Nutzfahrzeugtechnik: Grundlagen, Systeme, Komponenten

Buchcover......Page 1
Nutzfahrzeugtechnik: Grundlagen, Systeme, Komponenten, 6. Auflage......Page 3
ISBN 978-3-8348-0995-7......Page 4
Vorwort......Page 5
Autorenverzeichnis......Page 7
Inhaltsverzeichnis......Page 9
Formelzeichen......Page 17
1.1 Transportaufgabe......Page 29
1.2 Die Entwicklung des Nutzfahrzeugs......Page 31
1.2.1 Variationen des Dieselmotors......Page 34
1.2.2 Entwicklung der Fahrleistungen......Page 37
1.2.3 Entwicklung der Antriebstechnik......Page 39
1.3.1 Rechtliche Grundlagen......Page 40
1.3.2 Nationale Normen, Vorschriften und Richtlinien......Page 42
1.3.3 Internationale Richtlinien......Page 44
1.3.5 Allgemeine Abmessungen......Page 47
1.4 Lastkraftwagenangebot......Page 49
1.4.1 Typenbezeichnung von Lastkraftwagenfahrgestellen......Page 50
1.4.2 Motoranordnungen......Page 51
1.4.3 Lastkraftwagenangebot nach Gewichtsklassen......Page 52
1.5 Entwicklungsschwerpunkte und künftige Konzepte......Page 55
Literatur......Page 61
2.1 Kraftbedarf eines Nutzfahrzeugs......Page 63
2.1.1 Beschleunigungswiderstand......Page 65
2.1.2 Steigungswiderstand......Page 69
2.1.3 Rollwiderstand – Reifen......Page 70
2.1.4.1 Historie......Page 76
2.1.4.2 Luftwiderstand......Page 77
2.1.4.3 Zielgruppe......Page 81
2.1.4.5 Einfluss der Aerodynamik auf den Kraftstoffverbrauch......Page 83
2.1.4.6 Prozesse und Methoden der Aerodynamikentwicklung......Page 84
2.1.4.7 Bereiche der Aerodynamikoptimierung am Nutzfahrzeug......Page 91
2.1.4.8 Motorkühlung......Page 104
2.1.4.9 Innenraumklimatisierung......Page 108
2.1.4.10 Aeroakustik......Page 109
2.1.4.11 Seitenscheiben- und Eigenverschmutzung......Page 111
2.1.4.12 Berücksichtigung von aerodynamischen Lastfällen bei der Festigkeitsauslegung von Komponenten......Page 113
2.1.4.13 Funktionsaerodynamik......Page 114
2.2 Leistungsbedarf......Page 116
2.3 Fahrgrenzen......Page 117
2.3.1 Achslasten......Page 118
2.3.2 Freie Zugkraft......Page 124
2.3.3 Bremsdynamik......Page 126
2.3.4 Allradantrieb......Page 129
Literatur......Page 132
3.1.1 Höchstzulässige Abmessungen......Page 133
3.1.2 Höchstzulässige Achslasten......Page 135
3.1.3 Höchstzulässige Gesamtgewichte......Page 136
3.1.4 Anhängeund Stützlasten......Page 137
3.2 Fahrzeugund Aufbaukonzept......Page 138
3.2.1.1 Konzeptvarianten......Page 139
3.2.1.2 Einsatzspezifische Anforderungen......Page 143
3.2.2.1 Transportgut......Page 147
3.2.2.2 Aufbauvarianten......Page 150
3.2.2.3 Be- und Entladehilfen......Page 154
3.2.3 Wechselaufbauten und Container......Page 157
3.2.4 Gewichtskonzept......Page 159
3.2.5.1 Hauptabmessungen und Teillängen......Page 164
3.2.5.2 Beladeplan......Page 167
3.2.5.3 Untersuchung der Durchlenkung zwischen Motorwagen und Anhänger......Page 169
3.3.1 Achslastberechnung......Page 172
3.3.2 Aufbaulänge und Nutzlastverteilung......Page 176
3.4.1 Schlepplenkung......Page 179
3.4.2 Zwangslenkung......Page 182
3.4.3 Verfahren zur Untersuchung der Kurvenläufigkeit......Page 184
Literaturverzeichnis......Page 190
4.1.1 Datenblatt und Fahrgestellzeichnung......Page 191
4.1.2 Fahrgestellstruktur......Page 194
4.1.3 Fahrgestellrahmen......Page 195
4.1.4.1 Achsen......Page 197
4.1.4.2 Federung und Achsführung......Page 201
4.1.4.3 Wankbegrenzung und Schwingungsdämpfung......Page 208
4.1.5 Fahrerhaus......Page 209
4.2.1 Fahrgestellrahmen......Page 212
4.2.2 Fahrwerk......Page 214
4.2.2.1 Achsen......Page 215
4.2.2.2 Federung......Page 222
4.2.2.3 Lenkung......Page 231
4.3.1 Reifen......Page 237
4.3.2 Räder......Page 240
4.4 Bremsen......Page 243
4.4.1 Bremsvorgang und Bremswirkung......Page 244
4.4.2 Gesetzliche Rahmenbedingungen......Page 245
4.4.3 Radbremsen......Page 247
4.4.3.1 Trommelbremsen......Page 248
4.4.3.2 Scheibenbremsen......Page 250
4.4.4 Zweileitungs-Zweikreis-Druckluft-Bremsanlage......Page 251
4.4.5 Dauerbremsen......Page 253
4.5.1 D-Wert-Berechnung......Page 256
4.5.2 Zuggabeln......Page 257
4.5.3 Starre Zugeinrichtungen......Page 258
4.5.4 Kurzkuppelsysteme......Page 261
4.5.5 Anhängekupplungen......Page 262
4.5.6 Sattelkupplungen......Page 263
4.6 Aktive und passive Sicherheit......Page 266
Literaturverzeichnis......Page 270
5.1.1 Eisenwerkstoffe......Page 271
5.1.2 Aluminium-Knetlegierungen......Page 277
5.1.3 Holz......Page 280
5.1.4 Kunststoffe......Page 282
5.1.5 Sandwichwerkstoffe......Page 283
5.2.1 Tragsystem Fahrgestellrahmen......Page 285
5.2.2 Gestaltung von Lkw-Fahrgestellrahmen......Page 289
5.2.3 Gestaltung von Anhänger-Fahrgestellrahmen......Page 291
5.3 Bemessung der Tragwerke......Page 293
5.3.1 Belastungsfälle......Page 294
5.3.2 Schnittgrößen......Page 295
5.3.3 Qund M-Linien am Balkenmodell......Page 296
5.3.4 Fachwerke......Page 299
5.3.5.1 Beanspruchungsarten und Bauteilnennspannung......Page 301
5.3.5.2 Gestaltfestigkeit und Bauteilsicherheit......Page 303
5.3.6 Elastische Biegeverformungen in Nutzfahrzeugtragwerken......Page 307
5.4.1 Aufbaurichtlinien und Aufbaugenehmigung......Page 309
5.4.2 Hilfsrahmen und Aufbaubefestigung......Page 310
5.4.3 Aufbauten ohne Hilfsrahmen......Page 314
5.4.4 Hilfsrahmengestaltung......Page 316
5.4.5 Böden von Pritschenund Kofferaufbauten......Page 319
5.4.6 Kofferaufbauten......Page 323
5.5 Ladungssicherung......Page 328
5.6 Korrosionsschutz......Page 330
Literaturverzeichnis......Page 333
6 Motor......Page 335
6.1.1 Grundsatzüberlegungen......Page 336
6.1.2 Auslegungskriterien......Page 337
6.2 Thermodynamische Grundlagen des dieselmotorischen Arbeitsprozesses......Page 339
6.2.1 Dieselmotor-Kreisprozess......Page 340
6.2.2 Realprozess......Page 342
6.3.1 Einspritzsysteme für Nutzfahrzeugmotoren......Page 343
6.3.1.1 Reiheneinspritzpumpe (RE)......Page 345
6.3.1.2 Verteilereinspritzpumpe (VE)......Page 347
6.3.1.3 Pumpe-Düse-Einheit (PD)......Page 349
6.3.1.4 Pumpe-Leitung-Düse (PLD)......Page 351
6.3.1.5 Common-Rail (CRS)......Page 352
6.3.2 Gemischbildungsverfahren......Page 354
6.3.3 Verbrennung im Dieselmotor......Page 358
6.4.1.1 Verbrennungsprodukte......Page 362
6.4.1.2 Emissionen und Immissionen......Page 364
6.4.1.3 Trade-Off zwischen Kraftstoffverbrauch und Emissionen......Page 365
6.4.3 Vorschriften zur Emissionsbegrenzung von Nutzfahrzeugmotoren......Page 367
6.4.3.1 13-Stufen-Test ESC (EURO-3, -4, -5)......Page 368
6.4.3.2 ETC-Prüfzyklus (EURO-3, -4, -5)......Page 369
6.4.3.3 ELR-Prüfzyklus (EURO-3, -4, -5)......Page 371
6.4.3.4 Entwicklung der Emissionsgrenzwerte und Ausblick......Page 372
6.5.1 Interne, motorische Maßnahmen......Page 375
6.5.2 Abgasnachbehandlungssysteme für Nutzfahrzeugmotoren......Page 379
6.5.2.1 Gekühlte Abgasrückführung......Page 380
6.5.2.2 Oxidationskatalysator und SCR-Technik......Page 381
6.5.2.3 Partikelfilter-Systeme......Page 386
6.5.2.4 Systemkombination......Page 391
6.6 Aufladung......Page 392
6.6.1 Aufladeverfahren......Page 393
6.6.2 Abgasturbolader (ATL)......Page 394
6.6.3 Ladeluftkühlung......Page 396
6.6.4 Variationen der Abgasturbolader-Anpassung an den Motor......Page 397
6.6.5 Zukünftige Entwicklungen......Page 400
6.7.1 Zylinderkurbelgehäuse......Page 401
6.7.1.1 Zylinderkurbelgehäuse-Bauarten......Page 402
6.7.1.2 Zylinderlaufflächen und Zylinderbuchsen......Page 403
6.7.1.3 Verbindung Zylinderkurbelgehäuse/Zylinderkopf......Page 404
6.7.2 Zylinderkopf und Zylinderkopf-Dichtung......Page 405
6.7.3.1 Kurbelwelle......Page 407
6.7.3.2 Kolben......Page 409
6.7.3.3 Pleuel und Lager......Page 411
6.7.4.1 Nockenwelle......Page 412
6.7.4.2 Antrieb......Page 413
6.7.4.3 Ventil/Ventilfeder......Page 414
6.7.5 Anordnung der Hilfsaggregate und deren Antrieb......Page 415
6.8.1 Ölkreislauf......Page 417
6.8.1.1 Ölpumpe und Ölfilter......Page 418
6.8.1.2 Ölkühler......Page 420
6.8.2.2 Wasserkühlung......Page 421
6.8.2.3 Komponenten des Kühlkreislaufs......Page 422
6.9 Luftversorgung, Ladeluftund Abgasführung......Page 424
6.9.1 Ladeluftkühler......Page 425
6.9.2 Motorbremseinrichtungen......Page 426
6.9.3 Ladedruckregelung......Page 428
6.10.1.2 Schwefelgehalt......Page 430
6.10.1.4 Biokraftstoffe......Page 432
6.10.1.5 Cetanzahlverbesserer......Page 433
6.10.2 Anforderungen an Motoröle......Page 435
6.11.2 Dynamik der Kurbelwellen in Dieselmotoren......Page 438
6.11.3 Anforderungsprofil für Kurbelwellendichtungen......Page 439
6.11.4.1 Elastomer-Dichtungen......Page 440
6.11.4.2 Dichtungen mit PTFE Dichtmanschetten......Page 441
6.11.4.3 Kassettendichtungen als einbaufertiges Modul......Page 442
6.11.4.4 Dichtsysteme mit Zusatzfunktionen und Trends......Page 443
6.11.5.1 Versagensarten......Page 444
6.11.6 Zusammenfassung und Ausblick......Page 445
Literaturverzeichnis......Page 446
7.1 Leistungsangebot......Page 449
7.2.1 Aufbau des Antriebsstranges......Page 451
7.2.2 Drehzahlwandler......Page 452
7.2.3 Drehmomentwandler......Page 453
7.3 Hydrodynamische Kupplungen und Wandler......Page 457
7.3.2 Hydromechanische Wandler......Page 459
7.4.1.1 Einscheibenkupplung (Schraubenfederprinzip)......Page 462
7.4.1.2 Einscheibenkupplung (Membranfederprinzip)......Page 463
7.4.1.4 Hydraulische Kupplungsbetätigung......Page 464
7.5.1 Bauform, Bauarten, Aufbau von Getrieben......Page 465
7.5.1.2 Aufbau von Getrieben......Page 466
7.5.1.3 Mechanische Schaltung......Page 467
7.5.1.4 Gruppen-, Range- und Splitgetriebe......Page 468
7.5.1.5 Automatisierte Schaltgetriebe......Page 470
7.5.1.6 Automatische Getriebe......Page 471
7.5.2 Endantrieb......Page 472
7.5.2.2 Ausgleichgetriebe......Page 473
7.6 Ausgeführte Beispiele......Page 474
7.6.1.1 Daimler G211-16......Page 477
ZF-AS-Tronic......Page 478
ZF-TC Tronic......Page 480
Allision Transmission – Serie 4500......Page 481
7.6.5.1 Kupplungsabhängige Nebenabtriebe......Page 482
7.6.5.2 Motorabhängige Nebenabtriebe......Page 483
Literaturverzeichnis......Page 484
8.2.1 Begriffsdefinition......Page 485
8.2.2.1 Historie......Page 486
8.2.2.2 Aufbau eines elektronisch gesteuerten Systems......Page 488
8.2.2.3 Entwicklungsprozess elektronischer Steuergeräte......Page 490
8.2.3 Abgrenzung System – Fahrzeug......Page 491
8.3.1.1 Signalisierungsfunktionen......Page 492
8.3.1.2 Scheibenreinigung......Page 496
8.3.1.3 Außenbeleuchtung......Page 497
8.3.2.2 Heizung/Lüftung/Klima......Page 500
8.3.2.3 Schließanlage......Page 501
8.3.2.4 Anhängerversorgung......Page 502
8.3.3.1 Anhänger-/Aufbauhersteller......Page 504
8.4.1.1 Motor......Page 505
8.4.1.2 Getriebe......Page 507
8.4.2.1 ABS (Anti-Blockier-System)......Page 509
8.4.2.3 Übergang zur EBS (Elektronische Bremsen-Steuerung)......Page 510
8.4.2.4 FDR (Fahrdynamikregelung )......Page 511
8.4.2.5 Niveauregulierung......Page 512
8.4.2.7 Wankregelung......Page 513
8.4.3.1 Instrumentierung......Page 514
8.4.4.1 Abstandsregeltempomat......Page 515
8.4.4.2 Spurassistent......Page 516
8.5.1.1 Elektrik-/Elektronik-Architektur für das Gesamtsystem Fahrzeug......Page 517
8.5.1.2 Software-Architektur in einem elektronischen Steuergerät......Page 518
8.5.2.1 Komponenten des Bordnetzes......Page 519
8.5.2.2 Zukünftige Entwicklungen für Bordnetze......Page 522
8.5.3 Informationsübertragung/Netzwerke......Page 523
8.5.4 Diagnose......Page 524
8.5.5 Elektromagnetische Verträglichkeit......Page 525
8.6 Ausblick......Page 526
Literaturverzeichnis......Page 527
B......Page 529
D......Page 530
F......Page 531
K......Page 532
M......Page 533
R......Page 534
S......Page 535
V......Page 536
Z......Page 537