Achsvermessung: (Artikel aus KRAFTHAND, Heft 20, 24. Oktober 1998)

Grundlagen

Wer sich auf das Gebiet der Achsenvermessung begibt, muss mehr wissen und können, als die Bedienung eines Gerätes, sei es auch noch so "narrensicher". Er muss nicht nur die einstellbaren Größen, sondern auch deren Zusammenspiel und Auswirkung auf Fahreigenschaften und Verschleiß kennen. Deshalb heißt es jetzt erst recht einmal "back to the roots", um die Grundlagen noch einmal aufzufrischen;

Spur

Die Gesamtspur ist die Differenz, um die die Räder einer Achse vorne und hinten (in Höhe der Radmitte am Felgenhorn gemessen) auseinander stehen. Die Einzelspur bezieht sich auf ein einzelnes Rad. An der Hinterachse wird für die Ermittlung der Einzelspur die Fahrzeuglängsmittelebene und bei der Vorderachse die geometrische Fahrachse als Bezug herangezogen. Letztere lässt sich allerdings nur mit elektronischen Messgeräten ermitteln. Die Spur wird in der Geradeausstellung der Räder gemessen. Stehen die Räder vorne näher zusammen als hinten, bezeichnet man dies als Vorspur (positiv). Im umgekehrten Fall handelt es sich um eine Nachspur (negativ). Fahrzeuge mit Heckantrieb bekommen in der Regel positive Spurwerte (Vorspur) an der Vorderachse. Das hängt damit zusammen, dass ein eingeschobenes Rad mit positivem Lenkrollhalbmesser das Bestreben hat, vorne nach außen zu schwenken. Diese Tendenz wird durch die Vorspur ausgeglichen, so dass das Rad ohne Flattern sauber geradeaus läuft. Bei Fahrzeugen mit Frontantrieb haben die Vorderräder, bedingt durch die Antriebsmomente, das Bestreben, vorne nach innen zu schwenken. Einen guten Geradeauslauf und eine optimale Spurhaltung erzielt man hier durch negative Spurwerte (Nachspur). Bei zuviel Vorspur laufen die Reifen außen schneller ab als innen. Außerdem weist das Fahrzeug einen nervösen Geradeauslauf auf. Zuviel Nachspur führt zu höherem Verschleiß auf der Reifeninnenseite und einem schwammigen Fahrverhalten, Spiel in der Radaufhängung kann an der Vorderachse mit einer falsch eingestellten Spur zum Flattern der Räder führen. Das ist u.a. an Auswaschungen auf der Reifenlauffläche zu erkennen.

Sturz

Unter Sturz versteht man die Neigung eines Rades zu der Senkrechten der Radmitte. Er wird in der Geradeausstellung der Räder ermittelt. Steht das Rad oben nach außen, spricht man von positivem Sturz, steht es oben nach innen von negativem Sturz. Wenn das Rad senkrecht steht, bezeichnet man das als neutralen Sturz. Positiver Radsturz bewirkt geringere Lenkkräfte. Zuviel davon wirkt sich aber negativ auf den Reifen- sowie Radlagerverschleiß aus, und die Seitenführung des Rades wird verschlechtert. Negativer Sturz gibt der Hinterachse eine bessere Radführung (vor allem bei Kurvenfahrten), an der Vorderachse sollte er aber nur beim Einfedern zu finden sein. Zu große negative Sturzwerte können bei hohen Geschwindigkeiten zu einer übermäßigen Erwärmung der Reifenschulter und damit zu Reifenschäden führen. Nicht bei allen Fahrzeugen ist der Sturz einstellbar. Bei BMW-Modellen ist das z. B. der Fall. Sollten die Sturzwerte hier außerhalb der Toleranz liegen, muss das ganze Federbein ersetzt werden. Das ist jedoch nach Aussagen von BMW-Fahrwerkspezialisten nur bei heftigeren Beschädigungen nötig. In solchen Situationen ist der Austausch des Federbeins als sicherheitsrelevantes Bauteil ohnehin sinnvoll. Erst bei den neuen 3er-Reihe ist es möglich, den Sturz in engen Grenzen über die Spreizung zu korrigieren.

Spreizung

Als Spreizung bezeichnet man die Schrägstellung des Achsschenkelbolzens bzw. der Radschwenkachse zur Senkrechten. Sie wird bei 20 Grad Lenkeinschlag nach Kurvenfahrt eine Minderung der Stoßmomente sowie gute Rückstellung der Lenkung nach Kurvenfahrt durch leichtes Anheben des Fahrzeuges. Der von Spreizungs- und Sturzlinien gebildete Winkel bleibt beim Ein- und Ausfedern des Fahrzeuges identisch. Wird die Spreizung verändert, ändert sich automatisch der Sturz des Rades. Ist die Spreizung zu groß, ergeben sich hohe Lenk- und Haltekräfte. Schlechte Lenkungsrückstellung und Schiefziehen können die Folge einer zu geringen Spreizung sein. Ist die Spreizung rechts und links unterschiedlich, führt das ebenfalls zum Schiefziehen des Fahrzeuges.

Spurdifferenzwinkel

Bekanntlich muss das kurveninnere Rad beim Einschlagen der Vorderräder weiter eingelenkt werden als das auf der Kurvenaußenseite. Das wird über den Spurdifferenzwinkel erreicht. Er wird in der Regel bei 20 Grad Lenkeinschlag des Kurveninnenrades gemessen und baulich durch das Lenktrapez bestimmt. Befindet er sich außerhalb der Toleranz, liegt ein Fehler im Lenktrapez vor. Das könnte z.B. von einer falschen Lenkgetriebemittelstellung, einem verbogenem Lenk- oder Spurstangenhebel, einem verbogenem Achskörper oder durch das Einstellen der Spur an der falschen Stelle (bei geteilten Spurstangen) herrühren. Der Spurdifferenzwinkel kann also nicht eingestellt werden und dient lediglich der Überprüfung des Lenktrapezes. Fehlerauswirkungen könnte ein überhöhter Reifenverschleiß, Ausbrechen bei Kurvenfahrt sowie eine schlechte Lenkradrückstellung sein.

Nachlauf

Unter Nachlauf versteht man die Neigung der Radschwenkachse in Richtung der Fahrzeuglängsachse zur Senkrechten des Radmittelpunktes. Positiver Nachlauf: Dabei trifft die virtuelle Verlängerung der Radschwenkachse vor dem Radaufstandspunkt auf dem Boden (Beispiel: Fahrradgabel). Er bewirkt einen guten Geradeauslauf des Rades und verhindert das Flattern desselben. Ebenso stellen sich geschwenkte Räder mit positivem Nachlauf nach der Kurvenfahrt besser . Negativer Nachlauf, auch Vorlauf genannt (Beispiel: Einkaufswagen) ist häufig bei Fahrzeugen mit Frontantrieb zu finden. Ist er jedoch zu hoch, neigt das Rad zum Flattern und das Fahrzeug wird seitenwindempfindlich. Ein zu großer Nachlaufunterschied zwischen rechtem und linkem Rad führt ebenfalls zum Schiefziehen. Nachlauf und Spreizung wirken sich stabilisierend auf die Lenkung aus und verhindern das Flattern der Räder.

Lenkrollhalbmesser

Der Lenkrollhalbmesser ist der Hebelarm, mit dem auftretende Reibungskräfte zwischen Fahrbahn und Reifen das Rad in eine bestimmte Richtung schwenken. Dabei handelt es sich um ein Zusammenspiel zwischen Spreizung, Sturz und Einpresstiefe der Felge. Gemessen wird der Lenkrollhalbmesser zwischen der Mitte der Radaufstandsfläche und dem Auftreffpunkt der virtuellen Schwenkachsenverlängerung (auch Spreizachse genannt) auf der Fahrbahn. Liegt letzterer auf der Reifeninnenseite, spricht man von einem positiven Lenkrollhalbmesser, im umgekehrten Fall von einem negativen. Der Lenkrollhalbmesser wird zwar bei der Achsvermessung nicht geprüft, jedoch sollte man seine Auswirkung auf das Fahrverhalten kennen. Gerade beim Tuning (z.B. Spurverbreiterungen) kommt man leicht aus der vom Hersteller vorgegebenen Toleranz. Ein positiver Lenkrollhalbmesser - überwiegend bei Fahrzeugen mit Heckantrieb - ermöglicht ein leichtes Lenken im Stand. Beim Bremsen hat das Rad die Tendenz, nach außen zu ziehen, so dass bei ungleichmäßiger Bremswirkung der Fahrer gegenlenken muss. Bei frontgetriebenen Fahrzeugen ist ein negativer Lenkrollhalbmesser vorzufinden. Er bewirkt, dass das Rad beim Bremsen nach innen zieht. Das macht man sich beim diagonal aufgeteilten Bremssystem zu Nutze. Beim Ausfall eines Bremskreises zieht das Fahrzeug beim Bremsen nicht so extrem in eine Richtung, da ein Gegenlenkeffekt mit dem negativen Lenkrollhalbmesser erzielt wird. Bei moderneren Fahrzeugen wird ein neutraler bis leicht negativer Lenkrollhalbmesser angestrebt, da dadurch die Übertragung von Störkräften auf die Lenkung verringert wird.

Heiße Werkstatt-Tipps

Ob nun optisch oder elektronisch Vermessen wird, gewisse Handgriffe gehören zu jeder Achsvermessung. So ist der Reifendruck zu prüfen und auf dem vom Hersteller vorgegebenen Wert zu bringen. Darüber hinaus sollte man sich vergewissern, dass gleiche Reifen- und Felgengröße montiert sind. Ein Blick auf die Lauffläche der Reifen verrät schon oft vor der Vermessung, ob ein Fehler vorliegt. Des Weiteren dürfen Achse, Lenkung und Radlager kein Spiel aufweisen, jegliche Einstellarbeiten wären sonst zwecklos. Auch auf Federn und Stoßdämpfer sollte ein Blick geworfen werden. Außerdem ist es sinnvoll, mit dem Kunden über eventuelle Beanstandung zu sprechen. Dem Kundengespräch können wertvolle Informationen über eventuelle Fehler entnommen werden. Wurde das Fahrzeug auf der Achsmessbühne angehoben, muss die Federung unbedingt wieder gesetzt werden. Das erreicht man durch mehrmaliges Einfedern und Einschwenken der Räder. Um Verspannungen dabei zu vermeiden, sollte man die Bremse vorher lösen, falls das Bremspedal schon fixiert wurde. Gerade an älteren Fahrzeugen sind die Einstellschrauben meistens eingerostet. Sprüht man sie vor der Vermessung satt mit einem Rostlöser ein, hat man es hinterher beim Lösen und Einstellen leichter. Nicht vergessen werden darf die Fahrzeugkonditionierung nach Herstellervorgaben. Dazu gehört beispielsweise das Beladen des Fahrzeugs mit entsprechenden Ersatzgewichten (BMW), das Messen des Achsniveaus (Mercedes-Benz) oder das Herunterspannen des Fahrwerks auf eine für die Vermessung festgelegte Höhenlage (Peugeot). Muss ein Wert korrigiert werden, ist die gesamte Achse nach dem Einstellvorgang nochmals zu überprüfen, denn mit der Änderung der Spur kann sich beispielsweise auch der Sturz ändern und umgekehrt. Nach dem Einstellen ist es ratsam zu prüfen, ob auch bei belastetem Fahrzeug (eingefederter Zustand) die Werte im Toleranzbereich liegen. Vor allem sollte man sich dabei strikt an die Angaben des Herstellers halten. In akribischer Kleinarbeit tüfteln Spezialisten der Autobauer die Einstellwerte für den entsprechenden Fahrzeugtyp aus. Die vorgegebenen Toleranzen sind wirklich das Optimum.

Wer meint, andere Werte einstellen zu müssen, kann das Fahrverhalten und den Verschleiß nur verschlechtern. Toleranzgrenzen können natürlich auch ausgenutzt werden. Davon weiß auch Manfred Wund zu berichten: "Wenn ich bei einem Fahrzeug mit Frontantrieb einen Toleranzbereich bei den Spurenwerten von 10 Minuten ins Positive oder Negative habe, wähle ich natürlich den negativen Wert." (Begründung: siehe Abschnitt "Grundlagen") Für das leichtere Einstellen des Sturzes an verschiedenen Fahrzeugmodellen gibt es von der Firma Speciality Products ganz praktische Hilfsmittel auf dem Markt. So werden beispielsweise die Klemmschrauben an dem Federbein durch Exzenterschrauben ersetzt; die Einstellung kann damit viel feinfühliger vorgenommen werden. An starren Achsen ist die Spur- und Sturzeinstellung durch EZ Shim jetzt auch möglich. Dabei handelt es sich um variable Einstellscheiben aus Kunststoff, die zwischen Achskörper und Achszapfen geschraubt werden. Dieses aus Amerika stammende System wurde vom TÜV abgesegnet und von Beissbarth als Reparaturhinweis in die Achsmess-Software aufgenommen.

Das Thema Achsvermessung wird auch in Zukunft ein heikler Bereich des Kundendienstes bleiben. Die Entwicklung der Fahrwerke geht bei den Herstellern unaufhaltsam weiter. Damit werden auch die Anforderungen an die Messgeräte und das Fachwissen der Werkstattfachleute steigen. Nur muss man sich Fragen, ob die Einstellvorgaben einiger Hersteller realistisch sind, wenn z.B. ein Toleranzbereich von +/- 2" angegeben wird. Wer kann denn solch enge Toleranzen in der Praxis einhalten? Schon allein das Festziehen einer Kontermutter reicht aus, um diese Grenzwerte zu überschreiten. An die Messtoleranz durch Abnutzung der Geräte und Achsmessbühnen - die bei Gebrauch im rauen Werkstattalltag zwangsläufig eintreten darf man bei solchen Messvorgaben gar nicht denken. Einerseits ist es ja verständlich, dass empfindliche Fahrwerke eine exakte Einstellung erfordern. Andererseits sollten Entwickler die Möglichkeiten und Grenzen des Machbaren im Kundendienst nicht aus den Augen verlieren.

(Quelle:Bundesverband Reifenhandel und Vulkaniseur-Handwerk e.V.)