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Schnitt durch Rad und Radaufhängung mit Lenkrollradius 0 (im roten Kreis vergrößert dargestellt)
positiver Lenkrollradius (links) und negativer Lenkrollradius (rechts)

Als Lenkrollradius oder auch Lenkrollhalbmesser bezeichnet man an lenkbaren Achsen von Fahrzeugen den horizontalen Abstand zwischen Radmittelebene und dem Durchstoßpunkt der Spreizachse (Lenkdrehachse) durch die Fahrbahn.[1] Der Lenkrollradius wird durch den Sturz, die Spreizung, den Radträger und die Einpresstiefe der Felge beeinflusst.

Inhaltsverzeichnis

BegriffsbedeutungBearbeiten

Trifft die gedachte Linie der Lenkdrehachse genau die Mitte der Radaufstandsfläche, so spricht man von einem Lenkrollradius 0. Trifft sie weiter außen auf, spricht man von einem negativen Lenkrollradius, trifft sie weiter innen auf, ist von einem positiven Lenkrollradius die Rede. Der Lenkrollradius bestimmt Stärke und Richtung des Moments um die Spreizachse beim Bremsen.

Der typische Wertebereich bei PKW liegt zwischen −20 und +80 mm.[2] Fahrzeuge mit Frontantrieb haben tendenziell negative Lenkrollradien. Damit sich am Lenkrad möglichst keine Antriebseinflüsse bemerkbar machen, muss hier der Störkrafthebelarm gering sein. Bei der weit verbreiteten MacPherson-Vorderachse kann dies nur durch eine größere Spreizung erzielt werden, was einen negativen Lenkrollradius zur Folge hat. Damit bei ABS-Bremsungen die Regeleingriffe nicht am Lenkrad spürbar sind, werden generell kleine Lenkrollradien angestrebt.

FahrverhaltenBearbeiten

  • Ein Fahrzeug mit positivem Lenkrollradius neigt beim Bremsen mit unterschiedlicher Reibhaftung auf den einzelnen Spurseiten dazu, zur Seite mit der besseren Haftung zu ziehen, so dass der Fahrer gegenlenken muss.
  • Bei einem Fahrzeug mit negativem Lenkrollradius soll beim Bremsen auf Fahrbahnen mit unterschiedlichen Reibbeiwerten ein Radeinschlag durch die Bremskraft zur schwächer gebremsten Seite bewirkt werden. Dies wirkt dem destabilisierenden Giermoment durch die Bremskraftunterschiede entgegen. Das 1951 vorgestellte Fuldamobil und der erste Audi 80 von 1972 waren die beiden ersten deutschen Fahrzeuge mit negativem Lenkrollradius. Um das Adjektiv „negativ“ zu vermeiden, bezeichnete Audi ihn in der Werbung als „spurstabilisierend“. Um das Traggelenk weit nach außen verlegen zu können, hatte der neue Audi wie der 1974 präsentierte Golf I, tief ausgeformte Radschüsseln und Schwimmsattelbremsen, die wenig Platz in der Felge benötigen. Der spurstabilisierende Effekt des negativen Lenkrollradius ermöglichte auch den Einsatz einer Zweikreisbremse mit diagonaler Aufteilung, das heißt die Bremsen eines Vorderrades und des diagonal gegenüberliegenden Hinterrades sind in einem Bremskreis zusammengefasst.
  • Ein Fahrzeug mit Lenkrollradius 0 überträgt keine durch Bremskräfte verursachten Momente an die Lenkung, erfordert jedoch einen höheren Kraftaufwand beim Lenkeinschlag des stehenden Fahrzeuges. Der Lenkrollradius 0 ist praktisch schwer zu verwirklichen, da jede Änderung des Reifendurchmessers durch Luftdruckänderung, Reifenverschleiß, Beladung oder Bremsverzögerung (= Laständerung auf der Vorderachse) wegen der Spreizung den Lenkrollradius vergrößert oder verkleinert. Dies trifft nur dann nicht zu, wenn die Lenkachse genau senkrecht steht und sich in der Radmitte befindet, wie etwa bei der Citroën DS, SM und GS. Bei diesen Fahrzeugen waren die vorderen Bremsen nicht (wie heute bei fast allen Fahrzeugen) in den Rädern, sondern innen an beiden Seiten des Differentialgetriebes angeordnet. Dadurch wurde zum einen die ungefederte Masse vermindert und zum anderen durch den Raumgewinn in den Rädern (bei DS, GS und SM) der Lenkrollradius null möglich. Bei Fahrzeugen mit innenliegenden Bremsen übertragen die Gelenkwellen die Bremskraft und werden daher stärker beansprucht.

BeispieleBearbeiten

 
Radaufhängung mit nach innen geneigtem Achsschenkelbolzen (Spreizung) und nur wenig nach außen geneigten Rad (Sturz)
 
Rechtes Vorderrad eines Fahrzeugs mit negativem Lenkrollradius von oben. (X: Schnittpunkt der gedachten Lenkdrehachse mit der Straße, O: mittlerer Berührungspunkt des Reifens auf der Straße)

Alle frühen Automobile hatten einen positiven Lenkrollradius. Die Lenkung war daher verschleißanfällig und empfindlich gegen Bodenunebenheiten. Die Lenkachse stand fast senkrecht zum Untergrund und die Speichen, später auch noch die Bremstrommeln belegten den Bauraum, den der Achsschenkelbolzen für einen kleineren oder negativen Lenkrollradius hätte einnehmen müssen. Der Lenkrollradius ließ sich durch stärkere Spreizung und positiven Sturz verkleinern.

Das vermutlich erste Fahrzeug mit negativem Lenkrollradius war das von Norbert Stevenson 1950 entwickelte dreirädrige Fuldamobil. Ein Patent wurde erst 1958 an Fritz Ostwald ausgegeben, jedoch danach zunächst nicht weiter verfolgt. 1965 wartete der Oldsmobile Toronado mit diesem Detail auf, 1972 der neue Audi 80. Die im gleichen Jahr präsentierte Mercedes S-Klasse der Baureihe 116 hatte, wie 18 Jahre vorher der Citroën DS, vorn eine Doppelquerlenker-Radaufhängung mit Lenkrollradius Null.

BMW führte mit dem Typ E23 eine Vorderachse mit MacPherson-Federbeinen und einem in zwei Stäbe aufgelösten unterem Dreieckslenker ein. Die beiden Lenkerstäbe sind nebeneinander am Federbein (Radträger) gelagert. Dadurch ergibt sich ein weiter außen liegender unterer Drehpunkt im Schnittpunkt der Verlängerung der Längsachsen der beiden Lenker (Momentanpol). Der Radträger dreht sich um eine Achse, die durch diesen Schnittpunkt und das Domlager bestimmt wird. Weil der untere Drehpunkt weiter außen liegt, ist die Spreizung größer und dadurch der Lenkrollradius kleiner.

SonstigesBearbeiten

Bei der Entwicklung von Serienfahrzeugen werden alle Eigenschaften des Fahrwerks aufeinander abgestimmt, darunter auch der Lenkrollradius. Durch nachträgliche Veränderungen am Fahrwerk kann sich das Fahrverhalten eines Fahrzeugs ändern. Das Nachrüsten eines Fahrzeugs mit breiteren Reifen und den dazugehörigen Rädern mit geringerer Einpresstiefe vergrößert den Lenkrollradius und er kann dabei positiv statt negativ werden. Auch die Montage von Spurverbreiterunge, etwa durch Distanzscheibenn unter den serienmäßigen Rädern kann das bewirken. Da sich aber bei auf diese Weise verbreiterter Spur nicht nur der Lenkrollradius ändert, sondern auch der Stoßradius und der Radlasthebelarm wirkt sich das nicht nur beim Bremsen, sondern beispielsweise auch beim Befahren von Unebenheiten aus.

EinzelnachweiseBearbeiten

  1. Konrad Reif, Karl-Heinz Dietschke: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch. 27. Auflage. Vieweg & Sohn, 2011, ISBN 978-3-8348-1440-1, S. 318.: (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)
  2. Metin Ersoy, Stefan Gies (Hrsg.): Fahrwerkhandbuch: Grundlagen – Fahrdynamik – Fahrverhalten– Komponenten ... 5. Auflage. Springer Vieweg, 2017, ISBN 978-3-658-15468-4, S. 37–41.: (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)