturen vorne
  • Bei guten Fahrern in geringerer Verzögerungsleistung, bei Anfängern in einem Abflug.

Anfangseinstellung:
Die Strecke: Autocross, Drag Strip wählen, das Fahrzeug voll beschleunigen und hinter der Ziellinie

  1. die Kupplung treten (ersatzweise den höchsten Gang wählen)
  2. die Bremse schnell durchtreten, eine Sekunde lang halten und langsam loslassen.
  3. das Fahrzeug sehr sanft bis fast zum Stillstand bringen und langsam rollen lassen.

Währenddessen auf das Verhalten des Fahrzeugs achten und nach dem Versuch die Bremskraft bzw. deren Verteilung iterativ korrigieren:

  • Tritt keiner der oben beschriebenen Effekte auf, dann ist die Bremskraft zu niedrig eingestellt. Also erhöhen (z.B. um 20 N)
  • Tritt Quietschen auf, verschwindet aber nicht sofort beim Beginn des Loslassens, dann ist die Bremskraft erheblich zu hoch eingestellt und sollte um 50 N verringert werden
  • Bricht jetzt schon das Heck aus, dann ist die Bremsbalance zu weit nach hinten eingestellt. Also den Wert um 1-2% erhöhen.
  • Nach dieser Bremsung sollte an mindestens einem Rad ein Hot Spot im roten Bereich aufgetreten sein. Ist dies nicht der Fall dann die Bremskraft um 10 N erhöhen.
  • Haben alle vier Räder Hot Spots, dann könnten die Bremsen insgesamt optimal oder die Bremskraft leicht zu hoch eingestellt sein. Probehalber die Bremskraft um 10 N verringern. Tritt der gleiche Effekt jetzt nicht mehr auf, dann war die vorige Einstellung optimal.
  • Haben nur die Vorderräder Hot Spots, die Hinterräder aber kaum Erwärmung dann ist die Bremskraftverteilung zu weit nach hinten eingestellt. Also den Wert um 1% erhöhen.

Ist der Test bestanden, dann sollte man abschließend noch länger dauernde Bremsungen bis fast zum Stillstand durchführen sowie beim Bremsen ganz leichte Bögen fahren und hier gegebenenfalls die Bremsbalance noch minimal korrigieren.

Anmerkung: Bei diesem Test sind die Reifentemperaturen auf Anfangszustand, der Grip geringer und die erzielte Bremskraft theoretisch zu klein. Aber der Drag Strip ist vollkommen eben und anscheinend erheblich griffiger als alle anderen Strecken. In der Praxis sind die so ermittelten Werte insgesamt minimal zu hoch.

Nachkorrekturen nach dem Rennen:

  • Eine zu hohe Reifentemperatur vorne und eine zu niedrige hinten deutet auf eine zu hoch eingestellte Bremsbalance hin, die minimal nach unten korrigiert werden sollte.
  • Ein beim Bremsen ausbrechendes Heck kann auch durch ein falsch dosiertes Zwischengas verursacht sein!
    • RWD Fahrzeuge erfordern beim Herunterschalten ein gefühlvolles Geben von Zwischengas, sonst bewirkt bei optimal eingestellter Bremse die ruckartig einsetzende Motorbremse beim Schalten ohne Kupplung das Blockieren der Hinterräder. Vorsicht, Zwischengas nicht übertreiben, sonst verlängert sich der Bremsweg.
    • Optimal eingestellte FWD Fahrzeuge reagieren ungewöhnlich allergisch auf gleichzeitiges Bremsen und Gasgeben. Die Wirkung beider Aktionen hebt sich an der Vorderachse teilweise auf, nicht jedoch an der Hinterachse! Die Bremsbalance verschiebt sich also nach vorne, so als hätte man die Handbremse leicht gezogen. Im Grenzbereich sorgt das für eine heftige Überraschung bei den ansonsten gutmütigen Fahrzeugen. Am leichtesten erkennt man diesen Fehler, wenn man die entsprechende Situation mit getretener Kupplung wiederholt. Tritt der Effekt nicht mehr auf, war es ein Fahrfehler.
  • Ist das Heck auch ohne Mitwirkung des Antriebs beim Bremsen unruhig und die Temperatur hinten gleich der vorderen dann kann die Bremsbalance leicht nach vorne verstellt werden. Bricht es gar aus oder ist die Temperatur hinten höher als vorne dann mit Sicherheit.

Aufhängung (Suspension)

Tieferlegung (Ride Height Reduction)

Federlänge, englisch: Motion Range, Einheit: m

Dies ist der Weg, um den sich die Feder maximal zusammendrücken lässt.
Dies entspricht theoretisch dem Federweg der Aufhängung zwischen voll eingefedert (maximale Belastung) und voll ausgefedert (minimale Belastung).
Hohe Werte entsprechen einer langen Feder und damit

  • einer höheren Lage der Karosserie (höherer Schwerpunkt, ungünstig für das Handling)
  • einer bezüglich Bodenunebenheiten weniger stark schwankenden Belastung des Rades (besonders bei Kurvenfahrt günstig)
  • einer guten Alltagstauglichkeit.

Die drei Auswirkungen werden getrennt begründet:

Eine hohe Lage des Schwerpunktes ist nachteilig für das Handling
Die Höhe des Schwerpunktes über der Reifenaufstandsfläche ist der Hebelarm, über den alle seitlichen Beschleunigungskräfte die Neigung der Karosserie beeinflussen. Wie nachteilig dies ist kann man am schnellsten sehen, wenn man sich vorstellt, was geschehen würde wenn man durch einen Kunstgriff den Schwerpunkt ganz auf das Straßenniveau hinunter bringen könnte:

  • Beim Beschleunigen würde die Front des Fahrzeugs nicht mehr hochsteigen und die Vorderräder nicht mehr entlastet, was für FWD von unschätzbarem Vorteil wäre.
  • Entsprechend würden beim Bremsen die Hinterräder nicht mehr entlastet:
    • Sie könnten ihren der normalen Gewichtsverteilung entsprechenden Anteil an der Bremswirkung übernehmen.
    • Das Verhältnis wäre auch noch von der Kraft der Bremsung unabhängig.
    • Wegen der fehlenden Nickbewegung würde auch bei starkem Bremsen die Lenkgeometrie nicht mehr verändert.
  • Bei Kurvenfahrt würden die äußeren Räder nicht mehr stärker belastet als die inneren! Wegen der Lastabhängigkeit der Reifenhaftung wäre diese alles in allem größer und das Fahrzeug könnte eine höhere Querbeschleunigung aufbringen.
  • Querbeschleunigungsabhängige Wankbewegungen würden vermieden, ein durch lastabhängige Lenkreaktionen bewirktes Schleudern des Fahrzeugs wäre praktisch unmöglich.

Das sind alles sehr erstrebenswerte Zustände, die das Abstimmen des restlichen Fahrzeugs und das Fahren sehr erleichtern würden.
Zusammenfassend: Das Handling von Fahrzeugen mit tiefem Schwerpunkt ist besser, weil die durch die beschleunigungsabhängige Neigung induzierte Änderung der Fahreigenschaften wesentlich geringer ist.
Außerdem hat eine niedrig liegende Karosserie einen geringeren Luftwiderstand und einen erhöhten Abtrieb auf der Unterseite. Also: Runter mit dem Schwerpunkt, soweit es sinnvoll geht! Das einzig dumme ist nur, dass das in LFS nur ein paar Zentimeter sind...

Eine durch Bodenunebenheiten stark schwankende Belastung ist ungünstig bei Kurvenfahrt

1. Fall: Bodenwelle gleich Federlänge:
Betrachten wir den Fall, dass die Fahrbahn sinusförmige Bodenwellen aufweist, deren Maximum zum Beispiel 50 mm über dem Minimum liegt. Die Wellenlänge soll groß genug sein, das der Reifen aufgrund seiner Form dem Profil folgen kann. Andererseits soll die Geschwindigkeit des Fahrzeugs so hoch sein, dass die Karosserie aufgrund ihrer Trägheit den Unebenheiten nicht mehr folgt sondern eine konstante Höhe hält.
Eine Feder, deren Länge nur 50 mm beträgt würde unter diesen Verhältnissen periodisch völlig entspannt und völlig zusammengedrückt. Die Kraft, die sie zwischen Rad und Karosserie überträgt, würde ebenso periodisch im Minimum Null und im Maximum das doppelte der normalen Belastung betragen. Dies folgt aus einem angenommenen linearen Verhalten und konstanter mittlerer Kraft.
Soweit ist noch alles in Ordnung, wenn man davon absieht, dass die extremen Lastwechsel in den Reifen Verformungsarbeit leisten, die die Reifen erhitzt und zur Rollreibung beiträgt.
Problematisch wird dieser Zustand bei Kurvenfahrt, wenn der Reifen Seitenführungskräfte aufbringen muss: Im Minimum der Reifenbelastung kann der Reifen keinerlei Seitenführungskraft übertragen, die betreffende Achse bricht aus. Ist die Haftung erst einmal verloren wirkt nur noch die niedrigere Gleitreibung zwischen Reifen und Straße. Selbst wenn sich der Zustand bei später drastisch zunehmender Reifenbelastung verzögert wieder normalisiert: Die über eine Wellenperiode gemittelte Seitenführungskraft beträgt nur ein Bruchteil des Falles konstanter Reifenbelastung.

2. Fall: Bodenwelle kleiner als Federlänge
Wenn man die Federlänge auf 100 mm verdoppelt schwankt die Reifenbelastung immer noch erheblich zwischen 50 % und 150 %. Selbst wenn bei 50 % die Bodenhaftung nicht wie oben beschrieben verloren gehen sollte, bleibt immer noch der für diesen Fall im Anhang berechnete drei prozentige Verlust an Seitenführungskraft.

3. Fall: Bodenwelle größer als Federlänge:
Die Feder wird maximal zusammengepresst und ein Gummipuffer übernimmt die Last. Man sagt auch: Sie schlägt durch. Dies macht S2 bemerkbar:

  • In leichten Fällen durch schnelle Nick- oder Wankbewegungen, was harte Stöße durch das Aufschlagen der Karosserie auf den Puffer anzeigt. Das ist an sich noch kein mechanisches Problem, allerdings verändert der wesentlich härtere Puffer die Dämpfungseigenschaften negativ, da die Stoßdämpfer nicht entsprechend angepasst werden. Sinngemäß steht aber in [Mil95, S.???]: Wenn beim Rennen die Puffer nicht ausgenutzt wurden dann stand die Federung zu hoch!
  • In schweren Fällen wird aber auch der Puffer völlig zusammengepresst und überträgt schlagartig enorme Kräfte:
    • Das Fahrzeug steigt an diesem Rad hoch, verliert den Bodenkontakt und stürzt im Extremfall sogar um
    • Das Fahrwerk wird geschädigt, wobei das bekannte Konservendosenscheppern erklingt. Zu Schäden am Fahrwerk sollte man die LFS Anleitung zu Rate ziehen. Im Anhang findet sich provisorisch eine Ultrakurzversion.

Zusammenfassend: Solange die Federung nicht durchschlägt haben Fahrzeuge mit längerer (weicherer, s.u.) Federung den besseren Grip.

Lange Federn sind alltagstauglicher

Das Setup von Straßenfahrzeugen hat für Rennzwecke eine zu hohe Federlänge. Straßenfahrzeuge sind für eine hohe mögliche Zuladung (Passagiere, Gepäck) ausgelegt. Sie müssen die dafür notwendige zusätzliche Kraft über zusätzliche Federwege vorhalten. Daher kann man für den Renneinsatz kürzere Federn vorsehen, muss dann aber auf die mögliche Zuladung in den Papieren reduzieren.

Welcher Effekt überwiegt jetzt?

Das lässt sich leider mit der Ausnahme einer durchschlagenden Federung nicht einfach erkennen. Hinzu kommt, das man eine Optimierung und Diagnose der Federlänge nur zusammen mit einer entsprechend gewählten Einstellung der Federsteifigkeit und der Dämpferstärke vornehmen kann. Es empfiehlt sich, mehrere zu verschiedenen Federlängen gehörige Setups vorzubereiten, unter geeignetem Namen abzuspeichern (z.B. BwGp 50mm) und anschließend miteinander zu vergleichen. Dabei sollte man mindestens zu Anfang, wenn nicht generell, die Federlängen vorne und hinten gleich einstellen. Dann ist der Wagenboden parallel zur Fahrbahn und Bodenwellen beeinflussen Vorderachse und Hinterachse gleich.

Findet man jedoch, das das Fahrzeug bei Bodenwellen hinten ausbricht und nicht mehr beherrschbar wird dann ist es sinnvoll, die hintere Feder um 5 bis 20 mm länger zu machen als die vordere. Dann wirken sich Bodenwellen vorne stärker aus als hinten und das Fahrzug bleibt stabil. Besonders trifft dies auf besonders leistungsstarke Fahrzeuge ohne Abtrieb (FZR) oder auf solche mit kleinem Trägheitsmoment um die Hochachse (MRT5) zu.

Für voll beladene Straßenfahrzeuge ist ein Resteinfederweg von 50mm ausreichend [Rei86, S.270]. Und das ist sicher ein besserer Ausgangspunkt für die Optimierungen als die werksseitig beim XRT eingestellten 100 bis 120 mm!

Aber auch ohne umfangreiche Vergleiche kann man bei optimierter Federstärke und Dämpfung eine zu geringe Federhöhe daran erkennen dass in Kurven mit Bodenwellen aufgrund der hohen Federstärke die Bodenhaftung stark schwankt, was an schwankendem Reifengeräusch und leichtem Seitenversatz zu bemerken ist.

Federstärke (Stiffness)

Mit der Federstärke stellt man ein, wie stark die Feder unter der Belastung nachgibt. In S2 stellt man die Feder so weich ein, dass bei Maximalbelastung, beispielsweise

  • Kurvenbelastung (+2g außen, 0g innen) oder
  • Bremsbelastung (< +2g vorne, > 0g hinten)

das Fahrzeug gerade noch nicht auf den Gummipuffern aufstößt (s.u.).
Die g-Werte sind nur zur Anschauung, sie berücksichtigen aerodynamische Auf- und Abtriebswerte nicht.
(Übrigens dürften Fahrbahnunebenheiten diese g-Werte nicht wesentlich erhöhen solange man die Geschwindigkeit so wählt, dass man mit allen vier Rädern noch auf dem Boden bleibt. Ein Hügel, der auf der einen Seite die +2g überschreitet, würde bei sinusförmigem Profil nach einer halben Periode die 0g unterschreiten, d.h. das Rad würde doch abheben.)

Warum stellt man die Federn nicht noch härter? Es heißt doch Was hart macht ist gut!?
Härtere Federn als für die Federlänge nötig haben drei nachteilige Effekte:

  • Die Rollreibung steigt an, weil die dynamische Reifenbelastung zunimmt
  • es wird, wie unten gezeigt wird, eine härtere Dämpfung benötigt, die ebenfalls Energie kostet und so indirekt die Rollreibung erhöht. Aber vor allem:
  • die Feder wird auch bei maximaler Belastung nicht bis zum Minimum zusammengedrückt. Das bedeutet dass der Schwerpunkt des Fahrzeugs über das Minimum hinaus erhöht wird. Das könnte man natürlich durch eine kürzere Federlänge wieder ausgleichen, die aber per Definition zu einer anderen Konfiguration gehört und dort getestet wird.

Wie geht man vor?

  • Dämpfung vorne und hinten auf das Maximum setzen um Schwingungen auszuschließen
  • An beiden Achsen hohe Federstärken einstellen.
  • Das Verhältnis der Werte sollte stets der Gewichtsverteilung entsprechen. Beispiel: XF GTi, V/H = 60/40 => Anfangsstärken 120kN/m vorne und 80 kN/m hinten.

Ist dies nicht der Fall dann schwingen Front und Heck des Fahrzeugs bei gleichen Störungen unterschiedlich schnell nach, was das Fahrverhalten durch zusätzlich auftretende Nickbewegungen kritischer macht.

  • Jetzt die Werte stufenweise an beiden Achsen unter Erhalt des oben angegebenen Verhältnisses verringern bis das Fahrzeug irgendwo gerade auf den Puffern aufsetzt.
  • Tritt dies an einer kritischen Stelle auf nimmt man den letzten Schritt zurück, versucht es zwischen den letzten Werten noch einmal und hat zum Schluss eine brauchbare Einstellung. Kritisch in diesem Sinne ist eine Stelle, wenn sich das Fahrzeug dort im Grenzbereich befindet, die Erschütterung des Rades durch ein Aufsetzen auf einen Puffer einen Verlust an Bodenhaftung bewirkt.

Das Aufstoßen auf die Gummipuffer kann man auf zwei Arten feststellen:

  • Die klassische Methode: Im Menü Optionen, Ansicht den Einfluss von allen Beschleunigungen auf die Fahrersicht maximal einstellen. So machen sich die durch Aufsetzen bewirkten Erschütterungen deutlich durch ein wackelndes Bild bemerkbar. Gleichzeitig tritt das Konservendosenscheppern auf. Diese Methode funktioniert bei allen Fahrzeugen. Während bei normalen Fahrzeugen lediglich ein Kontrollverlust droht verlangsamt beim FO8 das Aufsetzen zusätzlich das Fahrzeug.
  • Die effektive Methode:
    • Ein Rennen beginnen, in denen alle 12 AI-Fahrer das eigene, zu testende Setup verwenden.
    • Dann sich durch Drücken der Taste F die Kräfte anzeigen lassen. Ein Aufsetzen auf die Puffer merkt man daran, dass die Farbe der vertikalen Kraftpfeile von gelb auf rot wechselt. Einen Verlust der Bodenhaftung eines Rades daran, das einer der horizontalen Pfeile auf rot wechselt. Geschieht beides gleichzeitig, ist dies ein sicheres Zeichen, das mangelnde Federstärke die Bodenhaftung beschränkt.
    • Beim FO8 funktioniert diese Funktion jedoch leider nicht, vermutlich zeigen die Pfeile nur die Kräfte der Aufhängung an und berücksichtigen nicht das Aufschlagen der Karosserie auf den Boden.

Aus der Fahrsituation und den aufsetzenden Rädern kann man ableiten ob die Stärke einer oder mehrerer Federn oder der Stabilisatoren erhöht werden muss:

  • Tritt das Aufsetzen bei maximalem Bremsen am Eingang der Kurve auf, dann ist die vordere Federstärke zu erhöhen.
  • Tritt das Aufsetzen an den kurvenäußeren Rädern am Scheitelpunkt der Kurve auf, dann sind beide Stabilisatoren zu verstärken. Siehe Stabilisator.
  • Tritt das Aufsetzen bei Fahrzeugen mit Aerodynamik bei Höchstgeschwindigkeit auf dann sind entweder die Flügel flacher zu stellen oder die Federn härter zu wählen.

Dämpfung (Damping)

Die Radaufhängung ist ein schwingungsfähiges System, bestehend (von unten nach oben) aus

  • Dem wechselnden Fahrbahnprofil, entsprechend einer zeitlich schnell veränderlichen Kraft F(t)
  • der Federwirkung des Reifens, abhängig von Luftdruck und Steife der Reifenflanke
  • der so genannten ungefederten Masse des Rades (Mantel, Felge, Schrauben, Bremsanlage, beweglicher Teil des Federbeins und der Hälfte der Massen der Teile, die das Rad mit der Karosserie verbinden, z.B. von Antriebswelle, Feder und Stabilisator).
  • der Federwirkung der Aufhängung, entsprechend einer weichen Feder mit der Federkonstanten cFeder. Dies ist die oben erwähnte Federstärke mit der Einheit kN/m .
  • der Wirkung des Stoßdämpfers, entsprechend einer geschwindigkeitsproportionalen Dämpfung

F = -k*v, wobei k beim Ein- und Ausfedern unterschiedliche Werte annehmen kann. k ist die in LFS S2 einstellbare Dämpfung mit der Einheit kNs/m .

  • der Masse mf des restlichen Fahrzeugs, die sich auf der Aufhängung abstützt.
  • der dynamischen Belastung durch die Fahrsituation entsprechend einer langsam veränderlichen Kraft

Sprich: Die so genannte ungefederte Masse hängt gleich zwischen zwei Federn und die Karosserie thront obenauf! Das System ist wie man sich leicht vorstellen kann ohne die Wirkung der Stoßdämpfer hochgradig schwingungsfähig, da jede Dämpfung fehlt.
Und Schwingungen dieses Systems sind schlecht:

  • Die Schwingungsamplitude reduziert den zur Verfügung stehenden Federweg. Im Extremfall schaukelt sich die Schwingung bei periodischen Bodenwellen und der richtigen Geschwindigkeit auf, bis die Radaufhängung abwechselnd am oberen und unteren Anschlag ankommt.
  • Schwingungen sorgen abwechselnd für erhöhten und verringerten Andruck des Rades auf die Fahrbahn:
    • Bei niedrigem Andruck verliert das Rad eventuell die Bodenhaftung, die es im Grenzbereich dann meistens auch bei dem nachfolgenden hohen Andruck nicht wieder herstellt.
    • Aufgrund der Lastabhängigkeit sinkt bei schwankender Belastung die mittlere Bodenhaftung (siehe Anhang).
    • Bei hohem Andruck ist die Rollreibung überproportional höher, die Reifen heizen sich mehr auf.

Und wie unterdrückt man die Schwingungen optimal? Durch maximale Dämpfung! Oder nicht? Hohe Dämpfung hat auch erhebliche Nachteile, da die Dämpfungskraft proportional ansteigt:

  • Schnelle Stöße werden über den dafür fast starren Dämpfer ungefedert an die Karosserie weitergegeben. Das klingt zunächst nur unkomfortabel, wirkt sich aber auch auf die Fahrsicherheit aus. Man stelle sich einen beliebig harten Dämpfer vor, der entspräche einer unnachgiebigen Stange und diese wiederum würde die parallel eingebaute Feder wirkungslos machen. Schon von der ersten kleinen Bodenwelle, die gerade höher wäre als die Reifenflanke, würde das Fahrzeug abheben!
  • Die Karosserie wird auf Torsion beansprucht; bei einer schwachen, weichen Karosserie kann die Geometrie der Aufhängung dynamisch verändert werden.
  • Die Reifen werden stärker durch Stöße beansprucht, was die Reifenflanken aufheizt.

Fazit: Nur soviel Dämpfung wie nötig und so wenig wie möglich!

Wie viel ist denn nötig?
Hier sollte eigentlich ein Einschub über die Schwingungsgleichung folgen, der beweist, das das Studium nicht umsonst war und in dem zum Schluss die benötigte Dämpfung aus den bereits ermittelten Werten von Federstärke, Stabilisatorhärte und Reifendruck abgeleitet wird. Das scheiterte leider, denn

  • die Federwirkung der Reifen ist nicht bekannt
  • das Verhältnis zwischen ungefederter Masse und restlicher Karosseriemasse ist nicht bekannt
  • die Skalierung von LFS teilweise falsch, mindestens dort, wo Druck- und Zugstufe nicht separat eingestellt werden können. Die Werte der benötigten Dämpferstärken sind innerhalb der Fachliteratur mit den Resultaten aus der Schwingungsgleichung konsistent, aber für LFS deutlich zu niedrig. (Offener Punkt)

Was man aber machen kann, ist sich die Lösungen der Schwingungsgleichung grafisch anzuschauen und die Resultate mit der Hüpfbewegung des Fahrzeugs auf dem Teststand im Setup zu vergleichen:

image:Advset1.gif

Hier ist vertikal der Federweg nach einer schlagartigen Änderung der Belastung (z.B. wenn man einen Sack Sand in den Kofferraum einlädt) aufgetragen und horizontal die Zeit.
Die fünf Beispiele von Lösungen sind farbig markiert:

Farbe Dämpfungsmaß D Typ Resultat
Violett 0 ungedämpft Dies ist die Lösung der ungedämpften Schwingung, hier nur als Referenz und abschreckendes Beispiel abgebildet.
Blau0,37 "weich" Die Dämpfung ist gerade so stark, dass die folgende Schwingungsauslenkung nur ein Zehntel der vorhergehenden beträgt. Dieses Überschwingen kann man gerade noch vernachlässigen. Das ist schon eine brauchbare Einstellung, die eher dem weichen Ende der GP Rennabstimmungen entspricht.
Grün 0,5 "mittel" Hier ist die Dämpfung so stark, das die folgende Schwingung nicht mehr bemerkbar ist
Gelb 1 kritisch Dies ist die härteste noch sinnvolle Dämpfung, die Aufhängung kehrt optimal schnell in die Ruhelage zurück
Rot 2 überktitisch Steigert man die Dämpfung noch weiter dann verlängert sich nur die Rückkehrzeit, was sinnlos ist.

Nun besteht die die Testbelastung in LFS aus einem kurzen Stoß von unten gegen die Reifen. Die sichtbare Bewegung des Aufbaus wird am besten beschrieben, wenn man annimmt, dass er sich sofort mit einer bestimmten Anfangsgeschwindigkeit in Bewegung zu setzt und dann mehr oder weniger schnell den ursprünglichen Gleichgewichtszustand wieder einnimmt. Daher sehen die Lösungen etwas anders aus als oben, die Farben und Dämpfungen korrespondieren aber mit obigem Beispiel:

image:Advset3.gif

Farbe Dämpfungsmaß D Typ Resultat
Blau0,37 "weich" Die folgende Schwingungsauslenkung ist gegenüber der vorhergehenden beider geringen Auflösung des Fahrzeugmodells kaum noch sichtbar.
Grün 0,5 "mittel" Hier ist nur noch die zweite Aufwärtsbewegung sichtbar, bevor der Aufbau zur Ruhe kommt.
Gelb 1 kritisch Es gibt nur noch den Stoß und die folgende Abwärtsbewegung.

Was sagt die Literatur?
[Rei89, S. 81] gibt für Straßenfahrzeuge einen Wertebereich für D zwischen 0,25 bis 0,3 an
[Mil95, S. ?] gibt für Rennfahrzeuge in einem Beispiel einen Wert für D von 0,45 an.
Daher ist die Lösung mit D=0,5 als Anhaltspunkt zu empfehlen.


Wie geschieht das in LFS S2?
Folgendes Verfahren funktioniert für die Achsen, bei denen ein Punkt der Karosserie, zum Beispiel den Verbindungspunkt zum Querlenker im Modus Aufhängung dargestellt wird: Man löst die Testbelastung aus und achtet genau auf die Bewegung des Punktes der Karosserie, bei der man wie oben zwischen mehreren Fällen der Dämpfung unterscheidet:

  • Bewegt er sich aufwärts und dann wieder abwärts, um dann schon zur Ruhe zu kommen, dann ist die Achse kritisch oder überkritisch gedämpft. => Dämpfung verringern.
  • Bewegt er sich aufwärts. abwärts und anschließend noch einmal aufwärts um dann zur Ruhe zu kommen, dann ist die Dämpfung unterkritisch aber eventuell noch zu hart. => Dämpfung vorsichtig weiter verringern
  • Bewegt er sich aufwärts, abwärts, aufwärts um dann noch einmal langsam abwärts zu kriechen dann ist die Dämpfung zu weich => Dämpfung vorsichtig erhöhen
  • Bewegt er sich aufwärts, abwärts, aufwärts um dann noch mehrere Male umzukehren dann ist die Dämpfung viel zu gering. => Dämpfung kräftig erhöhen

Die Dämpfung ist genau richtig eingestellt, wenn das Verhalten gerade noch dem Punkt 2 entspricht und gerade noch nicht dem dritten Punkt.

Weil die Bewegung insgesamt nur klein ist kann man so den Wert nur grob einstellen. Anschließend sollte man auf die Neigung des Querlenkers achten. Ist die Bildschirmauflösung nicht allzu hoch eingestellt und das Antialiasing ausgeschaltet dann erkennt man bei einem nur leicht geneigten Querträger an den Rändern leichte Treppenstufen, die bei der kleinsten Bewegung deutlich anfangen zu wandern. Diesen Effekt kann man nutzen um zwischen den Fällen 2 und 3 deutlich zu unterscheiden.

Dämpfung, , englisch: Bump Damping
Dämpfung, , englisch: Rebound Damping
Bei den leistungsfähigeren Fahrzeugen kann man die Druck- und die Zugstufendämpfung getrennt einstellen. Initial beträgt das Verhältnis fast überall circa 1:1,5. Bei echten Fahrzeugen wird oft ein Verhältnis von 1:2 gewählt. Grund für das Verhältnis ist, das die Aufwärtsgeschwindigkeit der Aufhängung beim Einfedern aufgrund des harten Zwanges durch die Fahrbahn meist wesentlich höher ist als die der Abwärtsbewegung (Ausfederbewegung) durch die weichere Feder. Würden die Werte gleich gewählt dann wäre die mittlere Kraft auf die Karosserie durch das Einfedern höher, die Federhöhe würde steigen. Da ich noch kein Verfahren habe um die Werte unabhängig voneinander zu optimieren schlage ich vor das vorgegebene Verhältnis beizubehalten, solange es zwischen diesen beiden Werten liegt. Daher sind bei diesen Fahrzeugen statt der einen Dämpfung zwei zu verändern, wobei das Verhältnis zwischen den beiden erhalten bleiben sollte.

Und wie stellt man Achsen ein, die keinen sichtbaren Punkt der Karosserie oder Querträger haben? Hier hilft die Physik weiter, sofern man annehmen darf das LFS vielleicht nicht die Skalierung der Dämpfung dann aber das Verhalten der Schwingung richtig berechnet.
Es gilt nämlich: k = D * ( 2 * m * c )
Und daraus kann man für das Verhältnis der Dämpfungen ableiten:
kh / kv = [ ( ch / cv ) * ( mh / mv ) ]
und das kann man leicht zur gesuchten Dämpfung der anderen Achse auflösen.

Noch einfacher wird das Verfahren, wenn man, wie oben als Anhaltspunkt vorgeschlagen, die Federsteifen proportional zu den Massen eingestellt hat:
Der Proportionalitätsfaktor sei f dann gilt:
cv = f * mv; und ch = f * mh
Dies in obige Gleichung eingesetzt liefert dies:
kv / kh = mv / mh
Das heißt, dass man bei optimierter Dämpfung an der Vorderachse die Dämpfung der Hinterachse gleich mit berechnen kann.

Stabilisator (Anti Roll)

Ein Stabilisator ist eine U förmig gebogene Torsionsfeder, deren Enden mit den beiden Radaufhängungen einer Achse verbunden sind und die unten links und rechts drehbar gelagert mit der Karosserie verbunden ist. Federn beide Räder gleichmäßig ein hat der Stabilisator keine Wirkung, weil er sich in seiner Lagerung mitdreht. Eine Wirkung tritt erst dann auf, wenn ein Rad stärker einfedert als das andere. Dann wird der Stabilisator auf Torsion belastet und wirkt dieser einseitigen Belastung entgegen indem er die Kraft von der stärker eingedrückten Feder auf die andere leitet.
Bei einer Kurvenfahrt bedeutet dies eine Entlastung der kurvenäußeren Feder (die dadurch weniger stark zusammengedrückt wird) und eine Belastung der kurveninneren Feder mit dem gegenteiligen Effekt. Resultat:

  • Die Karosserie neigt sich erheblich weniger.
  • Dadurch werden lastabhängige Effekte auf das Fahrverhalten geringer.
  • Der Schwerpunkt wandert weniger nach außen.

Einziger Nachteil: Wenn man den kurveninneren Randstein überfährt dann versucht der Stabilisator ebenfalls, dem Einfedern entgegenzuwirken, allerdings auf der kurveninneren, also falschen Seite und so wankt die Karosserie heftig nach außen. Dadurch verliert auch das andere Radpaar an Grip, was bei RWD ein heftiges Ausbrechen zur Folge haben kann.

Richtig interessant wird es, wenn man vorderem und hinterem Stabilisator erheblich unterschiedliche Steifigkeiten gibt. Idealisiert ist die Karosserie nämlich verwindungssteif und ihr ist es egal, ob aufrichtende Kräfte vorne oder hinten angreifen. Nehmen wir einmal an, die Steifigkeit (Federkonstante) eines Stabilisators wird erhöht. Dieser Stabilisator übernimmt dadurch einen größeren Anteil der gesamten Aufrichtkräfte, dadurch wird an seiner Achse das kurvenäußere Rad erheblich mehr belastet und an der anderen Achse das kurvenäußere Rad entsprechend entlastet, da die dort anfallenden Aufrichtkräfte entsprechend zurückgehen. (Das klingt vielleicht kompliziert, aber jede der zahlreichen einfacheren Darstellungen ist falsch.) Das kurveninnere Rad der Achse mit dem jetzt steiferen Stabilisator wird entsprechend erheblich entlastet.

Dies bewirkt insgesamt an dieser Achse:

  • Am kurveninneren Rad eine drastische Verringerung des Andrucks und somit:
    • Eine bei Kurvenfahrt niedrigere Reifentemperatur kombiniert mit
    • Tendenz zu blockierendem Reifen beim starken Bremsen was durch punktuelle Überhitzung zu erkennen ist.
    • Beide Effekte kann man sehr gut an der Hinterachse von FWD Fahrzeugen beobachten.
  • Am kurvenäußeren Rad eine Belastung mit einem größeren Teil des Andrucks und der Seitenführungskraft der Achse was eine Tendenz zur Überlastung mitbringt und somit eine Erhöhung des Schräglaufwinkels und dadurch einen höheren Schlupf an diesem Rad und dadurch eine erhöhte Temperatur bei Kurvenfahrt.
  • Somit eine ungleichmäßigere Verteilung der Last zwischen den Rädern und insgesamt aufgrund der Lastabhängigkeit der Reifenhaftung eine verringerte Seitenführungskraft und eine verstärkte Tendenz zum Ausbrechen.

Und an der anderen Achse:

  • Eine gleichmäßigere Lastverteilung zwischen kurvenäußerem und innerem Rad (also gerade das Gegenteil des Effektes an der Achse mit dem versteiften Stabilisator!), dadurch:
    • Eine höhere mögliche Seitenführungskraft (Siehe Anhang 1) und
    • eine bessere und gleichmäßigere Bremswirkung, dadurch eine Temperatursenkung des kurveninneren Rades und entsprechend
    • eine bessere Traktion, wenn es sich um eine angetriebene Achse handelt.
  • Eine gleichmäßigere Temperaturverteilung

Die Verteilung der möglichen Seitenführungskraft zwischen Vorder- und Hinterachse bestimmt aber das Handling des Fahrzeugs:

  • Ist sie vorne höher dann wird im Grenzbereich die Hinterachse zuerst ausbrechen und das Fahrzeug übersteuert.
  • Ist sie hinten höher dann wird im Grenzbereich die Vorderachse zuerst ausbrechen und das Fahrzeug untersteuert.

Fazit: Durch unterschiedlich steife Stabilisatoren kann man ein untersteuerndes in ein übersteuerndes Fahrzeug verwandeln!

Leider stößt diese Methode an ihre Grenze, wenn das kurveninnere Rad der Achse mit dem verstärkten Stabilisator soweit entlastet wird, das es gänzlich abhebt. Wird jetzt die Querbeschleunigung noch weiter erhöht so bleibt die Lastverteilung der Achse konstant und die Wirkung lässt nach, gerade dann wenn man sie am nötigsten braucht. Dieses Verhalten kann man sehr gut am FZR50 beobachten: Mit erheblich verstärktem Frontstabilisator wirkt das Fahrzeug bis etwa 1 g sehr stabil um bei höheren Werten um so plötzlicher hinten auszubrechen.

Was sind nun Übersteuern und Untersteuern? Und welches Handling sollte man wählen? Die Fachliteratur definiert ein Fahrzeug als untersteuernd bzw. übersteuernd, wenn bei ungestörter Kurvenfahrt der Schräglaufwinkel (Siehe Anhang1) vorne größer bzw. kleiner ist als hinten. Das ist korrekt, hilft aber in LFS überhaupt nicht weiter, weil dieser Winkel nicht abzulesen ist. Woran erkennt man es dann?

Man fährt mit dem Fahrzeug in den Grenzbereich, d.h. in der Kurve so schnell es gerade geht.

  • Übersteuern ist sehr einfach zu erkennen: Das Fahrzeug hat die Tendenz sich in die Kurve hinein zu drehen, diese Tendenz steigert sich in der Folge noch rasch, wenn man nicht sofort dagegen lenkt. Man nennt dies Das Heck bricht aus und in der Tat muss man es ganz schnell wieder einfangen!
  • Untersteuern ist etwas schwieriger zu erkennen: Das Fahrzeug bleibt stabil, fährt aber in der Kurve einen weiteren Bogen, als es das nach dem Gefühl des Fahrers von der Lenkradstellung eigentlich sollte. Je schneller man wird desto weiter wird - bei konstanter Lenkradstellung - der Bogen. Versucht man dies durch stärkeres Lenken zu kompensieren, dann quietschen nur die Reifen mehr aber der Bogen wird nicht wieder enger.

Man sieht dann bald ein Hindernis sich bedenklich schnell dem kurvenäußeren Kotflügel und dem empfindlichen Lenkgestänge nähern!
Gegenmaßnahmen:
FWD: Vom Gas gehen (aber nicht so weit, dass der Motor in den Schiebebetrieb geht)
RWD: Keine! Wirklich keine? Ok, man kann die Handbremse ziehen und hoffen, dass die Geschwindigkeit ein bisschen geringer wird und der Schaden bei einem Heckaufprall nicht so groß ist. Denn eine alte Weisheit der Rallye Fahrer lautet: Wenn Du schon abfliegst, dann wenigstens mit dem Heck voran!

  • Auf dem Skid Pad (Strecke Autocross, Variante Skid Pad [Arena]) lässt sich das Verhalten aber in Ruhe erkennen und präzise optimieren: Man wählt einen der mittleren Kreise, z.B. den blauen und fährt zunächst ganz langsam auf der Linie. Ab jetzt hält man den dazu nötigen Lenkradwinkel konstant ein und beobachtet laufend die erreichte Querbeschleunigung. (dazu F9 drücken, F zeigt alle Kräfte an und mit V kann man alle Kräfte von hinten betrachten). Dann beschleunigt man, aber nur sehr langsam um den Einfluss des Antriebs auszuschalten und den Reifen Zeit zum Aufwärmen zu geben. Währenddessen beobachtet man, wie die Querbeschleunigung und die entsprechenden Kraftpfeile der einzelnen Räder ansteigen. In dieser Phase zeigen die meisten Fahrzeuge ein leichtes Untersteuern, das sich durch eine Vergrößerung des Kreises bemerkbar macht. Das ist normal und ließe sich im Fahrbetrieb durch entsprechendes Gegenlenken korrigieren. Bald setzt leichtes Reifenrauschen ein, das sich dann über ein leises Heulen zum Quietschen verstärkt. Spätestens jetzt sind die Kraftpfeile der inneren Räder rot geworden, was anzeigt, das sie ihre Bodenhaftung weitgehend verloren haben. Interessant ist das Verhalten des Fahrzeugs, wenn die Querbeschleunigung ihr Maximum erreicht, denn dies ist das Ende des Grenzbereichs und der Zustand, auf den es im Rennen ankommt:
    • Das Setup ist so zu wählen, das jetzt weder Über- noch Untersteuern auftreten. Dann sind Vorder- und Hinterräder gleichzeitig an ihrer Leistungsgrenze und hinsichtlich Querbeschleunigung optimal ausgenutzt. Das ist von entscheidender Bedeutung.
    • Ist dies der Fall dann geht allerdings als Nebeneffekt jede rasche Korrekturmöglichkeit durch das Lenkrad verloren, wie sie zum Ausgleich einer Unebenheit der Fahrbahn oder einer Kollision erforderlich ist. Man kann weder das Fahrzeug weiter in den Kreis hineindrehen, weil dies die Vorderräder überlastet noch das Fahrzeug rasch aus dem Kreis herausdrehen, weil dies die Hinterräder überlastet. Es ist lediglich noch möglich durch Nachgeben des Lenkrades den Radius des Kreises zu vergrößern und so diesen Zustand zu verlassen. Das hört sich nachteilig an, gehört aber eine Konsequenz der optimalen Ausnutzung des Grenzbereiches.
    • Ebenfalls gibt es jetzt keinerlei Haftungsreserven zum Beschleunigen oder gar Bremsen mehr. Daraus folgt, dass dieser Zustand nur im engsten Teil der Kurve wie beschrieben besteht, in allen anderen Phasen kommen noch Vortriebs- oder Verzögerungskräfte hinzu, so das die Querbeschleunigen geringer ausfallen muss.
    • Der Wert der Querbeschleunigung gibt Auskunft über die Leistungsfähigkeit des Setups, er sollte möglichst hoch sein.
    • Das Geräusch der Reifen in diesem Zustand sollte man sich genau einprägen und im Rennen so fahren, das es möglichst lange und gleichmäßig zu hören ist!

Theoretisch ist also die Kurvengrenzgeschwindigkeit optimal, wenn das Fahrzeug auf dem Skid Pad im Grenzbereich neutral steuert, weil dann die Seitenführungskräfte ausgewogen auf die Achsen verteilt sind [Mil, S ]. Die dazu passende Fahrweise ist, nach dem engsten Teil erst dann zu beschleunigen, wenn die Seitenkräfte nachlassen.

Subjektiv stellt sich das oft anders dar:
Die leistungsstarken RWD Fahrzeuge verhalten sich beim (zu starken) Gasgeben derart übersteuernd, das man sie am liebsten durch Schwächen des hinteren oder Verstärken des vorderen Stabilisators hinten ruhig stellen möchte um lieber durch Untersteuern pro Runde eine Sekunde zu verlieren als jede dritte Runde einen Abflug zu machen.

Das ist ein zweischneidiges Schwert: Bei manchen Fahrzeugen funktioniert das halbwegs wenn man nicht an die Grenze geht, aber bei einigen (z.B.: wie oben erwähnt beim FZR) ist der Effekt klar negativ:

Im normalen Fahrbereich ist alles friedlich, aber der Grenzbereich beginnt früher (FZR: 1,4 g statt 1,55 g) und, ist er erst einmal erreicht, bewirkt ein wenig zu viel Gas, dass das Heck wie vorher aber aber diesmal wirklich schlagartig und unerwartet ausbricht. Das Gleiche gilt für das Zwischengasgeben beim Bremsen (siehe Bremsen).

Hier gilt wieder die Regel: Wenn man sich also schon darauf einstellen muss, dass das Heck bei zu starkem Gasgeben nach der Kurve ausbricht, dann lernt man die Beherrschung des Fahrzeugs am besten und schnellsten, wenn man ständig die Beschleunigung richtig dosieren muss.

(Andererseits sind manche Hochleistungsfahrzeuge so agil um die Hochachse, dass die zum rechtzeitigen Gegenlenken erforderliche Reaktionsgeschwindigkeit auch geübte Fahrer überfordert. Diese Fahrzeuge werden doch untersteuernd getrimmt um sie beherrschbar zu machen.)

Man kann allerdings bei 2WD auch gefühlvolles gleichzeitiges Bremsen und Gasgeben sinnvoll einsetzen um die Trimmung zu beeinflussen!

  • Bei FWD kompensiert sich vorne die Brems- mit der Antriebswirkung, hinten aber entsteht nur Bremswirkung: Dies wirkt insgesamt wie eine gut dosierbare Handbremse (die es erlaubt, beide Hände am Lenkrad zu lassen): Man kann auch bei einem untersteuernden Fahrzeug das Heck zum Ausbrechen bringen bzw. es lenken.
  • Bei RWD kompensiert sich hinten die Brems- mit der Antriebswirkung, vorne nicht, daher wird das Fahrzeug untersteuernd. Theoretisch sollte man so ein ausbrechendes Heck durch entsprechende Drift vorne kompensieren können.

Oder anders gesehen: Durch gleichzeitiges Gasgeben beim Bremsen verschiebt man die Bremsbalance zum nicht angetriebenen Radpaar.

Lenkung (Steering)

Max. Einschlag (Maximum Lock)

Der maximale Lenkeinschlag des Wheels wird auf diesen Lenkeinschlag der Vorderräder skaliert. Kleinere Werte erlauben ein gefühlvolleres Lenken, allerdings auf Kosten des Wendekreises und der Möglichkeit, das Fahrzeug bei extremen Driftwinkeln wieder unter Kontrolle zu bringen.
Besonders RWD werden ohnehin nicht mit großen Lenkeinschlägen gefahren. Ist das Wheel unpräzise dann kommt man Werten um die 25° aus, ansonsten sollte man ruhig das Maximum wählen.

Parallele Steuerung (Parallel Steer)

Bei langsamer Kurvenfahrt beschreiben beide Vorderräder Kreise mit ungleichen Radien. Darauf ist die Lenkung von Straßenfahrzeugen auch ausgelegt: Bei stark eingeschlagenem Lenkrad wird das kurveninnere Rad stärker ausgelenkt als das äußere - dies wird Ackermann Steuerung genannt und kann bei S2Q auch beobachtet werden, wenn man Parallele Steuerung auf 0% setzt. Das Gegenteil ist die parallele Steuerung (100%), wo die Räder stets parallel bleiben. Beim Einlenken kommt es zu einer positiven Spur, so dass das kurveninnere Rad nach außen schiebt, was sich insgesamt als lenkwinkelabhängiges Untersteuern bemerkbar macht. Dieses Untersteuern kann man auch absichtlich einsetzen um ein in engen Kurven zum Übersteuern neigendes Fahrzeug stabiler zu machen. Theoretisch sollte so bei engen Kurven die Ackermann Steuerung auch die höhere Querbeschleunigung an der Vorderachse aufweisen. Erst bei sehr starkem seitlichen Schlupf der Vorderräder, wenn der wirkliche Kurvenradius viel größer ist als der gelenkte, sollte sich zuviel Ackermann d.h. ein Wert von 0% negativ bemerkbar machen. Tatsächlich scheint sich die Querbeschleunigung bei manchen Fahrzeugen umgekehrt zu verhalten: Beim XRG ließ ein Wert von 100% das kurveninnere Vorderrad erst bei 0,81 g den Seitenhalt verlieren anstatt bei 0,75 g (0%). Der 50% Wert lag dazwischen, was darauf deutet, das der 100% Wert das Maximum darstellt.. Daher gilt hier leider: Probieren geht vor Studieren.

Nachlauf (Caster)

Bei echten Fahrzeugen ist der Nachlauf eines gelenkten Rades der Abstand in Fahrtrichtung (in der Einheit Millimeter) zwischen dem Mittelpunkt der Reifenaufstandsfläche und dem Schnittpunkt der Lenkachse mit der Strasse. Der Nachlauf wirkt als Hebelarm für die Übertragung von Radkräften auf die Lenkung. Dies sind zum einen die Seitenkraft als auch, sofern der Lenkwinkel nicht gerade Null ist, die Längskraft. Dabei wirkt bei positivem Nachlauf die Bremskraft stabilisierend und bei angetriebenen Rädern die Vortriebskraft destabilisierend.
Das anschaulichste Beispiel für den Nachlauf sind die Räder von Einkaufswägen. Hier bewirkt der Nachlauf, dass sich die Räder nach der Fahrtrichtung des Wagens ausrichten.
Bei den Fahrzeugen wirkt das über den Nachlauf erzeugte Drehmoment der Lenkachse als Rückstellmoment und vermittelt dem Fahrer des Fahrzeugs einen guten Eindruck über die Seitenkräfte am vorderen Teil des Wagens.
Allerdings gibt es noch ein Drehmoment, das ebenfalls am Lenkrad spürbar wird: Das Richtmoment des Reifens. Es ist vor allem beim Nachlauf Null spürbar und reagiert besonders kritisch auf den Eintritt des Grenzbereichs. Daher sollte es nicht durch einen zu hohen Nachlauf überdeckt werden.

In LFS hat der Nachlauf zwar die Einheit Grad, ist aber dem oben definierten Nachlauf proportional. Man sollte mit einer mittleren Einstellung anfangen. Wenn man beim Fahren schon außerhalb des Grenzbereichs das Gefühl hat, als hätten die Vorderräder zu wenig Haftung oder man führe auf Sand oder Eis, dann sollte man den Wert erhöhen. Wenn die Kräfte bei starker Querbeschleunigung so hoch werden, dass sie das rasche Lenken behindern oder es einem bei Rückwärtsfahrt das Lenkrad aus der Hand reißt dann sollte man den Wert verringern.

Spur (Toe in)

Die Spur beeinflusst die Stabilität des Fahrverhaltens auf der Geraden. Bei Spur Null sind die Felgen genau parallel zueinander. Bei positiver Spur haben die vorderen Enden der Felgen einen geringeren Abstand als die hinteren Enden (Toe in), bei negativer ist es umgekehrt (Toe out). In beiden Fällen treten am Rad seitliche Kräfte auf und die beiden Reifen arbeiten gegeneinander. Dies bewirkt verschiedene Effekte:

  • Die Rollreibung steigt an, [Rei86, S.162] gibt dazu eine lineare Erhöhung von 1 % an, wenn sich der Betrag des Vorspurwinkels eines Rades um 0,6 ° erhöht.
  • Die maximale Seitenführungskraft sinkt, da das kurveninnere Rad, solange es Bodenhaftung hat, gegen das äußere arbeitet und das äußere den größten Teil der Seitenführungskraft aufbringt.
  • Die Eigenstabilität des Fahrzeugs wird stark beeinflusst:
    • Bei positiver Spur an der Vorderachse kommt es durch das Gegeneinanderarbeiten unter Berücksichtigung der Fahrerreaktion zu instabilem Lenkverhalten:

Angenommen die Haftung des l

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