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  • BOSCH Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 25. Auflage

  • BOSCH

    KrafHahr-technisches Taschenbuch

  • Impressum

    Springer Fachmedien Wiesbaden 2003 UrsprOnglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlag! GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2003

    Chefredaktion Dipl.-Ing. (FH) Horst Bauer. Redaktion Dipl.-Ing. Karl-Heinz Dietsche, Dipl.-Ing. (FH) Thomas Jger. Technische Grafik Bauer & Partner, Gesellschaft fr technische Grafik mbH, Leinfelden-Echterdingen. Schwarz Technische Grafik, Leonberg.

    Redaktionsschluss: 29.09.2003

    23., vollstndig berarbeitete Auflage, 1999 24. , aktualisierte und erweiterte Auflage, April 2002 25., berarbeitete und erweiterte Auflage, Oktober 2003

    Alle Rechte vorbehalten. Springer Fachmedien Wiesbaden 2003 UrsprOnglich erschienen bei Friedr. Vieweg & Sohn Verlag! GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2003

    www.vieweg.de Imprime en Allemagne

    ISBN 978-3-528-23876-6 ISBN 978-3-663-10554-1 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-10554-1

    ND1 Bibliografische Information der Deut-schen Bibliothek Die Deutsche Bibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte biblio-grafische Daten sind im Internet ber abrufbar.

    Nachdruck, Vervielfltigung und ber-setzung, auch auszugsweise, nur mit unserer vorherigen schriftlichen Zustim-mung und mit Quellenangabe gestattet. Abbildungen, Beschreibungen, Schema-zeichnungen und andere Angaben dienen nur der Erluterung und Darstellung des Textes. Sie knnen nicht als Grundlage fr Konstruktion, Einbau und Lieferumfang verwendet werden. Wir bernehmen keine Haftung fr die bereinstimmung des Inhalts mit den jeweils geltenden ge-setzlichen Vorschriften. nderungen vorbehalten.

    Die im Inhalt genannten Markenbezeich-nungen dienen als Beispiele und stellen keine Bewertung oder Bevorzugung eines Herstellers dar. Markenzeichen sind nicht als solche gekennzeichnet.

    Bild- und Informationsmaterial stellten freundlicherweise zur Verfgung:

    AUDI AG, Neckarsulm; Automotive Lighting Reutlingen GmbH; BASF Coatings AG, Mnster; Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart; BorgWarnerTurbo Systems, Kirchheimbolanden; Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. KG, Coburg; Continental AG, Hannover; DaimlerChrysler AG, Stuttgart; DaimlerChrysler AG, Sindelfingen; Drxlmaier System technik GmbH, Vilsbiburg; J. Eberspcher GmbH & Co. KG, Esslingen; ETAS GmbH , Stuttgart; Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg; FHT Esslingen; Freuden-berg Vliesstoffe KG, Weinheim; Institut fr Betriebstechnik und Bauforschung der FAL, Braunschweig; Knorr-Bremse SfN GmbH, Schwieberdingen; MAN Nutzfahr-zeuge AG, Mnchen; Mannesmann Kienzle GmbH, Villingen-Schwenningen; NBT GmbH, Hannover; Pierburg GmbH, Neuss; Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach; RWTH Aachen; SAINT-GOBAIN SEKURIT, Aachen; Siemens VDO Automotive AG, Villingen-Schwen-ningen; TNO Road-Vehicles Research Institute, Delft, Niederlande; VB Auto-batterie GmbH, Hannover; Volkswagen AG, Wolfsburg; Zahnradfabrik Friedrichs-hafen AG, Friedrichshafen.

  • Vorwort zur 25. Auflage Die Entwicklungsgeschichte des Auto mobils ist gleichzeitig eine eindrucksvolle Dokumentation technischer Innovatio nen. Neue Systeme und Verbesserungen im Detail fhren dazu, dass das Auto fahren noch sicherer und komfortabler wird, die Umweltbelastungen durch Motorabgase und Herstellungsprozesse aber weiter reduziert werden. Die 25. Ausgabe des "Kraftfahrtechnischen Taschenbuchs" trgt diesem Umstand mit zahlreichen neuen Themen sowie vielen grundlegend berarbeiteten Beitrgen Rechnung. Gegenber der vorhergehen-den Ausgabe ist der Umfang um ca. 200 Seiten angewachsen.

    Mit seinen aktuellen, knapp gefassten Beitrgen ist das "Kraftfahrtechnische Taschenbuch" ein bedeutendes Nach-schlagewerk mit weltweiter Verbreitung. Es soll dem im Kfz-Bereich ttigen Inge-nieur und Techniker, aber auch allen anderen technisch Interessierten einen Einblick in den gegenwrtigen Stand der Kfz-Technik geben.

    Die Autoren der 25. Auflage sind Fach-leute aus dem Hause Bosch, aus Hoch-schulen und der Kraftfahrzeugindustrie. Sie haben den Inhalt dieses Taschen-buchs weitgehend berarbeitet, auf den aktuellen Stand gebracht und mit neuen Themen erweitert. Allen Beteiligten sei an dieser Stelle fr ihre Mitarbeit gedankt.

    In mehr als sieben Jahrzehnten hat sich das Kraftfahrtechnische Taschen-buch von einer Kalenderbeilage mit 96 Seiten zu einem umfassendes Werk mit jetzt ber 1200 Seiten entwickelt. Seine Gesamtauflage in mehreren Spra-chen betrgt inzwischen ber eine Million Exemplare.

    Die neue Ausgabe erleichtert dem Leser mit einer vernderten Seitenstruk-tur die Orientierung. Die linke Kopfzeile weist nun auf den bergeordneten Themenbereich hin, die rechte Kopfzeile trgt die Kapitelberschrift. Im neu gestal-teten und erweiterten Inhaltsverzeichnis sind jetzt smtliche Kapitel mit Unterab-schnitten aufgefhrt, was dem Leser die gezielte Suche nach Themen erleichtert.

    Die Redaktion

    Zur Orientierung Gegenber der 24. Auflage haben wir folgende neue Themen aufgenommen: Hydrostatik Strmungs mechanik Mechatronik Schichtsysteme Reib-schlussverbindungen Formschlussver-bindungen Schmierung des Motors Emissionsminderungssysteme Diag-nose Nfz-Bremsenmanagement als Platt10rm fr Nfz-Fahrerassistenzsys-teme Analoge und digitale Signal ber-tragung Mobile Informationsdienste Flottenmanagement Multimedia-Sys-teme. Entwicklungsmethoden und Appli-kationswerkzeuge fr elektronische Sys-teme Sound-Design Fahrzeug-Windkanle Umweltmanagement Werkstatt-Technik.

    Themen grundstzlich neu bearbeitet und neu gegliedert: Grundgleichungen der Mechanik Schraubenverbindungen Federn Luftfiltration Abgas-Messtechnik Steuerung des Ottomotors (u. a. Motor-management Motronic) Steuerung des Dieselmotors Autoradio mit Zu-satzeinrichtungen Autoantennen Mobil- und Datenfunk Pkw-Fahrer-assistenzsysteme.

    Themen aktualisiert bzw. erweitert und zum Teil neu gegliedert: Akustik. Wrme. Elektronik. Stoffe. Werkstoffe Korrosion Tribologie Schmierstoffe Kraftstoffe Betriebs-stoffe. Chemikalien. Wrmebehandlung Dynamik der Kfz. Anforderungen an Kfz Verbrennungsmotoren Khlung des Motors. Aufladegerte Abgasanlage Alternativer Ottomotorbetrieb Hybrid-antriebe Triebstrang Federung Rder. Reifen. Bremssysteme Brems-anlagen fr Pkw und Nfz. Fahrzeugstabi-lisierungssysteme fr Pkw und Nfz. Fahr-zeugaufbau Pkw und Nkw Lichttechnik (mit Kurvenlicht) Instrumentierung Fahrerinformationssystem Fahrtschrei-ber Einparksysteme Navigations-systeme Verkehrstelematik Elektro-magnetische Vertrglichkeit. Insassen-sChutzsysteme Komfortsysteme Starterbatterien Generatoren Start-anlagen.

  • 6 Inhalt

    Inhalt Strmungsmechanik 63 Formelzeichen und Einheiten 63 Grundlagen 63

    Grundlagen Physik Kontinuittsgleichung 64 Gren und Einheiten 22 Bernoulli-Gleichung 64

    SI-Einheiten 22 Ausfluss am Druckbehlter 64 Gesetzliche Einheiten 23 Widerstand umstrmter Krper 65 Nicht mehr anzuwendende Wrme 66 Einheiten 23 Formelzeichen und Einheiten 66 Gren und Einheiten 24 Wrmeinhalt 66 Umrechnung von Einheiten 29 Wrmebertragung 66

    Grundgleichungen der Mechanik 39 Technische Temperaturmesung 68 Formelzeichen und Einheiten 39 Thermodynamik 69 Geradlinige Bewegung und Zustandsnderungen bei Gasen 69 Drehbewegung 39 Elektrotechnik 70 Wurfgesetze 40 Gren und Einheiten 70 Freier Fall 40 Elektromagnetische Felder 70 Trgheitsmomente 41 Elektrisches Feld 71 Kraftbersetzung 42 Gleichstrom 72 Reibung 42 Gleichstromkreise 73

    Schwingungen 44 Wechselstrom 75 Formelzeichen und Einheiten 44 Wechselstromkreise 75 Begriffe 44 Drehstrom 77 Schwingungsminderung 46 Magnetisches Feld 77 Modalanalyse 48 Ferromagnetische Werkstoffe 79

    Technische Optik 49 Der magnetische Kreis 80 Lichttechnische Gren und Magnetisches Feld und elektrischer Einheiten 49 Strom 81 Elektromagnetische Strahlung 49 Elektrische Effekte in metallischen Geometrische Optik 50 Leitern 83 Komponenten 50 Gas- und Plasmaentladung 85 Lichtquellen 51 Elektronik 86 Licht und Physiologie des Sehens 52 Grundlagen der Halbleitertechnik 86 Lasertechnik 53 Diskrete Halbleiterbauelemente 88 Lichtwellenleiter 53 Monolithisch integrierte Holografie 54 Schaltungen 92 Anzeigeelemente 55 Schicht- und Hybridschaltungen,

    Akustik 56 MCM 97 Gren und Einheiten 56 Leiterplattentechnik, SMT 99 Allgemeine Begriffe 56 Mikromechanik 100 Messgren fr Gerusch- Analog/Digital-Wandlung 102 emissionen 57 Mechatronik 105 Geruschmessungen Mechatronische Systeme und Grenzwerte bei Kfz 58 und Komponenten 105 Messgren fr Gerusch- Entwicklungsmethodik 106 immissionen 59 Ausblick 108 Subjektive Geruschbewertung 60 Sensoren 110 Technische Akustik 61 Grundlagen 110

    Hydrostatik 62 Sensorausfhrungen 112 Formelzeichen und Einheiten 62 Aktoren 140 Dichte und Druck 62 Gren und Einheiten 140 Auftrieb 62 Elektromechanische Aktoren 140

    Fluidmechanische Aktoren 145 Kenndaten von Aktoren 146

  • Inhalt 7

    Elektrische Maschinen 149 Statistische Auswertung von Wirkungsweise 149 Prfergebnissen 220 Gleichstrommaschinen 149 Grundbegriffe der Messtechnik 222 Drehstrommaschinen 150 Regelungs- und Steuerungstechnik 223 Einphasen-Wechselstrom- Begriffe und Definitionen 223 maschinen 152 Regelungsverfahren 225 Nennbetriebsarten elektrischer Maschinen 152 Schutzarten elektrischer Stoffkunde Maschinen 153 Chemische Elemente 228

    Bezeichnungen 228 Periodensystem der Elemente 231

    Mathematik und Methoden Stoffe 232 Mathematik 154 Stoffliche Begriffe 232

    Mathematische Zeichen 154 Stoffkenngren 232 Hufig gebrauchte Zahlenwerte 154 Eigenschaftswerte fester Stoffe 234 Zahlensysteme 154 Eigenschaftswerte flssiger Stoffe 238 Normzahlen 155 Eigenschaftswerte Wasserdampf 239 Winkelfunktionen 156 Eigenschaftswerte gasfrmiger Gleichungen fr das ebene und Stoffe 240 sphrische Dreieck 157 Werkstoffe 241 Hufig gebrauchte Gleichungen 157 Werkstoffgruppen 241 Inhalt von Flchen 158 EN-Normen der Metalltechnik 245 Inhalt und Oberflche von Krpern 159 Eigenschaftswerte metallischer

    Festigkeitsrechnung 160 Werkstoffe 250 Formelzeichen und Einheiten 160 Guss- und Stahlwerkstoffe 250 Grundlagen der Festigkeits- Karosseriebleche 254 rechnung 161 Nichteisenmetalle, Schwermetalle 255 Beanspruchung von Bauteilen 163 Nichteisenmetalle, Leichtmetalle 256 Sicherheitsnachweis bei statischer Sintermetalle 257 Belastung 175 Magnetwerkstoffe 260 Sicherheitsnachweis bei Schwing- Lote 269 belastung 178 Elektrotechnische Werkstoffe 272 Einfhrung in die Betriebsfestig- Isolierstoffe 273 keitsrechnung 186 Eigenschaftswerte nichtmetallischer

    Finite-Elemente-Methode (FEM) 190 Werkstoffe 274 WasistFEM? 190 Keramische Werkstoffe 274 Einsatzgebiete der FEM 191 SChichtpressstoffe 276 Elemente der FEM 194 Kunststoff-Formmassen 277 Modellierung und Ergebnis- Kunststoff-Kurzzeichen 284 auswertung 196 Fahrzeuglacke 286 FEM-Anwendungsbeispiele 196 Korrosion und Korrosionsschutz 288

    Qualitt 206 Korrosionsvorgnge 288 Qualittsmanagement (QM) 206 Phnomenologie der Korrosion 290 Prfmittel 210 Korrosionsprfungen 291

    Zuverlssigkeit 212 Korrosionsschutz 294 Zuverlssigkeitsanalyse und Schichtsysteme 297 -vorhersage 212 Beschichtungen 297 Zuverlssigkeitserhhung 213 Diffusionsschichten 301

    Technische Statistik 214 Konversionsschichten 301 Aufgabe der Statistik 214 Darstellung von Messwerten 214 Auswertung von Messreihen 216 Die Weibull-Verteilung von Lebensdauern 219

  • 8 Inhalt

    Tribologie 303 Schraubenkrfte und Schrauben-Aufgabe und Zielsetzung 303 momente 351 Definitionen 303 Auslegung von Schrauben-Tribologisches System 304 verbindungen 353 Verschleiarten 304 Schraubensicherungen 355 Verschleierscheinungsform 305 Gewindeauswahl 356 Verschleimechanismen 305 Federn 358 Verschleimessgren 305 Formelzeichen und Einheiten 358 Tribologische Schadensanalyse 305 Aufgaben 358 Tribologische Prfmethoden 306 Kennlinie. Arbeit und Dmpfung 358 Verschleireduzierung 306 Federschaltungen 359

    Schmierstoffe 308 Metallfedern 360 Begriffe und Definitionen 308 Gleitlager 364 Motorenle 312 Merkmale 364 Getriebele 314 Hydrodynamische Gleitlager 364 Schmierle 315 Sintermetall-Gleitlager 368 Schmierfette 315 Trockengleitlager 368

    Kraftstoffe 318 Wlzlager 371 Kenngren 318 Merkmale 371 Ottokraftstoffe 318 Kenngren 371 Dieselkraftstoffe 321 Zahnrder und Verzahnungen 372 Eigenschaftswerte flssiger Gren und Einheiten 372 Kraftstoffe und Kohlenwasserstoffe 324 Definitionen 373 Eigenschaftswerte gasfrmiger DIN-Zahnradqualitten 375 Kraftstoffe und Kohlenwasserstoffe 325 Profilverschiebungsfaktor 376 Alternativkraftstoffe 327 Starterverzahnungen 376

    Betriebsstoffe 329 Amerikanische Zahnrder 377 Bremsflssigkeiten 329 Tragfhigkeitsberechnung 378 Khlerflssigkeiten 331 Berechnung der Zhne auf

    Benennung von Chemikalien 332 Biegung bzw. Zahnbruch 380 Zahnrad-Werkstoffe 381

    Riementriebe 382 Maschinenelemente Kraftschlssige Riementriebe 382 Reibschlussverbindungen 338 Formschlssige Riementriebe 385

    Grundlagen 338 Pressverbindung (zylindrischer Pressverband) 338 Fertigungsverfahren Kegelverbindung Wrmebehandlung metallischer (konischer Pressverband) 341 Werkstoffe 386 Spannelementverbindung 341 Hrten 386 Klemmverbindungen 343 Bainitisieren 388 Keilverbindungen 343 Anlassen 388

    Formschlussverbindungen 344 Vergten 389 Grundlagen 344 Thermochemische Behandlungen 389 Passfeder- und Scheibenfeder- Glhen 391 verbindungen 344 Hrte 392 Profilwellenverbindungen 346 Hrtemessung 392 Bolzen- und Stiftverbindungen 346 Messverfahren 392

    Schraubenverbindungen 348 Toleranzen 397 Formelzeichen und Einheiten 348 Zusammenhnge 397 Grundlagen 349 ISO-System fr Grenzabmae Gewinde 349 und Passungen 397 Festigkeitsklassen 349 Form- und Lagetoleranzen 397 Verspannen von Schrauben- Gestaltsabweichungen 398 verbindungen 350 Oberflchenkenngren 398

  • Blechbearbeitung 400 Tiefziehtechnik 400 Lasertechnik 402

    Verbindungstechnik 403 Schweitechnik 403 Lttechnik 405 Klebtechnik 406 Niettechnik 407 Stanznieten 407 Haft- und Klemmtechnik 409 Schnappverbindungen an Kunststoffteilen 410

    Einflsse auf Kraftfahrzeuge Anforderungen an Straenfahrzeuge 414 Kraftstoffverbrauch 416

    Ermittlung des Kraftstoff-verbrauchs 416 Beeinflussung des Kraftstoff-verbrauchs durch Manahmen am Fahrzeug 417

    Dynamik der Kraftfahrzeuge 418 Fahrzeuglngsdynamik 418 Bodenhaftung 423 Antreiben und Bremsen 424 Vorgnge: Reaktion, Bremsen und Anhalten 426 berholen 428 Fahrzeugquerdynamik 430 Kurvenverhalten 435 Untersuchung des Fahrverhaltens nach ISO 436 Spezielle Fahrdynamik fr Nkw 441 Anforderungen an Ackerschlepper 444

    Klimabeanspruchung der Kfz-Ausrstung 446

    Klimatische Umwelt-Einflussgren 446

    Verbrennungsmotoren Verbrennungsmotoren 448

    Arbeitsweise und Systematik 448 Kreisprozesse 449

    Hubkolbenmotor mit innerer Verbrennung 451

    Arbeitsweise 451 Bauformen 454 Definitionen 455 Triebwerksfunktionen und -dynamik 456 Massenausgleich des Hubkolben-motors 459 Hauptbauteile des Hubkolben-motors 464

    Inhalt 9

    Gaswechsel 470 Variable Ventilsteuerzeiten 474 Aufladeverfahren 476 Beurteilung der Gaswechselorgane 480 Khlung 481 Schmierung 481

    Ottomotor 482 Gemischbildung 483 Zndung 483 Lastregelung 486 Leistungsausbeute und Wirtschaftlichkeit 486

    Dieselmotor 487 Gemischbildung 487 Diesel-Brennverfahren 488 Verbrennungsablauf 491

    Hybridmotoren 493 Ladungsschichtung 493 Vielstoffmotoren 493

    Erfahrungswerte und Berechnungs-unterlagen 494

    Vergleiche 494 Motorleistung, Luftzustand 496 Leistungsdefinition 497 Berechnung 498

    Hubkolbenmotor mit uerer Verbrennung (Stirlingmotor) 506

    Arbeitsprozess und Wirkungsgrad 506 Ausfhrung und Betriebsverhalten 507

    Wankel-Kreiskolbenmotor 508 Gasturbine 510

    Arbeitsprozess, Vergleichsprozess und Wirkungsgrad 510

    Motorperipherie Khlung des Motors 512

    Luftkhlung 512 Wasserkhlung 512 Ladeluftkhlung 516 I- und Kraftstoffkhlung 517 Khlmodultechnik 518 Khlsystemtechnik 519 Intelligentes Motormanagement 519 Abgaskhlung 521

    Schmierung des Motors 522 Druckumlaufschmierung 522 Komponenten 522

    Luftfiltration 525 Luitverunreinigungen 525 Luftfilter 525

  • 10 Inhalt

    Aufladegerte fr Verbrennungs- Steuerung des Ottomotors motoren 528 Aufgaben der Motorsteuerung 592

    Mechanische Lader 528 Zylinderfllung 593 Druckwellenlader 530 Bestandteile 593 Abgasturbolader 532 Steuerung der Luftfllung 594 Mehrstufige Aufladung 537 Komponenten des Luftsystems 595 Beschleunigungshilfen 538 Kraftstoflversorgung 596

    Emissionsminderungssysteme 540 Kraftstoftfrderung bei Saugrohr-Abgasrckfhrungssystem 540 einspritzung 596 Sekundrlufteinblasung 540 Kraftstofffrderung bei Benzin-Kraftstoflverdunstungs-Rck- Direkteinspritzung 597 haltesystem 541 Komponenten der Kraftstoff-Kurbelgehuseentlftung 542 frderung 599

    Abgasanlage 544 Gemischbildung 605 Aufbau und Aufgaben 544 Grundlagen 605 Krmmer 545 Gemischbildungssysteme 606 Katalysator 545 Vergaser 607 Partikelfilter 546 Saugrohreinspritzung Schalldmpfer 547 (uere Gemischbildung) 610 Verbindungselemente 548 Benzin-Direkteinspritzung Akustische Abstimmelemente 549 (innere Gemischbildung) 612

    Gemischbildungskomponenten 614 Zndung 618

    Abgas- und Diagnosegesetzgebung Grundlagen 618 Schadstoffemission 550 Zndzeitpunkt 619

    Verbrennungsprodukte 550 Zndsysteme 623 Eigenschaften von Abgas- Zndungskomponenten 625 bestandteilen 550 Motormanagement Motronic 634

    Abgasgesetzgebung 552 Aufgabe 634 Ubersicht 552 Systembersicht 634 CARB-Gesetzgebung (Pkw/LDT) 554 Motronic-Ausfhrungen 635 EPA-Gesetzgebung (Pkw/LDT) 557 Historische Einspritzsysteme 642 EU-Gesetzgebung (Pkw/LOT) 559 Uberblick 642 Japan-Gesetzgebung (Pkw/LDT) 562 Mono-Jetronic 642 USA-Gesetzgebung (Nkw) 563 K-Jetronic 644 EU-Gesetzgebung (Nkw) 564 KE-Jetronic 646 Japan-Gesetzgebung (Nkw) 565 L-Jetronic 648 USA-Testzyklen fr Pkw und LDT 566 LH-Jetronic 650 Europischer Testzyklus fr Pkw Historische Spulen-Zndsysteme 652 und LDT 568 Konventionelle Spulen-Japan-Testzyklus fr Pkw und LDT 569 zndung (SZ) 652 Testzyklen f r N kw 570 Transistorzndung (TZ) 654

    Abgas-Messtechnik 572 Elektronische Zndung (EZ, VZ) 656 Abgasprfung auf Rollen- Hochspannungs-Kondensator-prfstnden 572 zndung (HKZ) 657 Abgas-Messgerte 575 Schadstoffminderung beim Dieselrauchkontrolle (Trbungs- Ottomotor 658 messung) 579 Motorische Manahmen Verdunstungsprfung 580 Reduzierung auermotorischer

    Diagnose 582 Streinflsse 661 Einfhrung 582 Katalytische Abgasnach-Eigendiagnose 582 behandlung 662 On-Board-Diagnose (OBO) 584

  • Inhalt 11

    Alternativer OHomotorbetrieb Triebstrang Autogasbetrieb 668 Triebstrang 736

    Anwendung 668 Gren und Einheiten 736 Autogassystem 669 Aufgabe 736

    Erdgasbetrieb 671 Auslegung 736 Anwendung 671 Triebstrangvarianten 737 Erdgassystem 671 Elemente des Triebstrangs 737

    Alkoholbetrieb 673 Anfahrelemente 738 Anwendung 673 Mehrstufengetriebe 740 System 673 Handschaltgetriebe 741

    Wasserstoffbetrieb 674 Automatische Getriebe 743 Anwendung 674 Elektronische Getriebesteuerung 747 Wasserstoffsystem 675 Stufenlose Getriebe CVT 749

    Achsantrieb 750 Ausgleichsgetriebe 752

    Steuerung des Dieselmotors Allradantrieb und Verteilergetriebe 753 Kraftstofiversorgung (Niederdruckteil) 676

    Einspritzsystem Diesel 676 Fahrwerk Komponenten der Diesel- Federung 754 Kraftstoffversorgung 678 Schwingungsarten 754 Di~sel-Einspritzsysteme 682 Federungselemente 756/762

    Ubersicht 682 Geregelte Federungssysteme 756 Reiheneinspritzpumpe 685 Aktive Federung 758 Hubschieber-Reiheneinspritz- Schwingungsdmpfer 760 pumpe 693 Schwingungstilger 761 Verteilereinspritzpumpe 694 Radaufhngung 764 Zeitgesteuerte EinzeIpumpen- Kinematik 764 systeme 700 Grundtypen 765/766 Common Rail System 704 Elastokinematik 765 Einspritzsystem-Komponenten 707 Rder 768 Starthilfsanlagen 713 bersicht 768

    Schadstoffminderung beim Rder fr Pkw 768 Dieselmotor 716 Rder fr Nfz 770

    Motorische Manahmen 716 Reifen 772 Abgasnachbehandlung 716 Reifengruppen 772

    Reifenbauart 772 Reifenkennzeichnung 774

    Alternative Antriebe Reifenanwendung 777 Elektrische Antriebe 722 Kraftbertragungseigenschaften

    Stromversorgung 722 von Reifen 778 Batterien 723 Lenkung 786 Antriebe 725 Anforderung an Lenkanlagen 786

    Hybridantriebe 728 Lenkverhalten 786 Antriebskonfigurationen 728 Bauformen der Lenkgetriebe 787 Ausgefhrte Hybridantriebe 729 Lenkkinematik 787

    Brennstoffzellen 732 Gliederung von Lenkanlagen 788 Ausfhrungen 732 Hydraulische Hilfskraftlenkung 788 Brennstoffaufbereitung 732 Elektrische Hilfskraftlenkung 789 Thermodynamik und Kinetik 733 Hilfskraftlenkung fr Nutzfahr-Brennstoffzellen im Kfz 735 zeuge 790

  • 12 Inhalt

    Fahrsicherheitssysteme Fahrzeugaufbau Bremssysteme 792 Systematik der Straenfahrzeuge 884

    Begriffe, Grundlagen 792 Klasseneinteilung 885 Gesetzliche Vorschriften 797 Fahrzeugaufbau Pkw 886 Aufbau und Gliederung einer Hauptabmessungen 886 Bremsanlage 800 Formgestaltung 888 Bremsanlagenauslegung 803 Aerodynamik 888 Bremskreisaufteilungen 804 Aeroakustik 890

    Bremsanlagen fr Pkw und Karosserie-Rohbau 891 leichte Nfz 805 Karosserie-Werkstoffe 892

    Komponenten 805 Karosserie-Oberflche 894 Fahrzeugstabilisierungssysteme Karosserie-Ausstattung 894 fr Pkw 809 Sicherheit 896

    Antiblockiersystem (ABS) 809 Berechnung 901 Antriebsschlupfregelung (ASR) 817 Fahrzeugaufbau Nkw 904 Elektronisches Stabilitts- Nutzkraftwagen 904 Programm (ESP) fr Pkw 820 Transporter 904 Zusatzfunktionen (automatische Lastkraftwagen und Sattelzug-Bremsfunktionen) 830 maschinen 905

    Elektrohydraulische Bremse SBC 834 Omnibusse 907 Aufgabe und Funktion 834 Passive Sicherheit bei Nkw 909 Aufbau 836 Lichttechnik 910 Arbeitsweise 836 Aufgaben 910

    Bremsanlagen fr Nfz > 7,5 t 838 Vorschriften und Ausrstung 910 Systematik und Konfiguration 838 Definitionen und Begriffe 912 Lastabhngige Bremskraft- Hauptscheinwerfer, verteilung 839 europisches System 913 Radbremsen 842 Hauptscheinwerfer, Feststellbremsanlage 846 Vorschriften Europa 924 Dauerbremsanlagen 846 Hauptscheinwerfer, USA 926 Komponenten fr Druckluft- Hauptscheinwerfer, bremsen 852 Vorschriften USA 927

    Fahrzeugstabilisierungssysteme Leuchtweiteneinstellung der frNfz 858 Scheinwerfer, Europa 928

    AntibloCkiersystem (ABS) 858 Scheinwerferreinigung 929 Antriebsschlupfregelung (ASR) 862 Nebelscheinwerfer 930 Elektronisches Stabilitts- Zusatz-Fernscheinwerfer 931 Programm (ESP) fr Nfz 864 Leuchten 931

    Elektronisch geregeltes Fahrtrichtungsanzeiger 934 Bremssystem (EBS) fr Nfz 869 Blinkanlage 935

    Aufgabe 869 Leuchten fr Fahrzeug-Systemaufbau 869 begrenzung 936 EBS-Komponenten 870 Parkleuchten 937 Ablauf einer elektropneumatischen Kennzeichenleuchte 937 Bremsung 872 Bremsleuchten 937 Regelungs- und Management- Nebelschlussleuchten 937 funktionen 873 Rckfahrscheinwerfer 938 berwachungs- und Diagnose- TagfahrleuchtenfTagfahrlicht 938 funktionen 874 Weitere lichttechnische Gerte 939

    Elektronisches Nfz-Bremsen- Kraftfahrzeuglampen 939 management als Plattforrn fr Glasscheiben 942 Fahrerassistenzsysteme 876 Werkstoff Glas 942

    Elektronisches Basisbremssystern 876 Automobilverglasung 943 Subsysteme 877 Funktionsverglasung 944

  • Inhalt 13

    Scheibenreinigung 946 Fahrzeugsicherungssysteme Front-Wischeranlagen 946 Schliesysteme 1028 Heck-Wischeranlagen 949 Aufgabe, Struktur und Scheinwerfer-Reinigungsanlagen 950 Arbeitsweise 1028 Antriebsmotoren 950 Mechanisches Schliesystem 1029 Waschanlagen 951 Openbywire 1030

    Heizung und Klimatisierung 952 Elektrisches Schliesystem 1031 Aufgabe 952 Zentralverriegelung 1032 Anlagen mit motorabhngiger Akustische Signal gerte 1033 Heizung 952 Anwendung 1033 Klimaanlagen 953 Hom 1033 Motorunabhngige Heizungen 956 Fanfare 1033 Innenraumfilter fr Pkw 959

    Sicherheit und Komfort Autoelektrik Insassenschutzsysteme 1034 Bordnetze 960 Aktive und passive Sicherheit

    Elektrische Energieversorgung im Kraftfahrzeug 1034 im herkmmlichen Kfz-Bordnetz 960 Sicherheitsgurte und Gurtstraffer 1034 Knftige Bordnetze 963 Frontairbag 1036 Einfluss auf Kraftstoffverbrauch 966 Seitenairbag 1039 Starterbatterien 967 ~omponenten 1039 Drehstromgenerator 974 Uberrollschutzsysteme 1043

    Startanlagen 984 Ausblick 1044 Anforderungen 984 Fensterantriebe 1046 Einflussgren 984 Fensterantriebsmotoren 1046 Starteraufbau und Funktion 984 Fensterantriebssteuerung 1046 Ansteuerung des Starters 988 Dachantriebe 1047

    Schaltzeichen der Kraftfahrzeug- Sitz- und Lenkradverstellung 1048 elektrik 990 Biometrische Systeme 1050

    Schaltzeichen, allgemein 990 Fahrerassistenzsysteme 1052 Schaltplne 995 Adaptive Cruise Control (ACC) Stromlaufplne 995 fr Pkw 1058 Abschnittsbezeichnungen und Adaptive Cruise Control (ACC) Gertezuordnung 1005 frNfz 1060 Anschlussplan in aufgelster Funktion und Aufbau 1060 Darstellung 1007 Einsatzbereich 1060 Klemmenbezeichnungen 1008 Regelalgorithmen 1062 Wirkschaltplne 1010 Ausblick 1062 Leitungsdimensionierung 1014

    Steckverbindungen 1018 Aufgaben und Anforderungen 1018 Information und Kommunikation Aufbau und Bauarten 1018 Datenverarbeitung und Kommuni-

    Elektromagnetische Vertrglichkeit 1020 kationsnetze 1064 Anforderungen 1020 Anforderungen 1064 Strquellen 1020 Steuergert 1065 Strsenken 1023 Architektur 1065 Streinkopplung 1024 CARTRONIC 1066 Elektrostatische Entladung 1026 Kommunikationsnetze 1070 Messtechnik 1026 Controller Area Network (CAN) 1072 Vorschriften und Normen 1027

  • 14 Inhalt

    Instrumentierung 1076 Navigationssysteme 1112 Informations- und Kommuni- Ortung 1112 kationsbereiche 1076 Zielauswahl 1112 Fahrerinformationssysteme 1076 Routenberechnung 1113 Kombiinstrumente 1078 Zielfhrung 1113 Display-Ausfhrungen 1080 KartendarsteIlung 1113

    Kfz-Informationssystem 1082 Straenpianspeicher 1113 Fahrtschreiber 1083 Verkehrstelematik 1114

    Anwendung 1083 bertragungswege 1114 Arbeitsweise 1083 Standardisierung 1114

    Einparksysteme 1086 Referenzierung 1114 Einparkhilfe mit Ultraschall- Selektion 1114 sensoren 1086 Decodierung von Verkehrs-Weitere Entwicklungsschritte 1089 meldungen 1114

    Analoge Signalbertragung 1090 Telematikdienste 1114 Drahtlose Signalbertragung, Dynamische Zielfhrung 1115 Rundfunk 1090 Off-Board-Navigation 1115 Nachrichtenbertragung mit Informationseriassung 1115 HochfrequenzweIlen 1091 Flottenmanagement 1116 Ausbreitung von hochfrequenten Definition 1116 Wellen 1091 Dienste 1116 Funkstrungen 1093 bertragungswege 1117 Strabstand 1093 Standardisierung 1117

    Digitale Signalbertragung 1094 Multimedia-Systeme 1118 Anwendung 1094 Multimedia-Rundfunk 1118 Das Digitale Rundfunksystem Mobiles Internet 1118 DRM 1094 Manahmen zur sicheren bertragung im Mobilkanal 1095 Entwicklungsmethoden und Verfahren Das Digitale Rundfunksystem Methoden und Werkzeuge 1120 DRM fr die Lang-, Mittel- und Aufgabe und Anforderungen 1120 Kurzwelle 1095 Modellbasierte Entwicklung von

    Autoradio 1096 Fahrzeugfunktionen 1120 Rundfunkempfnger 1096 Software-Architektur und Konventionelle Empfnger 1096 standardisierte Software-Kom-Digitale Empfnger 1097 ponenten 1122 Empfangsqualitt 1098 Modellierung und Simulation von Empfangsverbesserung 1098 Software-Funktionen 1122 Zusatzeinrichtungen 1100 Rapid-Prototyping von Software-Autoantennen 1101 Funktionen 1123

    Mobil- und Datenfunk 1102 Design und Implementierung von Telekommunikationsnetze 1102 Software-Funktionen 1126 Komponenten und Struktur 1102 Integration und Test von Mobilfunknetze 1103 Software und elektronischen Datenfunknetze 1105 Steuergerten 1126

    Mobile Informationsdienste 1106 Kalibrierung von Software-bertragungssystem fr mobile Funktionen 1128 Informationsdienste 1106 Sound-Design 1130 Komponenten 1107 Definition 1130 Herausforderungen 1108 Realisierung 1130 Diensteklassen 1109 Fahrzeug-Windkanle 1134 Alternative mobile Informations- Anwendung 1134 dienste 1110 Aerodynamische Kenngren 1134

    Windkanalausfhrungen 1135

  • Umweltmanagement UrTiweltmanagement

    Ubersicht Umweltpolitik Rechtliche Grundlagen Organisation und Management-aufgaben Lieferanten und Dienstleister Technische Entwicklung Beschaffung umweltrelevanter Stoffe Produktion Anlagenberwachung Korrekturmanahmen Umweltmanagement-System-Audit Ausbildung und Schulung

    Werkstatt-Technik Fahrzeugsystemtest

    Werkstattausrstung Systemtest mit dem KTS Motorprftechnik

    Elektrikprfungen Prfen und Laden von Starter-batterien Prftechnik fr Generatoren Prftechnik fr Starter Scheinwerfereinstellung, Europa Scheinwerfereinstellung, USA

    Prfen von Diesel-Einspritzpumpen Prfung auf Prfstnden Prfung im Fahrzeug

    Bremsenprfung Bremsprfstnde

    Abgasuntersuchung (AU) Vorschriften Prfablauf Messgerte

    Motorsport Motronic im Rennsport Super-Race-Trucks

    1140 1140 1141 1141

    1141 1141 1141

    1142 1142 1143 1143

    1145 1145

    1146 1146 1147 1149 1150

    1150 1152 1153 1154 1157 1158 1158 1161 1162 1162 1164 1164 1164 1165

    1166 1169

    Inhalt 15

    Fahrzeughydraulik und -pneumatik Fahrzeughydraulik 1170

    Gren und Einheiten 1170 Begriffe und Formeln 1170 Zahnradpumpen 1171 Zahnradmotoren 1172 Kolbenpumpen und -motoren 1172 Elektrohydropumpen und Kleinaggregate Ventile Zylinder Traktorhydraulik Hydrospeicher Zusatzantriebe Hydrostatischer Lfterantrieb Hydrostatische Antriebe

    Fahrzeugpneumatik Trbettigung bei Omnibussen

    Anhang Nationalittskennzeichen Alphabete und Zahlen Sachwortverzeichnis Abkrzungen

    1173 1174 1176 1177 1180 1181 1181 1184 1186 1186

    1188 1190 1192 1222

  • 16 Autoren

    Autoren der 25. Auflage Soweit nichts anderes angegeben, handelt es sich um Mitarbeiter der Robert Bosch GmbH

    Grundlagen der Physik Gren, Einheiten Dipl.-Ing. G. Brggen

    Grundgleichungen der Mechanik Prof. Dr.-Ing. H. Haberhauer, FHT Esslingen

    Schwingungen Dipl.-Ing. J. Bohrer

    Technische Optik Dr.-Ing. F. Prinzhausen; Dr. rer. nat. H. Sautter

    Akustik Dipl.-Ing. H.-M. Gerhard, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach

    Hydrostatik, Strmungsmechanik Prof. Dr.-Ing. H. Haberhauer, FHT E5slingen

    Wrme Dr.-Ing. W. Volz

    Elektrotechnik Dr. rer. nat. W. Draxler; Dipl.-Ing. B. Wrner

    Elektronik Dr. rer. nat. U. Schaefer; Dr. rer. nat. P. Egelhaaf; Dr. rer. nat. U. Goebel; Dr. rer. nat. M. IIling; Dr. rer. nat. A. Zeppenfeld; Dipl.-Ing. F. Raichle

    Mechatronik Dr.-Ing. K.-G. Brger

    Sensoren Dr.-Ing. E. Zabler

    Aktoren Dr.-Ing. R. Heinz

    Elektrische Maschinen Dr.-Ing. R. Schenk

    Mathematik und Methoden Mathematik Dipl.-Ing. G. Brggen

    Festigkeitsrechnung Prof. Dr.-Ing. L. 1551er, FHT Esslingen

    Finite-Elemente-Methode (FEM) Prof. Dipl.-Ing. P. Groth, FHT Esslingen

    Qualitt Dipl.-Ing. M. Graf; Dr. rer. nat. H. Kuhn

    Zuverlssigkeit Dr. rer. nat. E. Dilger; Dr. rer. nat. H. Weiler

    Technische Statistik, Messtechnik Dipl.-Math. H.-P. Bartenschlager

    Regelungs- und Steuerungstechnik Dr. techno R. Karrelmeyer

    Stoffkunde Chemische Elemente, Stoffe, Werkstoffe Dr. rer. nat. J. Ullmann; Dr. rer. nat. W. Draxler; OStR K.-M. Erhardt, Robert-Bosch-Schule, Stuttgart; Dr.-Ing. D. Wicke; Dipl.-Ing. F. Mhleder; Dipl.-Ing. D. Scheunert, DaimlerChrysler AG, Sindelfingen; Dr. rer. nat. I. Brauer; F. Wetzl; Dr. rer. nat. H.-J. Spranger; Dr. rer. nat. H. P. Koch; Dipl.-Ing. R. Mayer; Dipl.-Ing. G. Lindemann; Dipl.-Ing. (FH) W. Hasert; R. Schftimeier; Dipl.-Ing. H. Schneider; Dr. rer. pol. T. Lueb, BASF Coatings AG, Mnster

    Korrosion und Korrosionsschutz Dipl.-Chem. B. Mora

    SChichtsysteme Dr. rer. nat. U. Kraatz; Dr. rer. nat. M. Rssler; Dr. rer. nat. C. Treutier

  • Tribologie, Verschlei Dipl.-Ing. H. Schorr

    Schmierstoffe Dr. rer. nat. G. Dornhfer

    Kraftstoffe Dr. rer. nat. J. Ullmann

    Betriebsstoffe, Benennung von Chemikalien Dr. rer. nat. D. Welting

    Maschinenelemente Reibschluss-, Formschluss-und Schraubenverbindungen, Gewinde Prof. Dr.-lng. H. Haberhauer, FHT Esslingen; Dipl.-Ing. M. Ncker

    Federn Prof. Dr.-Ing. H. Haberhauer, FHT Esslingen

    Gleit- und Wlzlager Dr.-Ing. R. Heinz

    Zahnrder und Verzahnungen Dipl.-Ing. U. v. Ehrenwall

    Riementriebe C. Hansen

    Fertigungsverfahren Wrmebehandlung, Hrte Dr.-Ing. N. Lippmann

    Toleranzen Ing. (grad.) J. Pfnder Blechbearbeitung U. Schrder, Volkswagen AG, Wolfsburg; Dr.-lng. M. Witt, Volkswagen AG, Wolfsburg

    Verbindungstechnik Dr.-lng. M. Witt, Volkswagen AG, Wolfsburg; Dipl.-Ing. R. Bald

    Autoren 17

    Einflsse auf Kraftfahrzeuge Anforderungen an Straenfahrzeuge Prof. Dr.-lng. K. Binder, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Dynamik der Kraftfahrzeuge Dipl.-Ing. G. Moresche, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Dr. rer. nat. L. Dragon, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Prof. Dr.-Ing. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Dipl.-Math. J. Pressei, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Dr.-lng. J. Brunotte, Institut fr Betriebs-technik und Bauforschung der FAL, Braunschweig

    Klimabeanspruchung Dipl.-Ing. W. Golderer

    Verbrennungsmotoren Prof. Dr.-Ing. K. Binder, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Prof. Dr.-Ing. H. Hiereth, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Motorperipherie Motorkhlung Dipl.-Ing. S. Rogg, Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart

    Schmierung des Motors, lfiltration Dipl.-Ing. M. Kolczyk, Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg

    Luftfiltration Dr.-Ing. M. Durst, Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg

    Aufladegerte Dipl.-Ing. A. Frster, BorgWarner Turbo Systems, Kirchheimbolanden

    Emissionsminderungssysteme Dipl.-Ing. C. Khler; Dr. rer. nat. M. Streib

    Kurbelgehuseent/ftung Dr.-lng. P. Trautmann, Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg

    Abgasanlage Dr. rer. nat. R. Jebasinski, J. Eberspcher GmbH & Co. KG, Esslingen

  • 18 Autoren

    Abgas- und Diagnosegesetzgebung Schadstoffemission Dr.-Ing. W. Polach

    Abgasgesetzgebung, -messtechnik Dr.-Ing. M. Eggers; Dr.-Ing. S. Becher; Dr.-Ing. T. Eggert; Dipl.-Phys. M.-A. Drhe; Dipl.-Ing. A. Kreh; Dipl.-Ing. (FH) H.-G. Weihaar

    Diagnose Dr.-Ing. M. Knirsch; Dr.-Ing. G. Driedger; Dipl.-Ing. W. Schauer

    Steuerung des Ottomotors Aufgabe der Motorsteuerung, Zylinder-fllung, Gemischbildung, Vergaser, Saugrohreinspritzung, Benzin-Direkt-einspritzung Dipl.-Ing. A. Binder; Dr.-Ing. T. Landenfeld; Dr. rer. nat. A. Schenck zu Schweinsberg; Dr.-Ing. J. Thurso; Dipl.-Ing. (FH) T. Allgeier; Dr.-Ing. D. Gromann, Neuss

    Krattstoffversorgung, Krattstofffilter Dr.-Ing. T. Frenz; Dipl.-Ing. S. Fischbach; Dipl.-Ing. H. Rembold; Dr.-Ing. G.-M. Klein, Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg

    Zndung Dipl.-Ing. W. Gottin; Dipl.-Ing. W. Hming; Dipl.-Ing. (FH) U. Bentel; Dipl.-Ing. (FH) M. Weimert; Dipl.-Ing. E. Breuser

    Motormanagement Motronic Dipl.-Ing. B. Mencher

    Historische Einspritzsysteme Dipl.-Ing. G. Feiger; Dipl.-Ing. M. Lembke; Ing. (grad.) L. Seebald

    Historische Spulenzndsysteme Dipl.-Ing. W. Gollin

    Schadstoffminderung beim Ottomotor Dr. rer. nat. M. Streib; Dipl.-Ing. E. Schnaibel

    Alternativer Ottomotorbetrieb Autogasbetrieb J. A. N. van Ung, TNO Road-Vehicles Research Institute, Delft, Niederlande

    Erdgas-, Alkohol- und Wasserstoffbetrieb Dipl.-Ing. (FH) T. Allgeier; Dr.-Ing. T. Landenfeld

    Steuerung des Dieselmotors Krattstoffversorgung, Diese/-Einspritzsysteme, Krattstofffilter Dipl.-Ing. K. Krieger; Dr.-Ing. W. Polach; Dr.-Ing. G.-M. Klein, Filterwerk Mann + Hummel, Ludwigsburg; Dr. rer. nat. W. Dreler

    Schadstoffminderung beim Dieselmotor Priv.-Doz. Dr.-Ing. J. K. Schaller

    Alternative Antriebe Elektrische Antriebe, Antriebsbatterien Dr.-Ing. R. Schenk; Dipl.-Ing. D. bermeier, VB Autobatterie GmbH, Hannover; Dr. rer. nat. U. Khler, NBT GmbH, Hannover

    Hybridantriebe Prof. Dr.-Ing. C. Bader, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Brennstoffzellen Dr. rer. nat. U. Alkemade; Dr. rer. nat. A. Hbich

    Triebstrang Dipl.-Ing. P. Kpf, Zahnradfabrik Friedrichshafen AG; Dr. rer. nat. M. Schwab, Zahnradfabrik Friedrichshafen AG

    Fahrwerk Federung, Radaufhngung Prof. Dr.-Ing. H. Wallentowitz, RWTH Aachen, Institut fr Kraftfahrzeugwesen

    Rder Ing. (grad.) D. Renz, DaimlerChrysler AG, Sindelfingen; Prof. Dr.-Ing. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

  • Reifen Dipl.-Ing. B. Mei, Continental AG, Hannover; Prof. Dr.-lng. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Lenkung Ing. (grad.) D. Elser, Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, Schwbisch Gmnd

    Fahrsicherheitssysteme Bremssysteme Dr. rer. nat. J. Bruninger; Prof. Dr.-Ing. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Bremsanlagen fr Pkw und Nfz, SBG, EBS Dipl.-Ing. (FH) K.-H. R, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Prof. Dr.-Ing. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart; Dipl.-Ing. B. Kant; Dipl.-Ing. G. Klein, Knorr-Bremse SfN, Schwieberdingen; Dipl.-Ing. (FH) R. Klement, Knorr-Bremse SfN, Schwieberdingen

    Fahrzeugstabilisierungssysteme Dipl.-Ing. (FH) H.-P. Stumpp; Dr.-Ing. A. van Zanten; Dipl.-Ing. G. Plaff; Dr.-Ing. R. Erhardt; Dipl.-Ing. F. SChwab, Knarr-Bremse SfN, Schwieberdingen; Dr.-Ing. F. Hecker, Knorr-Bremse SfN, Schwieberdingen

    Elektronisches Nfz-Bremsenmanagement als Plattform fr Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. habil. E.-C. v. Glasner, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Fahrzeugaufbau Systematik der Straenfahrzeuge, Dipl.-Ing. D. Scheunert, DaimlerChrysler AG, Sindelfingen

    Fahrzeugaufbau Pkw und Nkw Dipl.-Ing. D. Scheunert, DaimlerChrysler AG, Sindelfingen; Dipl.-Ing. H. Winter, DaimlerChrysler AG, Stuttgart

    Autoren 19

    Lichttechnik Dr.-lng. M. Hamm, Automotive Lighting Reutlingen GmbH; Dipl.-Ing. D. Boebel, Automotive Lighting Reutlingen GmbH; Dipl.-Ing. T. Spingier, Automotive Lighting Reutlingen GmbH

    Glasscheiben Dr. rer. nat. D. Linnhfer, SAINT-GOBAIN SEKURIT, Aachen

    Scheibenreinigungsanlagen Dipl.-Ing. (FH) A. Geis Heizung und Klimatisierung Dipl.-Ing. G. Schweizer, Behr GmbH & Co, Stuttgart; J. Fath, Freudenberg Vliesstoffe KG, Weinheim; Dipl.-Ing. P. Reiser, J. Eberspcher GmbH & Co. KG, Esslingen

    Autoelektrik Bordnetze, Starterbatterien, Drehstromgeneratoren Ing. (grad.) R. Leunig; Dr.-Ing. G. Richter, VB Autobatterie GmbH, Hannover; Dipl.-Ing. R. Meyer

    Startanlagen Dipl.-Ing. C. Krondorfer; Dr.-Ing. I. Richter

    Schaltzeichen und Schaltplne Redaktion

    Leitungsdimensionierung Dipl.-Ing. A. Kerber, DST Drxlmaier Systemtechnik GmbH, Vilsbiburg; Dipl.-Ing. M. Gentzsch, DST Drxlmaier Systemtechnik GmbH, Vilsbiburg

    Steckverbindungen Dipl.-Ing. W. Gansert

    Elektromagnetische Vertrglichkeit (EMV) Dr.-Ing. W. Pfaff

  • 20 Autoren

    Fahrzeugsicherungssysteme Akustische Signalgerte Dipl.-Ing. (FH) MBA J. Bowe Zentralverriegelung A. Walther

    Schliesysteme Dr.-lng. B. Kordowski

    Sicherheit und Komfort Insassenschutzsysteme Dipl.-Ing. B. Mattes

    Fensterantriebe, Dachantriebe Dipl.-Ing. R. Kurzmann

    Sitz- und Lenkradverstellung Dr.-lng. G. Hartz

    Biometrische Systeme Dr.-lng. J. Lichtermann

    Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. P. Knoll

    Adaptive Cruise Control (ACC) Dr. rer. nat. H. Winner; Dr. rer. nat. H. Olbrich; Dr.-Ing. H. Schramm, Knorr-Bremse SfN, Schwieberdingen

    Information und Kommunikation Datenverarbeitung und Kommunikationsnetze Dr. rer. nat. V. Denner; Dr. rer. nat. J. Maier; Dr. phil. nat. D. Kraft; Dipl.-Ing. G. Spreitz

    Instrumentierung Prof. Dr.-Ing. P. KnolI; Dr.-Ing. B. Herzog

    Kfz-Informationssysteme Dipl.-Ing. H. Kauf!

    Fahrtschreiber Dipl.-Wirtschaftsingenieur T. Frster, Siemens VDO Automotive AG, Villingen-Schwenningen

    Einparksysteme Prof. Dr.-lng. P. Knoll

    Analoge Signa/bertragung Dr.-Ing. J. Passoke

    Digitale Signalbertragung Dipl.-Ing. G. Spreitz

    Autoradio mit Zusatzeinrichtungen, Autoantennen Dr.-lng. J. Passoke; B. Knerr; E. Neumann

    Mobil- und Datenfunk Dr.-Ing. J. Wazeck

    Mobile Informationsdienste Dipl.-Ing. (FH) M. Heling Navigationssysteme, Verkehrstelematik Dipl.-Ing. E. P. Neukirchner

    Flottenmanagement R. Hoechter

    Multimedia-Systeme Dipl.-Ing. G. Spreitz

  • Entwicklungsmethoden und Verfahren Entwicklungsmethoden und Applikations-werkzeuge fr elektronische Systeme Dipl.-Ing. J. Schuffele, ETAS

    Sound-Design Dipl.-Ing. R. von Sivers, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach

    Fahrzeug-Windkanle Dipl.-Ing. M. Prei, Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach

    Umweltmanagement Dipl.-Ing. B. Martin, AUDI AG, Neckarsulm

    Werkstatt-Technik R. Heinzmann; Dipl.-Ing. (FH) F. Zauner; Dipl.-Wirtsch.-Ing. S. Sohnle; Dipl.-Ing., MBE, R. Nossek; H. Weinmann; Dipl.-Ing. T. Spingier, Automotive Lighting Reutlingen GmbH; Dipl.-Betriebsw. (BA) U. Peckolt, Auto-motive Testing Technologies GmbH, Kehl; G. Mauderer; G. Lemke; Dipl.-Ing. C. Probst; Dipl.-Ing. (FH) H.-G. Weihaar

    Motorsport Dipl.-Red. U. Michelt; Dipl.-Ing. T. Nickels,

    Autoren 21

    MAN Nutzfahrzeuge AG, Mnchen

    Fahrzeughydraulik und -pneumatik Fahrzeughydraulik Dipl.-Ing. H. Ldige; Dipl.-Ing. K. Griese; Ing. (grad.) D. Bertsch; Dipl.-Ing. W. Ktter; Dipl.-Ing. M. Bing; Dipl.-Ing. (FH) W. Steudel; Dipl.-Ing. G. Bredenfeld

    Fahrzeugpneumatik Ing. (grad.) P. Berg, Knorr-Bremse SfN, Schwieberdingen

    Anhang Nationalittszeichen Redaktion

    Alphabete und Zahlen Redaktion

  • 22 Grundlagen der Physik

    Gren und Einheiten SI-Einheiten SI bedeutel .. Systeme International d'Unites" (Internationales Einheitensys-tem). Das System ist festgelegt in ISO 31 und ISO 1000 (ISO: International Organization for Standardization) und fr Deutschland in DIN 1301 (DIN: Deut-sches Institut fr Normung).

    SI-Einheiten sind die sieben SI-Ba-sisieinheiten und die aus ihnen koh-rent, d. h. mit dem Zahlenfaktor 1 ab-geleiteten Einheiten. SI-Basiselnheilen Basisgre und SI-Basiseinheil Formelzeichen Name Zeichen

    lnge Meter m Masse 111 Kilogramm kg Zeit r Sekunde 5 elektrische Stromstrke I Ampere A thermodynamische Temperatur T Kelvin K Stoffmenge 11 Mol mol lichtstrke I Candela cd

    Aus den Basisgren und Basisein-heiten werden smtliche anderen Gren und Einheiten abgeleitet. So erhlt man die internationale Einheit der Kraft, wenn man in das Newton'sche Gesetz

    Kraft = Masse x Beschleunigung F=m Q

    m = 1 kg und a = 1 m /s2 einsetzt, zu F = 1 kg . 1 m /s2 = 1 kg m/s2 = 1 N (Newton). Definition der SI-Basiseinheiten 1 Meter ist die Lnge der Strecke, die Licht im Vakuum whrend der Zeit von 1/299792458 Sekunden durchluft, 17. CGPM, 1983.

    ') Das Meter wird da-

    mit durch die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum c = 299 792 458 m/s definiert und nicht mehr durch die Wellenlnge der Strahlung des Krypton-Nuklids 8BKr. Ursprnglich war das Meter defi-niert als vierzigmillionster Teil eines Erdmeridians (Urmeter Paris, 1875).

    1 Kilogramm ist die Masse des In-ternationalen Kilogrammprototyps, 1. CGPM, 1889 und 3. CGPM, 1901.1)

    1 Sekunde ist das 9192631 770fache der Periodendauer der dem bergang zwi-schen den beiden Hyperfeinstruk-turniveaus des Grundzustandes von Atomen des Nuklids 133CS entspre-chenden Strahlung, 13. CGPM. 1967.

    ')

    1 Ampere ist die Strke eines zeitlich unvernderlichen elektrischen Stro-mes, der, durch zwei im Vakuum paral-lel im Abstand von 1 m voneinander an-geordnete, geradlinige, unendlich lange Leiter von vernachlssigbar kleinem, kreisfrmigem Querschnitt flieend, zwischen diesen Leitern je 1 m Leiter-lnge die Kraft 2 . 10-7 N hervorrufen wrde, 9. CGPM, 1948.1)

    1 Kelvin ist der 273,16te Teil der thermodynamischen Temperatur des Tripelpunktes2) des Wassers, 13. CGPM, 1967. ' )

    1 Mol ist die Stoffmenge eines Sys-tems, das aus ebensoviel Einzelteil-ehen besteht, wie Atome in 12/1000 Kilogramm des Kohlenstoffnuklids 12C enthalten sind. Bei Verwendung des Mol mssen die Einzelteilehen des Sys-tems spezifiziert sein und knnen Atome, Molekle, Ionen, Elektronen sowie andere Teilchen oder Gruppen solcher Teilchen genau angegebener Zusammensetzung sein, 14. CGPM, 1971.

    ')

    1 Candela ist die Lichtstrke in einer bestimmten Richtung einer Strahlungs-quelle, die monochromatische Strah-lung der Frequenz 540 . 1012 Hertz aus-sendet und deren Strahlstrke in dieser Richtung (1 /683) Watt durch Steradiant betrgt, 16. CGPM, 1979.1) Dezimale Teile und Vielfache der SI-Einheiten Dezimale Teile und Vielfache der SI-Ein-heiten werden durch Vorstze vor den

    1) CGPM: Conference Generale des Poids et Mesures (Generalkonferenz fr Mae und Ge-wichte). 2) Fixpunkt der internationalen Temperatur-skala. Der Tripelpunkt ist der einzige Zustand. bei dem alle drei Aggregatzustnde (fest. flssig. gasfrmig) miteinander im Gleichgewicht stehen (bei 101 3,25 hPa). Er liegt mit 273, 16 K um 0,01 K ber dem Eispunkt des Wassers (273,15 K).

  • Namen der Einheit bzw. Vorsatzzeichen vor dem Einheitenzeichen bezeichnet. Das Vorsatzzeichen wird ohne Zwi-schenraum vor das Einheitenzeichen gesetzt und bildet mit diesem eine eigene Einheit, also z. B. Milligramm (mg). Zusammengesetzte Vorstze, z. B. Mikrokilogramm (~kg), drfen nicht verwendet werden. Bei den Winkeleinhei-ten Grad, Minu-te, Sekunde, den Zeitein-heiten Minute, Stunde, Tag, Jahr und der Temperatureinheit Grad Celsius sind keine Vorstze zu verwenden.

    Vor- Vorsatz- Faktor Name des satz zeichen Faktors

    AHo a 1(}-18 Trillionstel Femto f 10-" Billia rdstel Piko p 10-" Billionstel Nano n 10""9 Milliardstel Mikro ~ 10"-4 Millionstel Milli m 10-> Tausendstel Zenti c 10-' Hundertstel Dezi d 10' \ Zehntel

    Deka da 10' Zehn Hekto h 10' Hundert Kilo k 10" Tausend, Tsd. Mega M tel' Million, Mio. Giga G 10' Milliarde, Mrd.') Tera T 10" Billion, Bio. ' 1 Peta P 10'5 Billiarde Exa E 10" Trillion

    Gesetzliche Einheiten Das Gesetz ber Einheiten im Messwe-sen vom 2. Juli 1969 und die Ausfh-rungsverordnung dazu vom 26. Juni 1970 legen fest, dass in Deutschland im geschftlichen und amtlichen Verkehr die "gesetzlichen Einheiten" anzuwenden sind 2). Gesetzliche Einheiten sind: - die SI-Einheiten, - dezimale Teile und Vielfache der SI-

    Einheiten, - w.eitere zugelassene Einheiten, siehe

    Ubersicht auf den folgenden Seiten.

    Im Bosch Kraftfahrtechnischen Taschen-buch werden die gesetzliChen Einheiten verwendet. Soweit es erforderlich er-schien, sind in manchen Abschnitten die Werte in Einheiten des Technischen Ma-systems zustzlich (z. B. in Klammern) angegeben.

    Gren und Einheiten 23

    Nicht mehr anzuwendende Einheitensysteme Das Physikalische Masystem Das Physikalische Masystem verwen-dete wie das SI die Basisgren Lnge, Masse und Zeit, bentzte aber dafr die Basiseinheiten Zentimeter (cm), Gramm (g) und Sekunde (s) (CGS-System). Das Technische Masystem Das Technische Masystem verwende-te folgende Basisgren und Basisein-heiten

    Basisgre Basiseinheit Name Zeichen

    Lnge Meter m KraH Kilopond kp Zeit Sekunde s

    Die Verbindung zwischen dem Interna-tionalen Einheitensystem und dem Technischen Masystem bildet das Newton'sche Gesetz

    F=m a, wobei fr F die Gewichtskraft G und fr (I die Fallbeschleunigung g einzusetzen ist.

    Die Fallbeschleunigung und damit die Gewichtskraft sind - im Gegensatz zur Masse - ortsabhngig. Als Normwert der Fallbeschleunigung (Normfallbeschleuni-gung) ist festgelegt gn = 9,80665 m/s2 (DIN 1305). In technischen Berechnun-gen meist ausreichender Nherungswert

    g = 9,81 m/s2 . 1 kp ist die Kraft, mit der die Masse von 1 kg an einem Ort der Erde auf ihre Unterlage drckt. Mit

    G=mg ist also

    1 kp = 1 kg . 9,81 m/s2 = 9,81 N.

    ') In den USA: 10' = 1 Billion, 10" = 1 Trillion. 2) Ebenso: "Gesetz zur nderung des Geset-

    zes ber Einheiten im Messwesen" vom 6.7.73; "Verordnung zur nderung der Aus-fhrungsverordnung . . . " vom 27. 11. 73; ,.zweite Verordnung zur nderung der Aus-fhrungsverordnung . .. " vom 12. 12. 77.

  • 24 Grundlagen der Physik

    Gren und Einheiten bersicht (aus DIN 1301) Die folgende Tabelle gibt eine ber-sicht ber die wichtigsten physikali-schen Gren mit den genormten For-melzeichen und eine Auswahl der fr diese Gren festgelegten gesetzlichen Einheiten. Weitere gesetzliche Einhei-

    ten knnen durch Vorstze (S. 23) ge-bildet werden. In der Spalte "weitere Einheiten" sind deshalb nur die dezi-malen Vielfachen und Teile der SI-Ein-heiten aufgefhrt, die eigene Namen haben. Nicht mehr anzuwendende Ein-heiten und ihre Umrechnung sind in der letzten Spalte aufgefhrt. Seitenzahlen weisen auf Umrechnungstabellen hin.

    Gre und Formelzeichen

    Beziehung

    1. Lnge, Flche, VOlumen (S. 29 '" 31) Lnge I

    Flche A

    Votumen V

    GrOe und Formelzeichen

    m

    sm

    m'

    a

    ha m'

    I. L

    Meter

    Seemeile Ism~'852m Quadrat-meter Ar la = 100 m2 Hektar I ha = 100 a = 10' m2 Kubik-meIer Uter 1l=1L='dffi3

    Beziehung

    1. Lnge, Flche, Volumen (S. 29 ... 31) Lnge I m Meter

    sm Seemeile lsm ~ 1852m Flche A m2 Quadrat-

    meter a Ar la = 100 m' ha Hektar I ha=l00a~IO' m2

    Volumen V m' Kubik-meter

    I, L Uter 1l=1L=ldffi3

    Bemerkungen sowie nicht mehr anzuwendende Ein-heiten und Ihre Umrechnung

    I I! (Mikron) = 1 ~m I A (Angstrm) = lQ-,om , X .E, (X-Einheit) _ 1Q-13 m , p (typograph. Punkt) =0.376mm

    Bemerkungen sowie nicht mehr anzuwendende Ein-heiten und Ihre Umrechnung

    1 I! (Mikron) = 1 ~m 1 A (Angstrm) = lQ-,o m I X .E. (X-Einheit) - I Q-13 m , p (typograph. Punkt) = 0 .376 mm

    I) Die Einheit rad (S. 31) kann beim Rechnen durch die Zahl 1 ersetzt werden. ' ) Der Begriff "Gewicht" ist im Sprachgebrauch doppeldeutig; er wird sowohl zur Bezeichnung der Masse als auch zur Bezeichnung der Gewichtskraft verwendet (DIN 1305).

  • Gren und Einheiten 25

    Gre und gesetzliche Einheiten Beziehung Bemerkungen sowie nicht Formelzeichen SI wei- Name mehr anzuwendende Ein-

    tere heiten und ihre Umrechnung Dichte Q kg/m' 1 kg/dm' - 1 kg/l Wichte y (kp/dm' bzw.

    ~ = 1 glcm' p/cm'). dm' = 1000 kg/m' Umrechnung: Der Zahlen-k9iI wert der Wichte in kp/dm' ist g/cm3 angenhert gleich dem Zah-lenwert der Dichte in kgldm'

    Trgheits- J kgrJ1" J=m' i 2 Schwung moment G . [J2, moment (Mas- j = Trgheits- Umrechnung: Zahlenwert senmoment halbmesser von G . [)2 in kp . m2 2. Grades) = 4 x Zahlenwert von J in

    kg m2

    4. Zeitgren (8. 38) Zeit r s Sekunde') In der Energiewirtschaft Zeitdauer. min Minute') 1 min = 60 s rechnet das Jahr zu 8760 Zeitspanne Stunden

    h Stunde') 1 h = 60 min d Tag 1 d = 24 h a Jahr

    Frequenz f Hz Hertz 1 Hz = l/s Drehzahl n s-' 1 s-' = I/s U/min (Umdrehungen (Umdrehungs- min 1 1 min 1 in der Minute) fr Drehzahl-frequenz) l/min = l/min = (1/60)s-' angaben weiterhin zulssig,

    aber besser durch min-' er-setzen (1 U/min = 1 min-')

    Kreis- w s-' frequenz w =2nf Geschwin- v m/s km/h 1 km/h = (1/3,6) m/s digkeit kn Knoten 1 kn = 1 sm/h

    = 1,852 km/h Beschleuni- a m/s2 Fallbeschleu-gung nigung g S.1 3 Winkel- w radis') geschwindig-keit Winkel be- a radis") schleunigung

    5. Kraft, Energie, Leistung (8. 34 ... 35) Kraft F N Newton 1 N=1 kgm/s2 1 p (Pond) = 9,80665 mN Gewichts- G N [njuten) 1 kp (Kilopond) kraft = 9,80665 N z 10 N

    1 dyn (Dyn) = 10-5 N

    ') Uhrzeitangaben: h, min, s erhht, Beispiel: 3h 25m 6'. 2) Die Einheit rad kann beim Rechnen durch die Zahl 1 ersetzt werden.

  • 26 Grundlagen der Physik

    Gre und gesetzliche Einheiten Beziehung Bemerkungen sowie nicht Formelzeichen SI wei- Name mehr anzuwendende Ein-

    tere heiten und ihre Umrechnung Druck, allg. P Pa Pascal 1 Pa-l N/m2 1 at (techn. Atmosphre)

    ; 1 kp/cm2 absoluter bar Bar 1 bar; 10' Pa ; 0,980665 bar = 1 bar Druck Pabs ; 10 Nlcm2 1 atm (physika!. Atmo-

    1 I'bar; 0,1 Pa sphre); 1,01325 bar') Atmosphren- 1 mbar; 1 hPa 1 mm WS (Wassersule) druck Pamb ; 1 kp/m2 ; 0,0980665 hPa

    berdruck Pe berdruck usw. wird nicht mehr beim Einheiten-= 0,1 hPa 1 Torr; 1 mm Hg (Queck-

    Pe = Pabs - Pamb zeichen angegeben, sondern beim F9rmelzei- silbersule) ; 1,33322 hPa ehen. Unterdruck wird als negativer Uberdruck dyn/cm2 ; 1 I'bar angegeben. Beispiele: bisher jetzt 3 at Pe ; 2,94 bar = 3 bar 10 ata Pabs ; 9,81 bar = 10 bar 0,4 atu Pe ; -0,39 bar = -0,4 bar

    mechanische N/m21 11 N/m2;1 Pa 1 kp/mm2 ; 9,81 N/mm2 Spannung (J, r N/mm2 1 N/mm2; 1 MPa =10N/mm2

    1 kp/cm2 = 0,1 N/mm2

    Hrte Als Einheit bei Brinell- und Vickershrte wird Beispiele: (S.310) nicht mehr kp/mm2 angegeben. Statt dessen bisher jetzt

    wird hinter den bisherigen Zahlenwert das Kurz- HB ; 350 kp/mm2 350 HB zeichen der betr. Hrte (gegebenenfalls mit An- HV30 gabe der Prfkraft usw.) als Einheit geschrieben. ; 720 kp/mm2 720 HV30

    HRC -60 60HRC Energie, E,W J Joule lJ;INm;IWs 1 kp . m (Kilopondmeter) Arbeit [dschul] ; 1 kg m2/s2 ; 9,81 J = 10J

    1 PS . h (PS-Stunde) Wrme, Q Ws Watt- ; 0,7355 kW . h Wrme- sekunde =0,74kWh 1 erg (Erg) ; 10-7 J menge kWh Kilowatt- 1 kW . h ; 3,6 MJ 1 kcal ( Kilokalorie) (S.27) stunde ; 4,1868 kJ = 4,2 kJ

    eV Elektron- 1 eV;I,602191D-19J 1 cal (Kalorie) volt ; 4,1868 J =4,2 J

    Dreh- M Nm Newton- 1 kp . m (Kilopondmeter) moment meter ; 9,81 N . m = 10 N . m Leistung p W Watt 1 W; 1 J/s; 1 Nm1s 1 kpm/s;9,81W=10W Wrmestrom Q, 1 PS (Pferdestrke) (S.27)

  • Gren und Einheiten 27

    Gre und Formelzeichen

    Beziehung

    7_ Temperatur und Wrme (8. 36) Temperatur T K Kelvin

    c Grad c t 1= (T-273.15 K) 1\ Celsius

    Tempera- I1T K Kelvin 1 K=1 c turdille- 111 c Grad renz Celsius

    Temperaturdillerenzen bei zusammengesetzten Einheiten in K angeben. z. B. kJ/(m . h . K); Schreibweise bei Toleranzangaben fr Celsius-temperaturen z. B. 1 = (40 2) c oder 1 =40 C2Coderl =40C2K.

    Wrmemenge und Wrmestrom siehe unter 5.

    spezifische c J Wrme- ~ kapazitt (spez. Wrme) Wrmeleit- A W fhigkeit ~

    8. Elektrische Gren (8 70) elektrische I A Ampere Stromstrke elektrische U V Volt 1 V=1 W/A Spannung elektrischer G S Siemens 1 S= 1 NV= l/Q Leitwert elektrischer R Q Ohm 1 Q = 1/8 = 1 VIA Widerstand Elektrizi- Q C Coulomb 1 C= 1 A s ttsmenge Ah Ampere- 1 Ah=3600C

    stunde elektrische C F Farad lF=ICN Kapazitt elektrische D C/m2 Flussdichte, Verschiebung elektrische E V/m Feldstrke

    Bemerkungen sowie nicht mehr anzuwendende Ein-heiten und ihre Umrechnung

    1 kcal/(kg . grd) = 4,187 kJ/(kg . K) = 4,2 kJ/(kg . K)

    1 kcal/(m . h . grd) = 1,163 W/(m K) = 1,2 W/(m. K) 1 cal/(cm . s . grd) = 4,187W/(cm K) lW/(mK) = 3,6 kJ/(m . h . K)

  • 28 Grundlagen der Physik

    Gre und Formelzeichen

    9. Magnetische Gren (8. 70) magneti-

  • Gren und Einheiten 29

    Umrechnung von Einheiten Lngeneinheiten Einheit x. E. pm nm J.lm mm cm dm m km 1 X.E. 1 10-' 10"" lQ-4 10-7 10-" 10-" 10-'2 10-'3 1 Rm 10 1 lQ-2 10"" lQ-2 lQ-9 10-'0 10-" 10-'2 lA 10' 102 1 10-' lQ-4 10-7 lQ-

  • 30 Grundlagen der Physik

    Flcheneinheiten Einheit in2 ft' yd' acre 1 in2 1 1 ft' 144 0,1111 -1 yd' 1296 1 1 acre 4840 1 mile' 1 cm2 0,155 -1 m' 1550 10,76 1,196 1 a 1076 119,6 1 ha 1 km'

    in2 = square inch (sq in), fj2 = square foot (sq 11), yd2 = square yard (sq yd), mile2 = square mile (sq mile),

    Volumeneinheiten Einheit in3 ft3

    1 in3 1 1 ft3 1728 1 1 yd3 46656 27 1 gal (UK)= 277,42 0,16054 1 gal (US) = 231 0,13368 1 cm3 0,06102 -1 dm3 (f) = 61,0236 0,03531 1 m3 61023,6 35,315

    in3 = cubic inch (cu in), fj3 = cubic foot (cu 11), yd3 = cubic yard (cu yd), gal = gallon.

    1 6,40

    -

    -

    2,47 247

    yd3

    0,03704 1 -

    -

    0,00131 1,30795

    mile2 cm' m' a ha 6,4516 -929 0,0929 8361 0,8361

    0,16 4047 40,47 0,40 1 259

    1 0,01 10000 1 0,01

    100 1 0,01 10000 100 1

    0,3861 - 10000 100

    Pa[1ierformate (DIN 476) Mae in mm AO 841 x 1189 A 6 105x148 Al 594 x 841 A 7 74xl05 A2 420 x 594 A 8 52 x 74 A3 297 x 420 A 9 37 x 52 A4 210 x 297' ) Al0 26 x 37 A5 148 x 210

    gal (UK) gal (US) cm3 dm3(/) 16,3871 0,01639

    6,229 7,481 28,3168 168,18 201,97 764,555 1 1,20095 4546,09 4,54609 0,83267 1 3785,41 3,78541

    1 0,001 0,21997 0,26417 1000 1 219,969 264,172 10' 1000

    Weitere Volumeneinheiten

    Grobritannien (UK) 1 fI oz (fluid ounce) = 0,028413 / 1 pt (pint) = 0,56826 /. 1 qt (quart) = 2 pt = 1,13652/, 1 gal (gallon) = 4 qt = 4,5461 /. 1 bbl (barrel) = 36 gal = 163,6 /.

    fr Trockengter: 1 bu (bushel) = 8 gal = 36,369 /.

    ') In USA gebruchliches Format: 216 mm x 279 mm

    km'

    2,59

    0,01 1

    m3

    -

    0,02832 0,76456 -

    0,001 1

  • Vereinigte Staaten (VS) 1 fI oz (fluid ounce) = 0,0295741 1 liq pt (liquid pint) = 0,473181 1 liq quart = 2 liq pt = 0,94635 1 1 gal (gallon) = 231 in3 = 41iq quarts

    =3,78541 1 liq bbl (liquid barrel) = 119,24 1 1 barrel petroleum1) = 42 gal = 158,991

    fr Trockengter: 1 bushel = 35,239 dm3

    Winkeleinheiten Einheit') I" 1 60 3600 l' 0,016667 1 60 I" 0,0002778 0,016667 1 1 rad 57,2958 3437,75 206265 1 gon 0,9 54 3240 1 cgon 0,009 0,54 32,4 1 mgon 0,0009 0,054 3,24

    Geschwindigkeiten 1 km/h = 0,27778 m/s, 1 mile/h = 1,60934 km/h, 1 kn (Knoten) = 1,852 km/h, 1 ftlmin = 0,3048 m/min

    x km/h ~ 60 min/km ~ 3600 s/km, x x

    x s/km ~ 3600 km/h, x

    Gren und Einheiten 31

    Schiffsvolumen 1 RT (Registerton) = 100 ft3

    = 2,832 m3; BRT (Brutto-RT) = ge-samter Schiffsinnenraum, Netto-Registerton = Laderaum eines Schiffes,

    BRZ (Bruttoraumzahl) = gesamter Schiffsraum (Auenhaut) in m3,

    1 ocean ton = 40 fj3 = 1,1327 m3,

    rad

    0,017453

    1 0,015708

    1 m/s 1 km/h 1km/h 1 m/min

    gon cgon

    1,1111 111,11 0,018518 1,85185 0,0003086 0,030864 63,662 6366,2 1 100 0,Q1 1 0,001 0,1

    3,6 km/h, 0,62137 mile/h, 0,53996 kn, 3,28084 ftlmin,

    mgon

    1111,11 18,5185 0,30864 63662 1000 10 1

    x mile/h !l 37,2824 min/km ~ 2236,9 s/km, - x x

    Die Machzahl Ma gibt an, wievielmal schneller ein Krper sich bewegt als der Schall (ca, 333 m/s in Luft), Ma = 1,3 bedeutet also l,3fache Schallgeschwindigkeit.

    Kraftstoffverbrauch 1 giPS, h = 1,3596 glkW, h, 1 Ib/hp , h = 608,277 g/kW ' h, 1 liq ptlhp , h = 634,545 cm3/kW ' h, 1 pt (UK)/hp , h = 762,049 cm3/kW ' h, x mile/gal (US) ~ 235,21 11100 km,

    x

    x mile/gal (UK) ~ 282,48 1/100 km, x

    1) fr Rohl.

    1 glkW, h = 0,7355 g/PS, h, 1 glkW, h = 0,001644lb/hp' h, 1 cm3/kW, h = 0,0015761iq pVhp, h, 1 cm3/kW, h = 0,001312 pt (UK)/hp' h, x //100 km ~ 235,21 mile/gal (US),

    x

    x 1/100 km ~ 282,48 mile/gal (UK), x

    ') Es ist zweckmig, in jeder Winkelangabe nur eine der genannten Einheiten zu benutzen, also z,B, nicht

  • Mas

    sene

    inhe

    iten

    (in d

    er U

    mga

    ngss

    prac

    he a

    uch

    "Gew

    icht

    sein

    heite

    n" g

    enan

    nt)

    Avoi

    rduP

    Ois-

    Svst

    em (in

    UK

    un

    d U

    S a

    llgem

    ein

    gebr

    uch

    liche

    s H

    ande

    lsge

    wich

    t) Ei

    nhei

    t gr

    dr

    am

    Ol

    Ib

    cwt (U

    K)

    cwt (U

    S)

    ton

    (UK)

    1 gr

    =

    1

    0,03

    657

    0,00

    229

    1/70

    00

    --

    -

    1 dr

    am

    =

    27,3

    44

    1 0,

    0625

    0,

    0039

    1 -

    --

    10z

    =

    437,

    5 16

    1

    0,06

    25

    --

    -

    llb

    =

    70

    00

    256

    16

    1 0,

    0089

    3 0,

    01

    -

    1 cw

    t (UK

    )')

    =

    --

    -11

    2 1

    1,12

    0,

    05

    1 cw

    t (US)2

    ) =

    -

    --

    100

    0,89

    29

    1 0,

    0446

    4 1

    Ion

    (UK)

    ') =

    -

    --

    2240

    20

    22

    ,4

    1 1

    Ion

    (US)

    ') =

    -

    --

    2000

    17

    ,857

    20

    0,

    8929

    1 9

    =

    15,4

    32

    0,56

    44

    0,03

    527

    --

    --

    1 kg

    =

    -

    -35

    ,274

    2,

    2046

    0,

    0196

    8 0,

    0220

    5 -

    11

    =

    --

    -22

    04,6

    19

    ,684

    22

    ,046

    0,

    9642

    Troy

    -Sys

    tem

    (in U

    K und

    US

    fr E

    dels

    tein

    e und

    Edel

    met

    alle

    ) und

    Apot

    heca

    ries-

    Svst

    em (in

    UK

    un

    d U

    S f

    r Dro

    gen)

    ---

    -------

    -

    Einh

    eil

    gr

    sa

    p dw

    t dr

    ap

    ozt=

    oza

    p

    1 gr

    =

    1

    0,05

    0,

    0416

    7 0,

    0166

    7 -

    1 s

    ap

    =

    20

    1 0,

    8333

    0,

    3333

    -

    1 dw

    t =

    24

    1,

    2 1

    0,4

    0,05

    1

    drap

    =

    60

    3

    2,5

    1 0,

    125

    1 O

    lt= 1

    ola

    p =

    48

    0 24

    20

    8

    1

    llb

    I =

    1

    Ib ap

    =

    57

    60

    288

    240

    96

    12

    1 KI

    =

    3,

    086

    --

    --

    1 9

    =

    15,4

    32

    0,77

    16

    0,64

    3 0,

    2572

    0,

    0321

    5

    Ion

    (US)

    - - - 0,00

    05

    - 0,05

    1,

    12

    1

    - -

    1,10

    23

    Ibl=

    lbap

    - - - - 0,08

    333

    1 - 0,00

    2679

    9 kg

    I

    0,06

    4799

    -

    -

    1,77

    184

    --

    28,3

    495

    --

    453,

    592

    0,45

    359

    -

    -50

    ,802

    3 -

    -45

    ,359

    2 -

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    CN ~

    C'l 2 ::> Q. iii ce CD ::> Q. ~ "0 ~ U> ;:

  • Gren und Einheiten 35

    Energieeinheiten (Arbeitseinheiten) Einheit') J I J lkW h =

    ft Ibf = foot pound-force, Btu = British thermal unit,

    Blu

    947,8 I ()-

  • 36 Grundlagen der Physik

    Temperatureinheiten

    C = Grad Celsius, K = Kelvin , F = Grad Fahrenheit, R = Grad Rankine.

    Temperaturpunkte

    h = (273,15 C + (clo~= ~ TR R TR= (459,67 F + tF) 0F = 1 ,8 h

    5 C C tc =9 (tF - 32 F)Of = (h - 273,15 K)l< o F 0 F

    tF = (1 ,8 ( c + 32 C) oc;= ( TR -459,67 R)Of'i tc, tF, hund TR bedeuten die Temperatur-punkte in C, F, Kund R.

    Temperaturdifferenz 1 K = 1 C = 1,8 F = 1,8 R

    F C C F

    - 60 - 50 +30 o 120

    - 70 - 80 - 60 +20 110 - 90

    - 70 - 10 - 100

    +1 0 100 -80

    - 120 - 90 o 90

    -140 - 100 - 20

    - 160 - 10 80

    - 180 - 120

    - 200 - 140

    -20 -30 70

    - 250 - 160 - 30 60

    -300 - 180

    - 200 -40 -40 50

    -350

    -400 - 250

    - 50 40

    - 50 32

    Nullpunkte: OC !!, 32 F, 0 F !!, -17,78 c. Absoluter Nullpunkt der Temperatur: OK !!, - 273,15 c !!, 0 R !!, - 459,67 0F.

    Internationale praktische Temperatur-skala: Siedepunkt des Sauerstoffs -182,97 c, Tripelpunkt des Wassers 0,01 C') , Siedepunkt des Wassers 100 C, Siedepunkt des Schwefels 444,6 c , Erstarrungspunkt des Silbers 960,8 c , Erstarrungspunkt des Goldes 1063 c.

    ') Temperaturpunkt des reinen Wassers, bei dem gleichzeitig Eis, Wasser und Dampf mit-einander im Gleichgewicht auHreten (bei 1013,25 hPa) . Siehe auch Funote 2) auf S. 22.

    50 210

    200

    40 190

    180 30

    170

    20 160

    150

    10 140

    130

    o 122

    C F

    100 3500

    3000

    2500

    90 2000

    80

    1500

    1000 900 800 700

    70 600

    500

    400 60

    300

    250

    50

    C

    2000

    1000 900 800 700 600 500

    400

    300

    200 180 160 140 120

    100

  • Viskosittseinheiten

    Gesetzliche Einheiten der kinematischen Viskositt v 1 m2/s = 1 Pa s/(kglm3) = 10'cm2/s = 106 mm2/s.

    Anglo-amerikanische Einheiten 1 ft2/S _ 0,092903 m2/s, RI-Sekunden = Auslaufzeit aus Red-wood-I-Viskosimeter (UK), SU-Sekunden = Auslaufzeit aus Saybolt-Universal-Viskosimeter (US). Nicht mehr anwenden: St (Stokes) = cm2/s, cSt = mm2/s.

    E \' A RI v SU mm2 mm2

    s s s s s

    5 40 40

    4 30 30

    3 20 20

    70 2

    10 10 60 9 9 8 8 50 7 7

    1,5 6 6 1,4 5 5

    1,3 4 4 40

    1,2 3 3 35

    1,1 2 2 32

    Gren und Einheiten 37

    Konventionelle Einheiten E (Englergrad) = relative Auslaufzeit aus Engler-Gert DIN 51 560. Fr v > 60 mm2/s ist 1 mm2/s = 0,132 E.

    Englergrade geben unter 3 E kein richti-ges Bild vom wahren Viskosittsverlauf, da z. B. eine Flssigkeit mit 2 E nicht die doppelte, sondern die 12fache kinemati-sche Viskositt hat wie eine Flssigkeit mit 1 E.

    A-Sekunden = Auslaufzeit aus Auslauf-becher DIN 53 211 .

    E v A RI v SU mm2 mm2

    s s s s s

    200 7000 6000

    1000 5000 900 4000

    100 800 90 700 3000 80 600 70 60 2000 50 40

    30 1000 200 900 800

    20 700 600

    100 500

    90 400 10

    80 _ 70 9 300 8 60

    7 50 6

    40 40 200

  • 38 Grundlagen der Physik Zeiteinheiten

    Einheit' ) mln h d 1 52) (Sekunde) 1 0,01667 0,2n8 lD-" 11 ,574 1()-O 1 min (Minute) 60 1 0,01667 0,6944 . 1 D-" 1 h (Stunde) 3600 60 1 0,041667 1 d (Tag) 86400 1440 24 1 1 brgerliches Jahr = 365 (bzw. 366) Tage = 8760 (8784) Stunden (fr Zinsberechnun-

    gen im Bankwesen 1 Jahr = 360 Tage), 1 Sonnenjahr3) = 365,2422 mittlere Sonnentage = 365 d 5 h 48 min 46 s, 1 Sternjahr') = 365,2564 mittlere Sonnentage.

    Uhrzeiten Um 12 Uhr MEZ haben die Zeitzonen folgende UhrzeitenS) :

    Uhr- Ze~ Lnder (Beispiele) zeit zonen

    meri dian westI. Lnge

    1.00 ISO' Alaska. 3.00 120' Westkste von Kanada u.

    USA. 4.00 l OS' Westl. Zentralzone von

    Kanada und USA. 5.00 90' Zentralzone von Kanada und

    USA, Mexiko, Mittelamerika. 6.00 75' Kanada ZW. 68' und 90', 0511 .

    USA, Ecuador, Kolumbien, Panama, Peru .

    7.00 50' Kanada Ostl. 68', Bolivien, Chile, Venezuela.

    8.00 45' Argentlnlen, Brasilien . GrOn land, Paraguay, Uruguay.

    11 ,00 0' Westeuropische Zeit (WEZ)' ): Grobritannien, Irland, Kana rische Inseln, Portugal, West afrika,

    ') Siehe auch S. 25. 2) Basiseinheit d es SI, Definition S. 22. 3) Zeit zwischen zwei aufeinander folgenden Durchgngen der Erde durch den Frhlings-punkt. 4) Wahre Umlaufzeit der Erde um die Sonne. S) In Lndern mit Sommerzeit wird in den Som-mermonaten die Uhr gegenber der Zonenzeit um 1 Stunde vorgestellt (nrdl. .des Aquators etwa von April bis Okt. , sdl. des Aquators etwa von Okt. bis Mrz). 6) = Weltzeit UT (Universal Time), mittlere Son-nenzeit des Nullmeridians von Greenwich, bzw.

    Uhr- Zeit Lnder (Beispiele) zeit zonen-

    12.00

    13.00

    14.00

    14.30 16.30 18.00

    19.00

    20.00 20.30 21 .00

    meri dian stl . Lnge

    15'

    30'

    45'

    52,S' 82,S'

    l OS'

    120'

    135' 142,5' 150'

    Mitteleuropische Zeit (MEZ): Belgien, Dnemark, Deutsch-land, Frenkreich, Italien, Luxemburg, Niederlande, Nor wegen, Osterreich , Polen, Schweden, Schweiz, Spanien, Ungarn: Algerien, Israel, Ubyen, Nige-ria, Tunesien, Zaire. Osteu ropische Zeit (OEZ) : Bulgarien, Finnland, Grie-chenland, Rumnien; gypten, Ubanon, Jordanien, Sudan, SOdafrika, Syrien . WestI. Russland, TOrkei , Irak, Saudi-Arabien, Ostl. Afrika. Iran. Indien, Sri Lanka. Indonesien, Kambodscha, Laos , Thailand, Vietnam. Chinesische KOste, Philippi-nen, Westaustralien . Japan, Korea. Nord- und Sdaustralien. Ostaustralien.

    Koordinierte Weltzeit UTe, definiert durch die unvernderliche Sekunde des Internationalen Einheitensystems (S. 22). Da sich die Erdrotation im Laufe der Jahre verlangsamt, wird die UTe ab und zu durch Einfgen einer S chaltsekunde a n die UT angepasst.

  • Grundgleichungen der Mechanik 39

    Grundgleichungen der Mechanik Formelzeichen und Einheiten

    Gre Einheit A Flche m' E. kinetische Energie J~N m E. potenlielle Energie J~N m E .. Rotationsenergie J~Nm F Kraft N Fa Gewichtskraft N Fm mittlere Kratt whrend N

    der Stozeit F, Zentrilugalkratt N

    (Fliehkraft) H Drehsto Nm s ~ kg .nWs I Krattsto Ns~ kg mls J Trgheitsmoment kgm> L Drehimpuls (Drall) Nms Mt Drehmoment Nm Mt m Mittleres Drehmoment Nm

    . whrend der Stozeit p Leistung W :Nmls V Volumen m" IV Arbeit, Energie J ~ Nm

    Beschleunigung mls' a, Zentrifugal- mls'

    beschleunigung

    Geradlinige Bewegung und Drehbewegung Eine gleichfrmige Bewegung liegt vor, wenn die Geschwindigkeit v oder die Drehzahl n konstant ist. In diesem Fall ist

    Geradlinige Bewegung (Translation) Masse nr - v.(> Weg s: Jv(/) d, .f; v" S_1/2 ,Q ,2

    Geschwindigkeit v ~ds(/)/(/r v ~ sI, v;;; Q " ;;; \12 .Q.,f

    Beschleunigung a _ dv(,)/d, a- (v,-v')/'

    (v ~ konst.] (Cl: konst.]

    (v _ konst.] (a ~ konst.]

    (a: konst.]

    Gre Einheit d Durchmesser m

    Grundzahl der nat~ichen -Logarithmen (~ ~ 2,781)

    g Fallbeschleunigung mls' (g ~ 9,81)

    h Hhe m TrAgheitsradius m Lnge m

    m Masse kg It Drehzahl lls p Impuls Ns

    Radius m Weglnge m Zeit s

    v Geschwindigkeit mls a Winkel beschleunigung radis' Umschlingungswinkel rad J1 Reibungslahl Q Dichte kg/m"

    '" Drehwinkel rad

    w Winkelgeschwindigkeit I /s

    die Beschleunigung (a bzw. a) gleich null. Gleichfrmig beschleunigt ist eine Bewegung, wenn die Beschleunigung konstant ist. Bei negativer Beschleuni-gung wi rd die Bewegung verzgert oder abgebremst.

    Drehbewegung (Rotation) Trgheitsmoment (Seite 41) }:::;m ;'2

    Winkel ",: Jw(/) d' "' : w ': 2Jrn (n: konst.] "' : 'I"a' " (0: konst] Winkelgeschwindigkeit Ol:dIjJ(,)/d, w : ",11: 2. ... /1 (n: konst.] ol - a' - ,12 . a.", (a: koost.) Umfanggeachwlndlgkelt v;; "{J} WInkelbeschleunigung a :dw(/)/d, a - (w, - Ol,)I, (0: konst.] Zentrifugalbeschleunigung az = r w2

  • 40 Grundlagen der Physik

    Geradllntge s-gung (Translation) Kraft F=m Q

    Arbeit W=F .' Tranalatlonsenergle E. = 1/ 2 m v2 Potenzielle Energie Ep=Foh leistung p= " v KraftatoB I = Fm' (/2-1,) Impuls p=m tJ

    Wurfgesetze Bei Vernachlssigung des Luftwider-stands ergibt ein Wurf senkrecht nach oben mit einer positiven Abwurfgeschwin-digkeit Vo eine gleichfrmig verzgerte Bewegung. Im Umkehrpunkt ist die Ge-schwindigkeit v = O.

    Wurf senkrecht nach oben Stelggeaehwlndlgkeft v - lIo-g ' l - lJo - ,'2 'g. h Stelgh6he

    1 .' h = 110 ,- ~ '8''' = ii-Wurfwet!e

    $ = 0

    Wurfzett ' = N=

    2 110 ---g

    Freier Fall

    Ein freier Fall ohne Bercksichtigung des Luftwiderstands ist eine gleichfrmig be-schleunigte Bewegung.

    Wird der Luftwiderstand bercksichtigt, liegt eine ungleichfrmig beschleunigte Bewegung vor. Die Fallgeschwindigkeit strebt dabei einer Grenzgeschwindig-keit vg zu, bei der der Luftwiderstand h = ' /2 Q CW A- v~ so gro ist wie die Gewichtskraft FG = mg des fallenden Krpers. Mit der Luftdichte Q und der Luft-widerstandszahl Cw betrgt die Grenzge-schwindigkeit v = ~ 2 m . 8

    g Q cw A

    Drehbewegung (Rotation) Drehmoment M, = " r=}a Zentrifugalkraft (Fliehkraft) F: = mr (U2 Dreharbet! W=M,'I' RotalIonsenergie E .. = '/2 '}''''

    Lelatung p= M,(J) = M,2,7n Dreh.to JI=MLm '('2-1,) Drehlmpula 1. = } (J) =} 2,7 n

    Bei einem Wurf schrg nach oben mit dem Wurfwinkel a und einer positiven An-fangsgeschwindigkeit Vo wird eine gerad-linige gleichfrmige Bewegung mit einem freien Fall berlagert.

    Schiefer Wurf v - ,/(Vocosa)2 + (v, sin a-g ' /)2

    '12sin2a h= .g

    s = ';'. sin2a g

    s 2, vg,slna ,= - --= lIocosa g

    Fellzelt und Fallgeschwindigkeit lim fre~nFall. Beispiel: m = 100 kg, A = 1 m>, Cw = 0,9,

    (J = Konst. = 1,293 kglrn'. vg = 130 m/s.

    - - - FallgeSChwindigkei1 v ~ 86.1 $ -Fallzeitl ~6

    ", .. '" _ ..... ~.nd 45.2 s

    o\"'!Lun= onne_I.fJ~-~'!.n9 443 rnts

    -:::::::: :riI_l~!S.!aJl51130 mls ' 000 5000

    FallhOhOll l0000m

  • Grundgleichungen der M echanik 41

    Freier Fall ohne luftwiderstand Freier Fall mit Luftwiderstand Fallgeschwindigkeit v=g r= (2:ii7i v=v 1 1 _ 1I~2 mit~=91 '''g' Fallhhe

    h = 1.g .,. = l. v r= l .!t v: v: 2 2 2 g h=2-g. ln~ Fallzelt r =~=i =N r= ~ . In(>

  • 42 Grundlagen der Physik

    Kraftbersetzung Mechanische Maschinen zur Kraftber-setzung lassen sich auf die Wirkprinzipien "Hebel" und "Keil" zurckfhren.

    Hebelgesetze Ein System ist im Gleichgewicht, wenn die Summe der Momente gleich null ist. Bei Vernachlssigung der Reibung gilt:

    Krfte am Keil Abhngig vom Keilwinkel a lassen sich kleine Krfte (Eintreibkrfte F) in groe Normalkrfte FN bersetzen. Ohne Be-rcksichtigung der Reibung gilt:

    F FN = 2 sin~

    F

    Reibung Bewegen sich berhrende Krper relativ zueinander, so wirkt die Reibung als mechanischer Widerstand entgegen der Bewegungsrichtung. Die Widerstands-kraft, Reibkraft FA genannt, ist proportio-nal zur Normalkraft FN. Solange die uere Kraft kleiner als die Reibkraft ist und der Krper in Ruhe bleibt, liegt Haft-reibung vor. Wird die Haftreibung ber-wunden, und setzt sich der Krper in Bewegung, so gilt fr die Reibkraft das Coulomb'sche Gleitreibungsgesetz

    Reibung am Keil Unter Bercksichtigung der Reibung gilt fr die Krfte am Keil:

    F

    F

    Seilreibung Gleitreibung tritt auf bei Relativbewegung zwischen Seil und Scheibe (Bandbremse, Schiffspoller bei laufendem Seil). Haft-reibung liegt vor, wenn Seil und Scheibe relativ zueinander in Ruhe sind (Riemen-trieb, Bandbremse als Haltebremse, Schiffspoller bei ruhendem Seil) . Dement-sprechend ist die Gleitreibungszahl ,U oder die Haftreibungszahl f1H anzusetzen.

  • Nach der Euler'schen Seilreibungsformel ist F2 = F, el' Die Reibkraft ergibt sich aus FR = F2-F, und das bertragbare Reibmoment aus MR = FR'r

    F,

    Grundgleichungen der Mechanik 43

    Reibungszahl Die Reibungszahl kennzeichnet immer eine System- und nicht eine Material-eigenschaft. Reibungszahlen sind u. a. abhngig von Materialpaarung, Tempera-tur, Oberflchenbeschaffenheit, Gleitge-schwindigkeit, Umgebungsmedium (z. B. Wasser oder CO2, welches von der Ober-flche adsorbiert werden kann) und von einem Zwischenstoff (Schmiermittel). Daher schwanken Reibungszahlen im-mer zwischen Grenzwerten und sind ge-gebenenfalls experimentell zu ermitteln. Die Haftreibung ist in der Regel grer als die Gleitreibung. In Sonderfllen kann die Reibungszahl auch grer als 1 werden (z. B. bei sehr glatten Oberflchen, bei denen die Kohsionskrfte berwiegen oder bei Rennreifen mit Klebe- bzw. Saugeffekl).

    Anhaltswerte fr Haft- und Gleitreibungswerte Stoffpaar Haftreibungszahl f./ H Gleitreibungszahl f./

    trocken geschmiert trocken geschmiert Eisen - Eisen 1,0 Kupfer - Kupfer 0,60 .. . 1 ,0 Stahl - Stahl 0,45 ... 0,80 0,10 0,40 ... 0,70 0,10 Chrom - Chrom 0,41 Nickel - Nickel 0,39 ... 0,70 AI-Leg. - AI-Leg. 0,15 ... 0,60 Stahl - Kupfer 0,23 .. . 0 ,29 Stahl - Weimetall 0,21 Stahl - Grauguss 0,18 ... 0,24 0,10 0,17 .. . 0,24 0,02 ... 0,21 Bremsbelag - Stahl 0,50 ... 0,60 0,20 ... 0,50 Leder - Metall 0,60 0,20 0,20 ... 0,25 0,12 Polyamid - Stahl 0,32 ... 0,45 0,10 PTFE - Stahl 0.04 .. . 0,22 Eis - Stahl 0,027 0,014

  • 44 Grundlagen der Physik

    Schwingungen Formelzeichen und Einheiten

    GrOe Einheit 0 Spelcher1

  • Logarithmisches Dekrement Natrlicher Logarithmus des Verhltnis-ses zweier um eine Periodendauer aus-einander liegender Extremwerte einer Eigenschwingung. Dmpfungsgrad Ma fr die Dmpfung. Erzwungene Schwingungen Erzwungene Schwingungen entstehen unter Einwirkung einer ueren physika-lischen Gre (Erregung), welche die Eigenschaften des Schwingers nicht ver-ndert. Ihre Frequenz wird von der Fre-quenz der Erregung bestimmt. bertragungsfunktion Betrag der Ubertragungsfunktion ist der Quo-tient der Amplitude der beobachteten Zu-standsgre durch die Amplitude der Erre-gung, aufgetragen ber der Erregerfrequenz. Resonanz Resonanz tritt auf, wenn die bertra-gungsfunktion bei der Annherung der Erregerfrequenz an die Eigenfrequenz sehr groe Werte annimmt. Resonanzfrequenz Resonanzfrequenz ist die Erregerfre-quenz, bei der die Zustandsgre des Schwingers ihren Grtwert annimmt. Halbwertsbreite Halbwertsbreite ist die Differenz zwischen den Frequenzen, bei denen der Betrag der Zustandsgre auf 1/-12 z 0,707 des Grtwertes gesunken ist. Resonanzschrfe Resonanzschrfe oder Gtefaktor ist der Maximalwert der bertragungsfunktion. Kopplung Werden zwei Schwingungssysteme mit-einander gekoppelt - mechanisch durch Masse oder Elastizitt, elektrisch durch induktive oder kapazitive Beeinflussung-, so findet ein periodischer Energieaus-tausch zwischen den Systemen statt. Welle Rumliche und zeitliche Zustandsnde-rung eines Kontinuums, die sich als ein-sinnige rtliche Verlagerung eines be-stimmten Zustandes mit der Zeit beschrei-ben lsst. Es gibt Transversalwellen (z. B. Seilwellen, Wasserwellen) und Longitu-dinalwellen (z. B. Schallwellen in Luft) .

    Schwingungen 45

    Interferenz Prinzip der ungestrten berlagerung von Wellen. In jedem Raumpunkt ist der Augenblickswert der resultierenden Welle gleich der Summe der Augenblickswerte der Einzelwellen. Stehende Wellen Stehende Wellen entstehen durch Interfe-renz gegenlufiger Wellen gleicher Fre-quenz, Wellenlnge und Amplitude. Im Gegensatz zur fortschreitenden Welle bleibt die Amplitude der stehenden Welle an jedem Ort konstant; es treten "Buche" (maximale Amplitude) und "Knoten" (Am-plitude null) auf. Stehende Wellen treten dann durch