Was ist ein Rollcenter?

Ein Rollzentrum ist eine Linie, um die sich ein Fahrzeug dreht. Bei einem Auto oder Lastwagen wäre das Rollzentrum beim Stillsitzen eine Linie von vorne nach hinten in der Mitte des Fahrzeugs. Wenn sich das Fahrzeug bewegt, kann das Rollzentrum seine Position ändern. Wie stark sie sich ändert, hängt von der Federung des Fahrzeugs und seinem Massenschwerpunkt ab. Ingenieure berücksichtigen das Rollzentrum eines Fahrzeugs zusammen mit dem Massenzentrum, um die Leistung des Fahrzeugs unter bestimmten Straßen- und Fahrbedingungen vorherzusagen.

Rollcenter sagen wenig über das Fahrverhalten von Autos aus. Um die Wankzentren für Leistungsprognosen nutzen zu können, müssen diese zusammen mit dem Massenschwerpunkt der Fahrzeuge berücksichtigt werden. Der Massenschwerpunkt eines statischen Fahrzeugs entspricht normalerweise dem Rollzentrum von links nach rechts, fügt jedoch von oben nach unten eine weitere Linie hinzu. Es ist die Bewegung dieser beiden Linien im Vergleich zueinander, die das Rollverhalten eines Fahrzeugs bestimmt.

Wenn sich ein Fahrzeug in einem Manöver befindet, das eine Rollkraft ausübt, wie sie beispielsweise durch die Zentrifugalkraft beim Kurvenfahren erzeugt wird, kann das Fahrzeug an der äußeren Seitenaufhängung nach unten kippen. Dadurch wird die auf die Räder des Fahrzeugs ausgeübte Kraft verschoben. Während der Fahrzeugschwerpunkt konstant bleibt, nimmt die Kraft an den kurvenäußeren Rädern zu und an den kurveninneren Rädern ab. Sofern keine andere Kraft, wie beispielsweise ein Federungssystem, dieser Differenz entgegenwirkt, wandert das Rollzentrum des Fahrzeugs zur Außenseite der Kurve.

Die neue Platzierung des Rollzentrums bewirkt, dass der Massenmittelpunkt in einer Weise, die als Schwungarm bezeichnet wird, darauf reagiert. In dieser Situation nutzt die Zentrifugalkraft der Drehung die Differenz zwischen dem Massenmittelpunkt und dem Wankmittelpunkt, um einen Drehpunkt zu erzeugen. Dieser Drehpunkt übt eine Drehkraft oder ein Drehmoment auf die äußeren Räder des Autos senkrecht zur Fahrtrichtung aus. Wenn die Zentrifugalkraft stark genug ist, wird sie über den Schwungarm übertragen, wobei die Außenreifen als Drehpunkt verwendet werden, dann wird der Massenschwerpunkt angehoben und über die Außenreifen gedreht oder das Fahrzeug überrollt.

Durch die Betrachtung dieser verschiedenen Kräfte und ihrer Interaktion mit den Rollzentren von Fahrzeugen können Ingenieure die Sicherheit von Autos verbessern. Eine Möglichkeit, dies zu tun, besteht darin, die Aufhängungssysteme zu ändern. Sie können die Federung versteifen, damit Fahrzeuge nicht einseitig eintauchen und ihre Rollzentren verschieben.

Mit Federungssystemen lässt sich jedoch nur wenig tun. Wie bei Fahrzeugen wie SUVs mit ungewöhnlich instabilen Wankzentren bleibt oft nur die Absenkung der Massenschwerpunkte der Fahrzeuge. Auf diese Weise können Ingenieure die Kräfte minimieren, die bei unerwünschten Wechselwirkungen mit Rollzentren aufgebracht werden.