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Auto vibriert ab 170 km/h !

BMW 3er E46
Themenstarteram 4. April 2011 um 21:30

Hallo Leute!

Eben auf dem Weg nach Hause ist mir an meiner 320i Limo VFL was böses aufgefallen. Zwischen einem Tempo von 170 und 205 km/h (laut Tacho) fing mein Wagen böse zu vibrieren an!

Reifen sind erst letze Woche neu gewuchtet worden!

Laufleistung ca. 86.000, Bj. 1998, Spurstangen vorletzte Woche gewechselt und anschließend Spur einstellen lassen!

Was kann das sein? Heute Mittag ist mir noch nichts aufgefallen!

Danke im Vorraus!

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23 Antworten

Zitat:

Was kann das sein?

Hydrolager

Zitat:

Original geschrieben von silverminer

Zitat:

Was kann das sein?

Hydrolager

würde ich jetzt auch spontan auf die hydrolager tippen

Themenstarteram 4. April 2011 um 22:30

1. Sind die Hydrolager einzeln wechselbar? Ohne neue Querlenker?

2. Muß die Spur neu vermessen werden?

Welche Reifendimensionen sind da drauf, was für Felgen und welche Reifen?

"Ab 170" ist ein zu hohes Tempo für eine Unwucht. Bei 205/55/16 wären 140-180 möglich, aber nicht gerade drüber.

R.

1. Ja

2. Nein

Themenstarteram 4. April 2011 um 22:41

Noch fahre ich 205/55 R16, woher weist Du das? Felge ist original von BMW

Reifen sind Michelin Energy Saver

am 4. April 2011 um 23:13

es könnten deine stoßdämpfer sein.

sind bei mir zumindest gewesen, falls alles andere am fahrwerk ok sein sollte (lagerteschnisch)

Die Resonanzfrequenz ist sehr hoch: es fängt bei 170km/h an, man sollte eigentlich bei dem Tempo erwarten, daß es so langsam schon wieder aufhört.

Das Rad muß also sehr leicht sein, damit es so schnell vibrieren kann. Eine 225-er Größe ist damit ausgeschlossen, auch eine 17"-Felge. Da bleibt nur 205-55/16.

Was mich wundert ist also die Leichtigkeit des Rads. Wahrscheinlich ist dieser Michelin so leicht...

Ein Auto müßte auch mit einem völlig defekten Dämpfer das Rad ruhig führen können, wenn dieses eine einwandfreie Geometrie hat und sehr gut ausgewuchtet ist. Der Dämpfer kann also keine Ursache eines vibrierenden Rades sein.

Für das Vibrieren gibt es also drei Ursachen:

1.) Geometrie: Der Reifen läuft nicht rund ab, oder die Felge ist nicht rund.

2.) Das Rad hat eine dynamische Unwucht.

3.) Die Radführung hat Spiel und das Rad schlingert.

Da die Transversalschwingung eines solchen Rades eine andere, höhere Eigenschwingungsfrequenz hat als die Longitudinalschwingung, vermute ich 3.) als Ursache. Heißt: Das Rad läuft auf eine Seite, wodurch ein Lager in seinem Spiel an die Grenze ausgelenkt wird. Dann dreht es um, und das Spiel wird auf die andere Seite ausgelenkt. Es entsteht eine Flatterbewegung, die man in der Lenkung spüren kann - in der Lenkung stärker als im Rest des Aufbaus - wenn sie vorne ist. Die Schwingung ist im Lenkrad schwächer als im Aufbau, wenn sie hinten anliegt.

Einen Querlenker (dessen Lagerung an der Aufnahme) vermute ich nicht als Ursache, weil die Schwingung durch die Gummi bzw Hydrolager gedämpft wird und dadurch länger dauert. Die hohe Geschwindigkeit ließe sich damit nicht erklären. Eine Querlenkerfehlfunktion ändert sich übrigens auch gerne mit einer Kurvenfahrt auf ebenem Untergrund. (?)

Dann bleiben wir bei einem Radlager hängen.

Sollte die Vibration nicht von einem Rad kommen, dann hat der Antriebsstrang ein Problem. Das könnte dann lastabhängig sein und damit identifizierbar.

Viele Grüße,

Roman.

Zitat:

Original geschrieben von draht330d

Welche Reifendimensionen sind da drauf, was für Felgen und welche Reifen?

"Ab 170" ist ein zu hohes Tempo für eine Unwucht. Bei 205/55/16 wären 140-180 möglich, aber nicht gerade drüber.

R.

Vielleicht verhält sie eine Unwucht beim E46 ja anders als bei Fahrzeugen, aber ich hatte bei meinem alte Honda ein Vibrieren zwischen 210 - 230km/h - war nach ordentlichem Wuchten weg.

Das gleiche Spiel im November nach Montage neuer Winterreifen - Vibrieren zw. 200 und 220 km/h - Reklamiert und Nachgewuchtet und alles gut bis vmax ... ;)

Edit: Reifengröße war 205/45R17 bzw. 225/40R18 - jeweils Winterräder

Der alte Honda hatte viel kleinere Räder und deswegen eine wesentlich höhere Resonanzfrequenz in den Rädern. Natürlich sind Abrolleigenschaften und andere physikalische Gründe dafür verantwortlich gewesen, zu größeren Rädern hin zu entwickeln, aber daß bei einem kleinen, sehr leichten Rad die Unwuchten nicht spürbar sind, kann ein willkommener Grund sein, größere Ränder zu verbauen.

Mir hat letzte Woche beim Bekämpfen einer Unwucht auf zwei Rädern ein Reifenmechaniker erzählen wollen, daß eine Resonanz bei höherer Geschwindigkeit als 140km/h nicht vom Reifen kommen kann. Das hätte er in seiner Ausbildung gelernt. Na prima, dachte ich mir, was für einen Mist erzählen die denn den Leuten, die Reifen für "Ich habe einen Führerschein"-Autofahrer montieren. Trägheitstensor? Federkonstante? Dämpfungskoeffizienten? Und sagte ihm, welcher Reifen nach meiner Einschätzung wieviel Gramm Unwucht hat. Nachdem ich damit dann Recht hatte, kann ich jetzt sicher sein, daß sie mich dort nur noch schräg angucken, wenn ich wieder komme. War ja nicht das erste Mal...

Kannst Du das bitte nochmal genauer beschreiben? Die reine Rädergröße ist ja fast gleich - nur die Reifen,- bzw. Felgengröße variiert.

Habe ich Dich richtig verstanden, dass Reifen mit einer hohen Reifenflanke eher zu Resonanz in niedrigeren Geschwindigkeiten neigen als Reifen mit geringerem Querschnitt? Okay, der Masseschwerpunkt liegt dort weiter außen.

Nun ja. Die Höhe der Seitenwand des Reifens spielt nur eine untergeordnete Rolle. Diese Größe ist eher eine Wirkung denn eine Ursache.

Von vorn: Der Abrollumfang des Reifens ist für den E46 einigermaßen vorgegeben. 225-45/17, 205-50/17 und 205-55/16 unterscheiden sich darin nicht wesentlich. Dafür unterscheiden sich aber die Trägheitsmomente der einzelnen Konstruktionen, und das nicht unwesentlich.

Bei einer geradlinigen Bewegung gilt F = m*a, also Kraft gleich Masse mal Beschleunigung (die ihrerseits die Änderung der Geschwindigkeit ist, die ihrerseits die Änderung des Ortes ist, so nebenbei). Für eine gewünschte Beschleunigung muß man also eine Kraft aufwenden, die umso größer ist, je größer die bewegte Masse ist.

Bei einer Drehbewegung gilt äquivalent M = J*b, also Drehmoment gleich Trägheitsmoment mal Winkelbeschleunigung (Änderung der Winkelgeschwindigkeit, die ihrerseits die zeitliche Änderung des Drehwinkels des Objekts ist). Das Trägheitsmoment beschreibt also, wieviel Kraft aufgewendet werden muß, um den Körper um eine Drehachse zu beschleunigen. Ohne Drehmoment würde sich der Körper einfach weiterdrehen, denn es wirkt ja keine Kraft oder kein Drehmoment auf ihn ein. Das Trägheitsmoment bezieht sich dabei auf eine ganz bestimmte Drehachse! (!)

Aus der Gleichung und aus dem Hebelgesetz (M=F*r, Drehmoment gleich Kraft mal Hebelweg) geht hervor, daß eine Masse eine viel größere Wirkung hat, wenn sie weiter vom Zentrum der Drehbewegung entfernt ist. Demzufolge wäre es für die Minimierung des für eine Beschleunigung eines Rades notwendigen Drehmoments wünschenswert, die Masse insgesamt klein zu halten (kein Geheimnis), und dann darauf zu achten, daß die Massenverteilung so geartet ist, daß keine großen Massen weit von der Achse entfernt sind. Das bedeutet, daß bei den drei unterschiedlichen Größen bei gleichem Abrollumfang das Rad der Reifendimension 225-45/17 am meisten Energie in einer bestimmten Geschwindigkeit speichert, die Größe 205-55/16 am wenigsten.

Übertragen auf das Schwingungsverhalten heißt das, daß das schwerere Rad langsamer resoniert, das leichtere schneller, wie eine Stimmgabel. Die Feinheiten beim Trägheitsmoment kommen dann zum Tragen: Meine 8x17 Zoll Felgen mit 225-45/17 Contis drauf wiegt 29kg. Die 7x17 Felgen mit 205-50/17 Winterreifen wiegen nur 19kg pro Stück, und wesentlich dabei ist, daß weniger Masse (weil schmaler) auf dem Felgenring vorhanden ist, also weit außen. Noch "rotationsleichter" wären die 205-55/16, auch wenn sie insgesamt gleich schwer wären; Grund: die Masse der Felge liegt näher am Rotationszentrum (-> Achse).

Die Resonanzgeschwindigkeit meiner 225-45/17 ist bei 170km/h, beginnt bei 140, endet bei 200. Bei den 205-50/17 sind die Geschwindigkeiten 15km/h höher. Daraus schließe ich, daß die 205-55/16 20-25km/h schneller resonieren als die 17". Immer beim gleichen Abrollumfang, versteht sich, so daß bei gleicher Geschwindigkeit die Räder mit gleicher Frequenz rotieren.

 

Kurz noch zurück zu der Abhängigkeit des Trägheitsmoments zu den Drehachsen: Man stelle sich vor, wie ein Rad um seine Radachse dreht und wie sich ein Rad um eine Achse dreht, die durch seine Laufflächen sticht. Welche der beiden Rotationen beinhaltet bei gleicher Rotationsfrequenz mehr Energie, die axiale oder die radiale Rotation?

 

...

 

Wohl die axiale Rotation, weil die Masse insgesamt weiter vom Drehzentrum (also der Achse) entfernt angeordnet ist. Aus diesem Grund unterscheiden sich auch die Resonanzfrequenzen (Siehe Stimmgabel-Vergleich) für die axiale und für die radiale Rotationsvibration. Die Überlagerung der beiden Schwingungen führt eigentlich physikalisch nicht zu einer weiteren Wirkung, es sei denn, diese beiden Schwingungen sind durch dämpfende Elemente gekoppelt und damit in ihrer Raumrichtung abgelenkt und nicht mehr rechtwinklig. In diesem Fall ist u.U. die Differenz der beiden Schwingungseigenfrequenzen spürbar. Wenn beide fast gleich sind, dann ergibt sich durch die Differenz so etwas wie eine Schwebung: Man hat das Gefühl, daß das Virbrieren ständig zunimmt und wieder abnimmt, 3, 4, 5 mal pro 10 Sekunden. Wenn sich die Abfolge dieses ständigen Zu- und Abnehmens mit verändetem Reifendruck beeinflussen läßt, dann liegt solch eine Überlagerung eindeutig vor. Das war bei mir der Fall, und deswegen konnte ich auch die 5-10g voraussagen, und daß es sich um zwei Reifen handelt, nicht nur um einen.

Es ist schon ziemlich abgefahren, zu behaupten, daß mich an meinen Felgen stört, daß der Trägheitstensor für unterschiedliche Drehachsen nahezu gleiche Trägheitsmomente liefert. Das mag zwar ein Design-Ziel gewesen sein, um die Festigkeit der Felge und als Folge auch deren Schwingungsfestigkeit zu erhöhen, aber der Symptommangel wegen Überlagerung von Effekten macht es schwerer, Fehler zu finden.

Viele Grüße,

Roman.

Danke, jetzt hab ich kapiert worauf du hinaus wolltest !

Schön mal wieder die vergessenen Kenntnisse aus dem Maschinenbaustudium aufgefrischt zu kriegen. :D

PS: 29kg für ein Rad ist ganz schön heftig!:eek:

Meine 18" Winterräder, bzw. 19" Sommerräder wiegen um max. 21kg (OEM Felgen, keine lightweight Felgen alá OZ)

Von mir aus können diese Schluffen auch 50kg pro Stück wiegen - vorausgesetzt, die Masse ist an der Achse und nicht 8" davon entfernt. Und ja, das ist wirklich massiv... Aber wenigstens ist es das gesamte Rad und nicht nur die Felge.

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