Ich habe den Verstand verloren, als ich versuchte, ein gutes Lenkgefühl zu definieren

Jul 15, 2023

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Sind Sie schon einmal so tief in einen Kaninchenbau gefallen, dass Sie keinen Weg mehr sehen können? Haben Sie das schon einmal wochenlang jeden Tag gemacht? Ich habe.

Viele der technischen Geschichten, die ich schreibe, beginnen mit Fragen, auf die ich keine guten Antworten habe. In diesem Fall waren es zwei: Was ist ein gutes Lenkgefühl? Und wie erreicht man das? Nach Interviews mit einer Reihe von Experten zu diesem Thema und viel Zeit damit, über die unzähligen Faktoren zu lesen, die das Lenkgefühl beeinflussen, war ich angesichts der Weitläufigkeit des Themas wie gelähmt und dieser Artikel lag monatelang in meiner Entwurfsdatei. Noch nie hatte ich so viele Anfänge und Stopps erlebt, und es dauerte lange, bis mir klar wurde, dass das Ganze Teil der Geschichte ist.

Lassen Sie uns für einen Moment abstrakt werden, und sei es aus keinem anderen Grund, als meinen Verstand zu bewahren. Bevor wir uns mit all den Dingen befassen, die das Lenkgefühl beeinflussen, wollen wir kurz über ein gutes Lenkgefühl sprechen.

Wenn ich mit Gordon Murray spreche, dem Kopf hinter dem McLaren F1, der auch Jahrzehnte, nachdem er bei seinem Debüt die Welt erschütterte, immer noch die Höchstmarke für Sportwagen darstellt, bekomme ich ein gutes Beispiel: „Man befindet sich auf einem griffigen Stück der Straße, und dann.“ Man kommt nur an eine Stelle, die leicht fettig ist. Man verliert ein ganz kleines bisschen an Gewicht in der Lenkung, was einem sofort signalisiert, dass man zurückweicht, weil man bald schneller seitwärts geht, als einem lieb ist.“

„Ich denke, die schönste Art und Weise, wie Lotus es jemals auf den Punkt gebracht hat, und wir verbringen viel Zeit damit, ist, dass Input gleich Output ist“, sagte Gavan Kershaw, Manager für Produkteigenschaften bei Lotus, Anfang des Jahres in einem Interview mit Road & Track. „Du machst also etwas, sei es die kleinste oder die größte Bewegung, du bekommst genau das heraus, was du erwartest. Du näherst dich einer Kurve oder Kurve auf einer Rennstrecke und weißt intuitiv: ‚Ich muss da 45 Grad reinbringen, und du fühlst Diese Verbindung mit der Straße, sobald man anfängt zu lenken.‘“

Wir sollten wahrscheinlich eine Definition des „Lenkgefühls“ selbst hinzufügen. Um den Autocar-Autor Andrew Frankel zu paraphrasieren: Der Begriff kann wörtlich interpretiert werden, also wie sich die Lenkung eines Autos in den Händen anfühlt, doch das Lenkgefühl beschreibt auch etwas Spezifischeres. „Auf einer weniger wörtlichen, aber wichtigeren Ebene“, schreibt er in einer Kolumne aus dem Jahr 2020, „ist das Lenkgefühl die Fähigkeit eines Autos, durch den Lenkapparat sowohl genau als auch klar Informationen darüber zu kommunizieren, wie die Straße und ihre Bedingungen gehandhabt werden, während das Auto fährt.“ über seiner Oberfläche.“

Es ist offensichtlich, warum Enthusiasten so viel über das Lenkgefühl sprechen: Es ist eine der wichtigsten Arten, wie wir mit unseren Autos interagieren. „Wenn man darüber nachdenkt“, sagt Murray, „egal wie anspruchsvoll oder schlicht, oder wie schnell oder langsam ein Fahrzeug ist, ob es ein Formel-1-Auto oder ein Hot-Hatch ist, sagt einem das Auto letztendlich nur, was es tut.“ und was es gleich tun wird ... im Grunde genommen durch die Seite Ihres Körpers, Ihren Po, Ihre Hüfte und Ihre Fingerspitzen.

Wenn man diese Definitionen von „Gefühl“ außer Acht lässt, was definiert diese Eigenschaften physikalisch? Wie funktioniert die Lenkung?

Der erste Kontaktpunkt sind Ihre Hände am Lenkrad. Das Rad selbst beeinflusst das Gefühl. Wie breit das Rad ist, wirkt sich auf Ihre Hebelwirkung aus: Ein alter LKW mit manueller Lenkung hat ein riesiges Lenkrad, weil es sich leichter drehen lässt. Durch Ändern der Radgröße wird die Lenkung leichter oder schwerer. Auch das Wechseln der Polsterung am Rad dämpft die Reaktion durch die Finger.

Von dort aus geht es die Lenksäule hinunter. Hier wird die Übersetzung der Lenkung definiert, und zwar unabhängig davon, ob Sie eine manuelle Lenkung ohne Unterstützung, eine hydraulische Servolenkung, eine elektrische Servolenkung oder ein Steer-by-Wire-System ohne direkte Verbindung zwischen der Lenksäule und den Rädern haben , wie es bereits seit einigen Jahren beim Infiniti Q50 angeboten wird.

Als nächstes kommt die Aufhängung selbst mit ihren wichtigsten Geometriepunkten.

Sturz: Dies ist der Winkel der Fahrzeugräder von vorne nach hinten. Mehr Sturz bedeutet, dass die Oberseite des Rads nach innen und die Unterseite nach außen geneigt ist. Vereinfacht ausgedrückt gilt: Je mehr Sturz Sie haben, desto eher neigt ein Auto dazu, in eine Kurve einzubiegen, auf Kosten des Reifenverschleißes.

Spur: Dies ist der Winkel der Fahrzeugräder von oben gesehen. Positive Spur bedeutet, dass die Vorderseite des Rads nach innen und die Rückseite nach außen geneigt ist. Vereinfacht ausgedrückt gilt: Je mehr Spur Sie haben, desto stabiler fährt das Auto geradeaus und desto widerstandsfähiger ist es, in eine Kurve einzubiegen, was der Stabilität zugute kommt.

Nachlauf: Dies ist das Verhältnis der Federung des Fahrzeugs zum Rad und definiert, wie weit das Rad wieder in die Geradeauslaufrichtung zurückkehren möchte. Wenn Sie an einen Einkaufswagen denken, handelt es sich um Räder mit extremem Nachlauf, extrem negativem Nachlauf, und die Räder werden beim Vorwärtsrollen des Wagens schnell wieder geradeausgezogen.

Jedes dieser Elemente beeinflusst das Gewicht der Lenkung, die Reaktion, die Sie über das Rad erhalten, ganz zu schweigen von der Konstruktion und dem Gewicht der Federung selbst, der Höhe des Reifens, der Breite des Reifens oder der Mischung des Reifens oder das Gewicht der Räder des Autos oder eine Handvoll anderer Elemente der Lenkgeometrie, die über das hinausgehen, was auf dem Ausrichtungsblatt Ihres Autos angezeigt wird.

Enthusiasten reden viel darüber, wie sich eine Servolenkung – oder deren Fehlen – auf das Lenkgefühl auswirkt. Assistenzsysteme sind sehr wichtig, aber bei weitem nicht das Einzige, was das Lenkgefühl bestimmt. Vieles davon hat mit dem Reifen, dem Lenksystem selbst (z. B. Kugelumlauf, Zahnstange und Ritzel usw.) und der Aufhängungsgeometrie zu tun. Genauer gesagt Ackermann, Achsschenkelbolzenneigung, Achsschenkelbolzenversatz, pneumatischer Nachlauf sowie die oben genannten Sturz- und Nachlaufwinkel. Zu diesem Zeitpunkt begann die Geschichte ins Wanken zu geraten.

Der Versuch, all diese unterschiedlichen Facetten der Aufhängungsgeometrie zu erklären, könnte ein Leben lang dauern und erfordert nicht nur ein tiefes Verständnis der Aufhängungssysteme von Kraftfahrzeugen, sondern auch der Reifen. Eines der besten Bücher über das Handling von Kraftfahrzeugen ist „Race Car Vehicle Dynamics“ von William und Douglas Milliken. Es umfasst allein 68 Seiten zur Reifendynamik und weitere 55 zur Federungsgeometrie. Der Gedanke, all das in einer etwa 2000 Wörter umfassenden Geschichte für diese Website zusammenzufassen, bereitete mir so starke Kopfschmerzen, dass ich mich hinlegen und ein Nickerchen machen musste.

Je tiefer man in den Kaninchenbau der Rennwagen vordringt, desto seltsamer werden auch die Dinge. Das Ackermann-Prinzip, das auf das frühe 19. Jahrhundert zurückgeht, ist eine Lenkgeometrie, bei der der Innenreifen in einer Kurve in einem größeren Winkel als das Außenrad gelenkt wird, was durch die Neigung der Lenkarme nach innen erreicht wird. Dies trägt dazu bei, übermäßiges Scheuern des Reifens – den Abstand zwischen der Lenkachse und der Mittellinie der Aufstandsfläche – zu verhindern und eine präzisere Lenkung zu gewährleisten. Denn wenn Ihr Auto eine Kurve fährt, legt das äußere Rad immer eine längere Strecke zurück als das innere.

Vor einiger Zeit erzählte mir Gordon Murray, dass Ackermann einen großen Einfluss darauf hat, wie sich die Lenkung in den Händen anfühlt. Im Zuge meiner Recherchen entdeckte ich Anti-Ackermammen, bei denen der Außenreifen in einem größeren Winkel eingelenkt wird als der Innenreifen. Einige Rennteams nutzen diese Geometrie, um das Scheuern der Reifen zu fördern und so den Kurvengrip und damit die Geschwindigkeit zu erhöhen. Aber wie zum Teufel fühlt sich Anti-Ackermann an?

Halten Sie dieses Video an, in dem Sebastian Vettel beim Großen Preis von Singapur 2012 den Red Bull RB8 fährt, um die Anti-Ackermann-Geometrie in der Praxis zu sehen.

Ich gehe davon aus, dass es sich für jeden nicht-professionellen Rennfahrer seltsam anfühlt, aber der Job eines Rennwagens ist anders als der eines Sportwagens. Das erste Ziel eines Sportwagens ist es, Spaß zu machen. Die Aufgabe eines Rennwagens ist es, schnell zu sein. Der Fahrer des Sportwagens ist ein Amateur, der ein Auto haben möchte, braucht und schätzt, das mit ihm kommuniziert. Der Fahrer eines Rennwagens ist ein Profi, von dem man erwarten kann, dass er herausfindet, wie er es zum Laufen bringt, egal, ob es sich gut anfühlt oder nicht.

Hier kommt auch die Servolenkung wieder ins Spiel. „Eine reine Lenkgeometrie für eine manuelle Lenkung mit einem breiten Vorderreifen und der Bremsscheibe, die dem unteren Querlenker-Kugelgelenk im Weg steht, ist ein Verpackungs-Albtraum“, sagte mir Gordon Murray in einem Interview im Jahr 2020. „Die meisten Menschen gehen Kompromisse bei den Elementen ein, die sich auf das Lenkgefühl auswirken, nur um sich das Leben zu erleichtern. Wenn Sie als Konstrukteur wissen, dass Sie über eine elektrische oder hydraulische Lenkung verfügen, neigen Sie dazu, bei diesen Elementen zu schummeln , was bedeutet, dass die Lenkung beschädigt ist, diese jedoch durch die Servounterstützung behoben wird.

Sie können sogar noch einen Schritt weiter gehen. Servolenkungssysteme, insbesondere elektrische Systeme, ermöglichen Ingenieuren die Verwendung aller möglichen seltsamen Geometrien und außergewöhnlich breiten Vorderreifen und sorgen gleichzeitig für eine Lenkung, die sich für die meisten Fahrer normal anfühlt.

Mein Vater und ich teilen uns ein E30 325i-Rennwagen ohne Servounterstützung, und er verfügt über die schwerste Lenkung aller Autos, die ich je gefahren bin. Es hat riesige Vorderreifen – es wurde rundum für 225/45R15- oder 245/40R15-Reifen gebaut – und einen negativen Sturz von etwa 1,5 Grad an der Vorderseite. Besonders beim 245er und wenn die Reifen schön heiß sind, erfordert das Lenken eine Menge Kraft. Einmal traf es mich in einer Ecke und mein Handgelenk schmerzte den Rest des Tages.

Vergleichen Sie dies mit dem neuen C8 Z06. Dieses Auto ist an der Vorderachse offensichtlich viel leichter – vergessen Sie nicht, dass der Sechszylinder des E30 komplett aus Eisen besteht –, aber für unseren PCOTY-Test war es mit den 275/30R20-Vorderreifen Michelin Pilot Sport Cup 2 R des Z07-Pakets ausgestattet so klebrig, wie Straßenreifen nur sein können, aber sie waren auf einen negativen Sturz von 1,8 Grad eingestellt. Offensichtlich spürt man die Spontaneität beim Einlenken, verbunden mit breiten Vorderreifen und viel negativem Sturz, aber die Lenkung fühlt sich überhaupt nicht seltsam an.

Also ist alles wichtig ... bis es nicht mehr zählt.

Ich könnte eine extrem lange und detaillierte Erklärung dazu geben, wie sich die Z06 ohne die kompensierenden Effekte der Servounterstützung anfühlen könnten – mehr als einfach nur sehr schwer – aber wozu? Ich denke, für jeden, der kein echter Fahrdynamikingenieur ist (oder vielleicht ein Journalist wie ich), lohnt es sich wahrscheinlich nicht, sich in all diesen Details zu vertiefen. Und selbst diejenigen, deren Job es ist, stecken zu bleiben, haben es schwer. Dave Coleman, Fahrzeugdynamikmanager bei Mazda North America, dessen Aufgabe es ist, unter anderem dafür zu sorgen, dass Mazdas über eine hervorragende Lenkung verfügen, sagt, dass es keine einfachen Antworten auf die Fragen gibt: „Was ist ein gutes Lenkgefühl?“ und „Wie erreicht man es?“

„Der Grund, warum es so schwierig ist, liegt darin, dass die Lenkung eine Art multivariable Rückkopplungsschleife ist“, sagt er gegenüber Road & Track. „Es gibt die Lenkreaktion, die im Wesentlichen die Art und Weise beschreibt, wie das Lenksystem auf eine bestimmte Eingabe des Fahrers reagiert; die Verzögerung der Lenkreaktion, die die Verzögerung zwischen Eingabe und Ausgabe beschreibt; und die Lenkkraft, die ziemlich selbsterklärend ist, aber an sich kein Lenkgefühl … „Der Grund dafür, dass es so kompliziert ist und sich irgendwie im Kreis dreht, liegt darin, dass sich die eigenen Eingaben des Fahrers je nach Reaktion des Autos ändern.“

Ein Satz von Coleman hat mir klar gemacht, dass es richtig war, dieses Thema trotz der vielen Fallstricke weiterzuverfolgen. „Was man beim Lenken eines Autos zu tun versucht, ist, wenn man darüber nachdenkt, tatsächlich eine ziemlich haarige Angelegenheit“, sagt er. „Sie versuchen, dieses 3000-Pfund-Ding zwischen diesen Linien zu halten, sonst sterben Sie. Wir gewöhnen uns so daran, dass wir vergessen, wie stressig das ist … Sie bringen das Auto an einen bestimmten Ort. Und Sie.“ Wir nutzen all dieses Feedback vom Auto, um genau herauszufinden, was Sie tun müssen, damit es an die richtige Stelle fährt, und um daraus eine einfache, reibungslose und natürliche Eingabe zu machen, die nicht viele Korrekturen und Rückmeldungen enthält ist sehr, sehr knifflig.“

Letztendlich ist es schwierig, komplexe Themen einem relativ breiten Publikum verständlich zu machen, aber es geht nicht um Leben und Tod. Seien Sie dankbar, dass der Fahrzeugdynamikingenieur weiß, was er tut.

Chris Perkins ist seit seiner Kindheit ein Autoliebhaber und der Technik-Nerd und Porsche-Apologet von Road & Track. Er trat 2016 in die Belegschaft ein und niemand hat seitdem einen Weg gefunden, ihn zu entlassen. Er parkt einen Porsche Boxster in Brooklyn, New York, auf der Straße, sehr zum Entsetzen aller, die das Auto sehen, nicht zuletzt des Autors selbst. Er besteht auch darauf, dass er kein Cabrio-Typ ist, obwohl er drei besitzt.

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