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  Schwerpunkt
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Aufgabe

Vereinfacht kann man sagen, dass der Schwerpunkt der Punkt ist, in dem man sich die gesamte Fahrzeugmasse konzentriert vorstellen kann. Fachlich richtig ausgedrückt ist es der Schnittpunkt der Schwerelinien. Doch was heißt das für die Praxis? Fängt man beim Auto mit dem (möglichst flachen) Dach an, so lässt sich dessen Schwerpunkt durch Ausbalancieren auf einem spitzen Gegenstand ermitteln. Wenn jetzt ein einzelnes Rad dazukäme, müsste man dessen Masse zu der des Daches in Relation setzen und der Schwerpunkt würde ein wenig in Richtung Rad bewegt. Er würde nicht nur seitlich, sondern auch nach unten verschoben. Zusammen mit allen Rädern läge er noch tiefer, aber wieder in der Mitte des Fahrzeugs. Der Frontmotor wäre besonders zusammen mit dem Getriebe deutlich schwerer als alle bisher erwähnten Teile und würde eine Verlagerung des Schwerpunktes auf mehr als die Hälfte der Distanz zur bisherigen Lage in seine Richtung ergeben. Sind alle Baugruppen in dieser Rechnung berücksichtigt, so ergibt sich ein Schwerpunkt, an dem man theoretisch das Fahrzeug anheben könnte, ohne das es zur Seite oder nach hinten kippt.
Praktisch geht das natürlich nicht, es sei denn, man baut einen Käfig in das Fahrzeug ein mit einem festen Punkt in der Mitte. Denn in der Regel ist der Schwerpunkt irgendwo im Innenraum. Bei dem Motorrad oben dürfte er etwas unterhalb des hinteren Zylinderkopfs sein. Bei einem Frontantriebs-Pkw liegt er vielleicht über der Handbremse. Übrigens ist seine Lage nicht immer nur von der des Triebwerks bestimmt. Es gibt Fahrzeuge, die trotz Frontmotor über eine Gewichtsverteilung von 50 zu 50 verfügen. Damit liegt er dann genau in der Mitte zwischen den Achsen.
Natürlich kann man den Schwerpunkt beeinflussen. Hersteller treiben großen Aufwand, indem sie z.B. bei Frontmotor und Hinterradantrieb das Getriebe nach hinten verlegen (Transaxle). Oder weniger Aufwand, wenn nur die Batterie oder bei deren Teilung die Zweitbatterie ins Heck wandert. Tuner erreichen durch Tieferlegen einen niedrigeren Schwerpunkt.

Funktion

Dynamisch sieht die Sache ganz anders aus. Schon wenn der/die (vielleicht etwas korpulentere) Fahrer/in einsteigt, rutscht der Schwerpunkt sofort zur Seite. Manchen Oldtimern sieht man nach Jahren mit immer nur einer Person eine gewisse Seitenneigung an. Viel wichtiger ist die Veränderung des Schwerpunktes bei Beschleunigungen, Bremsvorgängen und besonders bei Kurvenfahrt. Übrigens, je höher seine Lage im Fahrzeug ist, desto größer die dynamische Achslastverlagerung und natürlich auch Seitenneigung. Es gibt Fahrzeuge mit Heckmotor, deren Gewichtsverteilung von ca. 30 : 70 sich bei scharfem Bremsen zu fast 50 : 50 korrigiert. Gegen das Eintauchen z.B. bei Zweirädern hilft u.a. die oben im Bild sichtbare Konstruktion, bei der das Vorderrad an einem kleinen Längslenker mit Federung nach vorn angebracht ist. Die Bremskräfte drehen diesen Hebel entgegen dem Uhrzeigersinn und wirken Bremsnicken entgegen. Fahrzeuge mit besonders hoher Motorleistung und relativ weicher Federung (z.B. die frühere S-Klasse von Mercedes) tragen ähnliche Konstruktionen zum Beschleunigungsausgleich an der Hinterachse.
Bei Kurvenfahrt wandert der Schwerpunkt nach außen. Wie weit, das hängt von dem Wankwinkel des Fahrzeugs und seiner Federung ab. Gerät er bei zweispurigen außerhalb des kurvenäußeren Radaufstandpunktes, so kippt das Fahrzeug (wie beim Elchtest). Erleichtert wird dies noch durch evtl. unbefestigte Ladung. Hier unterscheidet sich das Auto nicht so sehr vom Schiff, das wegen verrutschender Ladung auch schon einmal kentert. Da es also im praktischen Fahrbetrieb keinen festen Schwerpunkt gibt, spricht man lieber vom Momentanzentrum. Danach wird ein Fahrzeug ausgelegt. Jedoch erfolgen Veränderungen der Fahrdynamik meist über die Achskonstruktion. Also unterscheidet man die Momentanzentren vorne und hinten. Beide müssen nicht auf der gleichen Höhe liegen.
Zweiradfahrer erleben den Schwerpunkt bzw. die Momentanzentren noch unmittelbarer. Allein schon der Einlenkvorgang unterscheidet sich von dem des Pkw, muss er/sie doch erst einmal leicht gegen die Kurve einlenken, um sich zusammen mit dem anschließenden Kippvorgang in die Kurve zu legen. Ein Zweirad wird also grundsätzlich nicht in die Kurve gelenkt. Hier entsteht dann zwischen der Gewichts- und der Zentrifugalkraft eine Resultierende, die relativ genau der Schräglage entspricht. Es gibt eigentlich keinen besonderen fahrzeugtechnischen Grund für den Einbau von V-Motoren bei Zweirädern, außer dass er beim Längseinbau ideal eine höhere mögliche Schräglage mit einem niedrigen Schwerpunkt verbindet.
Da ist er wieder und aus der Diskussion um gute Fahreigenschaften nicht wegzudenken. Tief soll er sein, auch beim Lkw. Deshalb hat man hier noch mehr Gründe, (hohe) Aufbauten besonders leicht zu machen. Auch ein (richtiger) Geländewagen kann wegen der nötigen Bodenfreiheit nie besonders gute Fahreigenschaften haben, vom Reifenproblem ganz zu schweigen. Beim Rennwagen feilscht man fast um jeden Millimeter, den der Schwerpunkt mehr nach unten kommt. Da werden statt Einscheiben- Mehrscheibenkupplungen eingesetzt, um den Motor noch etwas tiefer anordnen zu können. Und wo, denken Sie, kommt das nach den Regeln nötige Zusatzgewicht hin, wenn der Rennwagen zu leicht ist? Natürlich an die tiefste Stelle unter dem Monocoque. Reicht das, um die Bedeutung des Schwerpunktes für den Fahrzeugbau zu betonen?
Es gibt noch einen beinahe spielerischen, wenn auch nicht ungefährlichen Umgang mit dem Schwerpunkt. Man nennt ihn 'Wheelie' (wheel - engl. Rad) und meint damit das Fahren auf einem Rad bei Motorrädern. Angefangen hat das mit den starken Motoren, die hier spielend in den unteren Vorwärtsgängen das Vorderrad abheben ließen. Dabei hatten ältere Motorräder nicht so einen gut dosierbaren Motoreinsatz wie moderne. Mit der Entwicklung der Bremsentechnik kam später das Balancieren nur auf dem Vorderrad hinzu. Man darf getrost annehmen, dass auch eine gute Fahrwerkstechnik hier eine Rolle spielt. Jedenfalls kann man bei nur wenigen Quadratzentimetern Reifenaufstandsfläche exakt den Schwerpunkt ermitteln. Nur seine Höhe ist dann noch unbekannt.


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