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Einfluss Radgewicht auf Beschleunigung
Am Vergleich zwischen dem 340i und dem Jaguar XE S in der Auto Zeitung Nr.19 vom 26.8.2015 erkennt man sehr schön welchen negativen Einfluss schwere Räder auf die Beschleunigung haben.
Mit 18 Zoll Michelin Super Sport Bereifung beschleunigt der 326PS starke und 1632kg schwere BMW um 2.2s schneller auf 200km/h als der auf 19Zoll stehende 14ps stärkere 340ps und 1710kg schwere Jaguar mit schwerer Dunlop Sport Maxx RT Bereifung - beide mit 450Nm und identischer 8Gang ZF Sportautomatik.
2.2s ist schon eine Hausnummer und kann nicht nur auf die überlegene BMW Motorentechnik geschoben werden ;)
Beste Antwort im Thema
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 14. September 2015 um 08:26:45 Uhr:
Zitat:
@MartinBru schrieb am 14. September 2015 um 00:46:22 Uhr:
Bei all den Unterschieden bei den technischen Daten haben die Räder wohl den kleinsten Einfluss auf die Fahrleistungen.
Ich behaupte das die unterschiedlich großen Räder zumindest 1s ausmachen, d.h. Bei identischer 19Zoll Bereifung des BMW beschleunigt er 1s langsamer auf 200km/h.
Schön, dass hier mal wieder ohne jeglichen Nachweis "behaupet" wird und Meinungen als Tatsachen ausgegeben werden.
Ein kleines bißchen genaues Lesen, Nachdenken und Rechnen hilft.
1.) Der BMW tritt in diesem Test nicht mit Originalbereifung (225/50 R17) an.
2.) Die Reifen beider Testfahrzeuge sind an Vorder- und Hinterachse jeweils gleich breit (225 bzw. 255). Die Flankenhöhe beim BMW beträgt vorne 101,25 mm, hinten 102 mm, beim Jaguar vorne 90 mm, hinten 89,25 mm. Bei einem gleichen Reifenfabrikat dürften die Reifen des Jaguars also leichter sein als die des BMW.
3.) Die 19 Zoll Felgen werden etwas schwerer als baugleiche 18 Zoll Felgen sein. In Verbindung mit dem geringeren Reifengewicht dürfte es bei +- Null herauskommen.
4.) Die vorderen Felgen des BMW sind 8 Zoll breit, die des Jaguar nur 7,5! Die vorderen Felgen beider Fahrzeuge dürften ungefähr das gleiche wiegen.
Der Gewichtsunterschied beider Radsätze sollte unter 1 kg liegen. Das als Begründung für die bessere Beschleunigung des BMW auf 200 km/h halte ich für sehr gewagt.
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139 Antworten
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 14. September 2015 um 12:41:28 Uhr:
Zitat:
@Rael_Imperial schrieb am 14. September 2015 um 11:25:42 Uhr:
2.) Die Reifen beider Testfahrzeuge sind an Vorder- und Hinterachse jeweils gleich breit (225 bzw. 255). Die Flankenhöhe beim BMW beträgt vorne 101,25 mm, hinten 102 mm, beim Jaguar vorne 90 mm, hinten 89,25 mm. Bei einem gleichen Reifenfabrikat dürften die Reifen des Jaguars also leichter sein als die des BMW
Omg da hat schon wieder jemand die Formel des Massenträgheitsmomentes nicht verstanden und meint ein 19zoll gummi ist leichter als ein gleich breiter 18 Zoll Gummi ....
Weshalb sollte denn der 19 Zoll Reifen schwerer sein?
Und um Dich zu beruhigen:
Die Formel(n) zur Massenträgheit habe ich nicht nur verstanden, ich benutze sie sogar beruflich.
Als Entwicklungsingenieur beschäfftige ich mich (unter anderem) mit der Erstellung von Simulationsmodellen zur Fahrzeuglängsdynamik. Und dabei berücksichtige ich selbstverständlich die Trägheitsmomente der rotierenden Massen. Auch die der Räder (und übrigens auch Bremsen!!!).
Wenn ich daran denke und Zeit habe, werde ich morgen mal ein paar Zahlen posten.
Danke, Imperial. Könntest du auch anhand einiger Gewichtsdaten zwei verschiedener Räder so ein Simulationsmodel erstellen? Das wäre cool.
Zitat:
@stockahead schrieb am 16. September 2015 um 23:03:03 Uhr:
Danke, Imperial. Könntest du auch anhand einiger Gewichtsdaten zwei verschiedener Räder so ein Simulationsmodel erstellen? Das wäre cool.
Könnte ich, ist aber nicht nötig. Im Anhang habe ich die Ersatzmodelle für ein Rad und eine Bremsscheibe gepostet. Im Beispiel komme ich auf ein Radträgheitsmoment von 1 kg m². Für meinen F11 habe ich es für 17 Zoll Winterräder mit 225/55 R17 zu 1,5 kg m² berechnet, für die Sommerräder 245/45 R18 zu 1,59 kg m². Für einen Polo mit 165/70 R14 auf Stahlfelge erhalte ich 0,67 kg m².
Man sieht also, dass die Radträgheitsmomente grob im Bereich zwischen 0,5 und 2 kg m² liegen.
Interessant wird die Betrachtung erst in Verbindung mit der Fahrzeugmasse. Diese wird mit dem Radradius ebenfalls in ein äquivalentes Trägheitsmoment umgerechnet (J = m * r²). Wenn wir für die betrachteten Fahrzeuge eine Masse von ungefähr 1700 kg ansetzen und einen Radradius von 0,33 m, dann ergibt das ein Trägheitsmoment von 185 kg m². Jetzt sieht man sehr leicht, dass es völlig unerheblich ist, ob die vier Räder zusammen ein Trägheitsmoment von 4, 6 oder 8 kg m² haben. Der Einfluss liegt bei deutlich unter 5 %.
Die unterschiedlichen Beschleunigungswerte der beiden Fahrzeuge können also auf alles Mögliche zurückgeführt werden, aber sicherlich nicht auf das eine Zoll Unterschied beim Felgendurchmesser.
Ich muss gestehen dass ich deine Berechnung nicht gerade als selbsterklärend nachvollziehen kann. Wahrscheinlich bräuchte ich einen Monat um halbwegs Verständnis zu bekommen. Nichts für ungut aber nicht jeder von uns is Ingenieur oder Physiker :-))
Ich würde gerne wissen wie sich eine Gewichtsreduktion von, sagen wir mal, 3.5kg pro Rad auf ein 2t Fahrzeug auswirken würde.
Zitat:
@stockahead schrieb am 17. September 2015 um 18:30:07 Uhr:
Ich muss gestehen dass ich deine Berechnung nicht gerade als selbsterklärend nachvollziehen kann. Wahrscheinlich bräuchte ich einen Monat um halbwegs Verständnis zu bekommen. Nichts für ungut aber nicht jeder von uns is Ingenieur oder Physiker :-))
Falls Du die Folien meinst: Die hatte ich auch nur für mich selbst als Dokumentation erstellt. Aber mir wurde ja unterstellt, ich wüsste nicht, was ein Trägheitsmoment ist.
Zitat:
Ich würde gerne wissen wie sich eine Gewichtsreduktion von, sagen wir mal, 3.5kg pro Rad auf ein 2t Fahrzeug auswirken würde.
Nehmen wir lieber 4 kg, das kann ich jetzt im Kopf besser rechnen.
Ich ging ja von 20 kg pro Rad aus. 4 kg weniger sind 20 % weniger. Da die Masse als Faktor in das Trägheitsmoment eingeht, reduziert sich dieses ebenfalls um 20 %. Also z. B. von 1,5 kg m^2 auf 1,2 kg m^2. Für vier Räder macht das 1,2 kg m^2. Im Verhältnis zu den 185 kg m^2 aus der Fahrzeugmasse ist das nicht einmal 1 % Unterschied.
Das ist leider blödsinn was hier geschrieben wird. Werde demnächst eine korrekte Herleitung online stellen. Bin gerade im Urlaub :)
@Rael_Imperial schrieb am 17. September 2015 um 20:17:44 Uhr:
Zitat:
Nehmen wir lieber 4 kg, das kann ich jetzt im Kopf besser rechnen.
Ich ging ja von 20 kg pro Rad aus. 4 kg weniger sind 20 % weniger. Da die Masse als Faktor in das Trägheitsmoment eingeht, reduziert sich dieses ebenfalls um 20 %. Also z. B. von 1,5 kg m^2 auf 1,2 kg m^2. Für vier Räder macht das 1,2 kg m^2. Im Verhältnis zu den 185 kg m^2 aus der Fahrzeugmasse ist das nicht einmal 1 % Unterschied.
also ich glaube dir zweifellos dass du von Trägheitsmomenten und der damit zusammenhängenden Materie Ahnung hast. Das muss man dir lassen.
Danke vielmals für die errechneten Werte. Ja, 4kg pro Rad wäre in meinem Beispiel sogar realistischer.
Habe als Basis meine jetzigen M351 8.5x19 u 9x19 Rädern mit Dunlop RFT genommen. Die Felgen sollten im Schnitt ca. 14.52kg/Rad wiegen wobei ich keine Ahnung hab wie schwer die Dunlop Gummis sind (leicht sind sie aber bestimmt nicht).
Die Wunschräder wären in 8.5x und 10x20 mit einem Durchschnittsgewicht von 10.65kg/Rad und non-RFT Bereifung.
Die ca. 4kg beziehen sich also lediglich auf die Räder/Felgen, der mögliche Gewichtsvorteil der non-RFT nicht berücksichtigt.
Dennoch, gemäss deiner Berechnung ist wohl eine spürbare Auswirkung auf die Performance nicht gegeben.
Gruss
stockahead
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 17. September 2015 um 21:41:50 Uhr:
Das ist leider blödsinn was hier geschrieben wird. Werde demnächst eine korrekte Herleitung online stellen. Bin gerade im Urlaub :)
Da bin ich aber mächtig gespannt ....
:D
Werde die Massenträgheitsmomente mit ProEngineer berechnen und mit Hilfe des Drallsatzes den Einfluss auf die Beschleunigung ermitteln.
Die Formeln von der Mittelschule sind hier nicht zielführend.
Was bei deiner Berechnung fehlt ist das der bremsende Einfluss der schweren Räder nicht konstant ist sondern abhängig von der Beschleunigung ist ;)
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 17. September 2015 um 21:59:36 Uhr:
Werde die Massenträgheitsmomente mit ProEngineer berechnen und mit Hilfe des Drallsatzes den Einfluss auf die Beschleunigung ermitteln.
Die Formeln von der Mittelschule sind hier nicht zielführend.
Was bei deiner Berechnung fehlt ist das der bremsende Einfluss der schweren Räder nicht konstant ist sondern abhängig von der Beschleunigung ist ;)
Hallo Mannfred,
hört sich sehr interessant an. Könntest du meine genannten Daten als Vorlage benutzen? Warte gespannt auf deine Ergebnisse.:cool:
Danke.
stockahead
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 17. September 2015 um 21:59:36 Uhr:
Was bei deiner Berechnung fehlt ist das der bremsende Einfluss der schweren Räder nicht konstant ist sondern abhängig von der Beschleunigung ist ;)
Jetzt wird's aber richtig spannend!
Wegen dem oben Geschriebenen betrachtet man ja nicht die Radmasse, sondern das Trägheitsmoment. Das berücksichtigt nämlich genau das. Ergo fehlt meiner Berechnung gar nichts.
Zur Erinnerung:
M = J * d omega/dt
Zitat:
@ManfredBlair schrieb am 17. September 2015 um 21:59:36 Uhr:
Werde die Massenträgheitsmomente mit ProEngineer berechnen und mit Hilfe des Drallsatzes den Einfluss auf die Beschleunigung ermitteln.
Die Formeln von der Mittelschule sind hier nicht zielführend.
Was bei deiner Berechnung fehlt ist das der bremsende Einfluss der schweren Räder nicht konstant ist sondern abhängig von der Beschleunigung ist ;)
Man gilt so lange als Dampfplauderer, bis das Gegenteil bewiesen ist. Manfred ist einer mit doch einem erheblichen Wissensanteil in diesem Gebiet.
Ich bin auch einer, der mit "Mittelschulkenntnissen" auf ein zu vernachlässigendes Ergebnis kam, wenn es auch die Mittelschule zu meiner Zeit nicht gab. Übrigens halte ich Ausssgen dieser Art für ganz schön überheblich. Hier sollten die sozialeren Werte mal überdacht werden.
Zitat:
@Bartman schrieb am 18. September 2015 um 06:03:10 Uhr:
Übrigens halte ich Ausssgen dieser Art für ganz schön überheblich. Hier sollten die sozialeren Werte mal überdacht werden.
Wahrscheinlich wollte er damit nur sagen dass sich seine Räder so schnell drehen, dass schon relativistische Effekte auftreten und daher die Mittelschul-Formeln nicht ausreichend genau sind. ;)
Aus welchem anderen Grund die nämlich nicht stimmen sollten und vor allem dass ProEngineer diese nicht auch den Berechnungen und Simulationen zugrunde legen sollte, würde mich schon überraschen.
Zitat:
@MartinBru schrieb am 18. September 2015 um 11:15:44 Uhr:
Aus welchem anderen Grund die nämlich nicht stimmen sollten und vor allem dass ProEngineer diese nicht auch den Berechnungen und Simulationen zugrunde legen sollte, würde mich schon überraschen.
Wenn man relativ simple mechanische Zusammenhänge nur ordentlich verkompliziert und mit dem Hauch des Mystischen umgibt, kann man umso besser im Reich der Meinungen und Gefühle argumentieren. Erspart einem die lästigen Fakten.
Gerade gefunden:
https://www.thm.de/.../Kfz_Antriebe_2_EnergiebedarfKfz.pdf
Insbesondere Seiten 13 und 15 beachten!
Stammt übrigens nicht aus meiner Feder :D
Oder das hier:
http://bast.opus.hbz-nrw.de/volltexte/2011/153/pdf/F57.pdf
Seite 12 unten rechts, Tab. 2.1 die beiden letzten Zeilen: Der 18 Zoll Reifen ist tatsächlich leichter als der 17 Zöller (wie von mir bereits geschrieben).
Oder:
http://www.dtc-ag.ch/downloads/publicat/Untersuchung_ABS_ESP.pdf
Seiten 18 und 19.
Omg... Du hast recht 17 Zoll Räder sind tatsächlich schwerer als 18 Zoll Räder und ihr Massenträgheitsmoment ist ebenfalls größer ....
Und sorry, ab dem Zeitpunkt wo ich die Passage im Anhang gelesen habe konnte in den zweiten Bericht, erstellt von BEAMTEN nicht mehr ernst nehmen *lol*.
Um korrekte Ergebnisse zu erhalten muss man eine Differentialgleichung zweiter Ordnung aufstellen, wo alle äußeren Kräfte sowie die Massenträgheit berücksichtigt ist und zweimal über die Zeit integrieren.
Erst dann erhält man den Unterschied bei den Beschleunigungszeiten!