Bei Fahrzeugen mit großem Verhältnis von gefederten zu ungefederten Massen eine von der Konstruktion her einfache Radaufhängung zu bilden. Sie kommt sehr selten bei einfachen Pkw-Radaufhängungen und hauptsächlich bei (nicht luftgefederten) Lkw-Starrachsen vor und übernehmen dann zusätzlich die Aufgabe der Radführung. Hier werden eine oder mehrere Stahllagen an ihren Enden mit dem Rahmen und in der Mitte mit der Achse verbunden. Aus Sicheheitsgründen geht die zweite Lage noch bis zu den Aufhängepunkten. Bei mehreren Lagen entsteht beim Federn durch Reibung eine erwünschte Eigendämpfung, die bisweilen sogar Schwingungsdämpfer entbehrlich macht. Ohne Gummilagen dazwischen müssen die Federn regelmäßig geschmiert werden. Da sich beim Einfedern die Länge ändert, muss ein Anlenkpunkt entsprechend flexibel sein. Fahrzeuge (besonders Lkw) mit großer Nutzlast im Verhältnis zum Eigengewicht brauchen eine verhältnismäßig weiche Federung ohne und eine harte Federung mit Beladung. Beides ist mit einer progressiven oder geknickten Federkennlinie möglich. Diese entsteht bei Blattfedern mit Zusatzfedern, deren Federkraft während dem Einfedern einsetzt. Im Bild oben ist das zweite Federblatt von unten sehr biegefest. Wird die Feder weiter als bis zur Mitte durchgebogen, so verstärkt dieses Federblatt die Wirkung
[bearbeiten] Schraubenfeder
Beim Pkw hat die Schraubenfeder alle anderen Federarten fast völlig verdrängt. Das hängt mit ihrer kompakten Bauform zusammen. So kann sie z.B. um den Schwingungsdämpfer gewickelt werden. Zwar beansprucht die Drehstabfeder auch z.B. in einem Achsrohr sehr wenig Platz, aber einerseits sind längere Rohre bei der Achskonstruktion seltener geworden und andererseits gibt es die Drehstabfeder nicht progressiver Ausführung. Eine Schraubenfeder ist im Prinzip eine spiralförmig aufgewickelte Drehstabfeder, die an ihren Enden so ausläuft, dass eine einigermaßen plane Fläche für die Federteller entsteht. Folgerichtig wird dieser Draht auch bei der Schraubenfeder auf Torsion (Verdrehung) beansprucht. Die Endbegrenzung der Druckfeder ist in der Regel klar definiert. Die einzelnen Windungen liegen (bei gleichem Windungsdurchmesser) aufeinander. Doch so weit kommt es nicht. Vor dem Endanschlag wird eine progressiv wirkende Gummi-Zusatzfederung wirksam. Dieser Werkstoff ist häufig auch zwischen Federende und Federteller nötig. Die oben dargestellte Schraubenfeder für die Hinterachse eines Fronttrieblers sieht auf den ersten Blick völlig gleichmäßig aus. Wenn man genauer hinsieht, entdeckt man in der Mitte gegenüber den Enden eine leichte Verdickung des Drahtes. Dies deutet auf eine mehr progressive als lineare Auslegung hin. Durch verschieden dicken Federdraht oder unterschiedliche Steigung bzw. Wicklungsdurchmesser kann die Auslegung der Feder so verändert werden, dass die aufzuwendende Kraft bei größerem Federweg langsam mehr als proportional (progressiv) zunimmt. Möglich ist auch eine zweite, ab einem bestimmten Federweg einsetzende Zusatzfeder. Das Bild zeigt eine Platz sparende Minibloc-Feder. Durch ihre progressive Auslegung wird komfortables Fahren ohne Beladung mit einem großen Ladevermögen kombiniert.
[bearbeiten] Schraubenfeder progressiv
Ohne irgend eine elektrische/elektronische Regelung erzielt die progressive Federung einen guten Fahrkomfort (weichere Federung) bei leerem Fahrzeug und gleichzeitig die Möglichkeit der erhöhten Zuladung. Sollte das Fahrzeug also nicht komplett mit progressiver Federung ausgerüstet sein, so ist diese eher an der Achse mit der stärker wechselnden Belastung (meist hinten) zu finden. Weiche und harte Federungen haben beide Nachteile, die durch die progressive Federung ausgeglichen werden. Bei ihr nimmt der Federweg z.B. bei doppelter Federkraft um weniger als das Doppelte zu. Die Federung wird also mit zunehmendem Federweg härter. Es gibt mind. 3 Möglichkeiten eine Schraubenfeder progressiv zu gestalten: - unterschiedliche Drahtdicke, - verschiedener Windungsdurchmesser, - ungleichmäßige Steigung. Das Bild zeigt eine Platz sparende Minibloc-Feder. Durch ihre progressive Auslegung wird komfortables Fahren ohne Beladung mit einem großen Ladevermögen kombiniert.
[bearbeiten] Drehstabfederung
Die Drehstabfederung soll Fahrbahnstöße durch eine metallische Verbindung zwischen der Karrosserie und (meist) dem unteren Teil der Radaufhängung aufnehmen. Sie hat einen sehr prominenten Erfinder, nämlich Ferdinand Porsche. Im Gegensatz zur Schraubenfeder erspart sie (z.B. für die nutzbare Kofferraumbreite) Platz. Besonders häufig wird die Drehstabfeder als Stabilisator verwendet. Oft ist sie in die Radaufhängung integriert. Ein L- oder U-Profil sorgt dann in Verbindung mit z.B. zwei Längslenkern für eine einfache Hinterachskonstruktion. Während sonst meist ein einfacher Stahl-Rundstab aus Vollmaterial oder Rohr auf Verdrehung beansprucht wird, kommen bei der Drehstabfederung auch andere Formen oder gar Pakete von Flachstählen vor. Eine Mehrfachverzahnung oder ein Hebel mit Anschlagschraube ermöglichen die Einstellung der Vorspannung. Dann ist eine Veränderung der Aufbauhöhe (z.B. beim Tieferlegen des Fahrzeugs) ohne Austausch von Bauteilen möglich. Die Drehstabfederung kann weder progressiv sein noch wirkt sie eigendämpfend wie die Mehrfach-Blattfeder
[bearbeiten] Gummifederung
Bild:Gummifederung_eingefedert.gif
Die Gummifederung erreicht mit möglichst wenig Aufwand eine Federung mit begrenzter Dämpfungswirkung. Kunstgummi kommt im Fahrzeug an zahlreichen Stellen vor. Es wird als Schwingungs- und besonders als Geräuschdämpfer eingesetzt. Füllungen mit Flüssigkeiten oder Luft können die Wirkung (z.B. bei der Triebwerksaufhängung) noch steigern. Eine Radaufhängung ist ohne wartungsfreie Gummilager nicht denkbar. Bei besonders einfachen Konstruktionen (z.B. Pkw-Anhänger) sind sie die einzig federnden Elemente. Wie im Bild zwischen Stahlprofilen vorgespannt und auf Druck belastet entfalten sie eine progressive Wirkung. Gleichzeitig hat die Gummifeder eine schwingungsdämpfende Wirkung. Federweg und Ansprechverhalten wären allerdings für moderne Pkw kaum akzeptabel.
[bearbeiten] Luftfederung
Luftfederung.jpg Die Luftfederung verbindet ein besonders feinfühliges Ansprechen der Federung mit den Vorteilen einer vorwählbaren und/oder automatisch geregelten Vorspannung der Federn. Damit kann die Ladehöhe bei Lkw oder die Niveauhöhe bei Bussen, das Verhalten von Fahrzeugen in Kurven oder auf welliger Fahrbahn beeinflusst und/oder eine Leuchtweitenregelung entbehrlich werden. Soll das Niveau auch bei großer Belastung gleich bleiben, muss die Federung allerdings härter werden. Bei Lkw und Bussen erspart dies die ohnehin vorhandene Druckluftanlage. Hier ersetzen luftgefüllte Bälge die Stahlfedern völlig. Beim Wegfall von Blattfedern ist allerdings eine aufwändige Rad- oder Achsaufhängung nötig. Je nach Aufwand können die Aufbauhöhe ganz oder einseitig, das Verhalten in kritischen Fahrsituationen und die Dämpfung geregelt werden. Die progressive Federkennung ist bei der Luftfederung ohnehin gegeben. In Kurven wird der Wankwinkel erheblich reduziert. Nachteilig ist der konstruktive Aufwand, der sie teuer in der Herstellung und im Verkauf macht. Beim Pkw ist zusätzliche Druckerzeugung, -entwässerung und -speicherung nötig. Beim Nutzfahrzeug kommt es öfter vor, dass die Fahrzeughöhe neu bestimmt werden muss. Dazu ist die Frage überfällig, wann eigentlich ein Fahrzeug sein Leergewicht hat. Das dürfte beim Müllauto höher sein als bei der Sattelzugmaschine. Wenn man von bis zu 1500 - 2000 Liter Kraftstoffvolumen (mit Zusatztanks) ausgeht, ist die Frage nicht so einfach zu beantworten wie beim Pkw. Jedenfalls kommt das Fahrzeug in einem bestimmten Gewichtszustand in die Werkstatt und dort soll wieder die Normhöhe eingestellt werden. Nach Abschaltung aller Besonderheiten wie z.B. erhöhte Fahrstellung fährt man mit der Liftsteuerung im Fahrerhaus das Fahrzeug hoch und setzt vorgegebene Abstandsstücke ein. Werden diese beim Herunterfahren nicht übermäßig gequetscht, kann man dieses Maß festsetzen. Der Maximalwert entsteht durch Druckmessung beim Hochfahren, denn am maximalen Punkt steigt der Balgdruck plötzlich schneller. Das wäre dann der oberste Punkt der Federung. Zu beachten ist, dass immer noch ein Federweg von 40 - 60 mm bleibt. Zusätzlich ist die Lenkung zu beachten. Wenn deren Schubstange jetzt eine andere Neigung hat, stimmt die Mittelstellung des Lenkgetriebes nicht mehr mit der Geradeausstellung überein.
[bearbeiten] Elektronische Dämpferregelung
Eine optimale Federung/Dämpfung kann man recht gut an vorbeifahrenden Autos auf schlechter Straße erkennen. Dabei sollen die Räder möglichst viel Bodenkontakt halten, während die Karosserie möglichst viel Ruhe ausstrahlen sollte. So sind auch die Anforderungen an eine elektronische Regelung. Sie wählt momentan die Kennlinie, die bei gegebener Radbewegung den Aufbau am meisten in Ruhe lässt. Voraussetzung ist die Erfassung der Rad- und Karosseriebewegungen. Da die Räder nur einfedern können, die Karosserie aber prinzipiell drei Bewegungsrichtungen hat, sind vier Sensoren erforderlich. Dabei wird sowohl die Richtung als auch die momentane Geschwindigkeit erfasst. Diese Werte ergeben über ein gespeichertes Kennfeld den Dämpferbedarf in sehr kleinen Zeiteinheiten. Geregelt wird dies über ein Proportionalventil, dass unten rechts am Dämpfer sichtbar ist. Der Zweirohrdämpfer verschiebt beim Ein- oder Ausfedern Dämpferöl vom Innen- in den Zwischenraum und umgekehrt. An dieser Stelle setzt das elektrisch betätigte Ventil an. Der hydraulische Ventilteil ist so ausgelegt, dass die Dämpfungskraft (der Durchströmwiderstand) mit dem Steuerstrom sinkt/steigt. Für den Notfall stellt sich ein mittlerer Durchströmwiderstand ein. Das Ventil wirkt in beide Richtungen gleichermaßen. Wegen der Schnelligkeit der Regelung kann es trotzdem für die Zug- und die Druckstufe verschiedene Dämpferkennung einstellen.
[bearbeiten] Schwingungsdämpfer(Reparatur)
Diese Seite beantwortet die Frage, wie heute einigermaßen professionell am ausgebauten Federbein die einzelnen Komponenten voneinander getrennt werden. Bitte bedenken Sie, dass die Federn in der Regel vorgespannt sind. Deshalb darf die Schraube nicht einfach so mit der Ratsche lösen. Zunächst einmal muss darauf hingewiesen werden, wie dieser Dämpfer hier eingespannt ist. Wichtig ist, dass keine Verformungen am Dämpferrohr vorkommen. Die Verformungen am Dämpfer im zweiten Bild sind deshalb möglich, weil es sich hier um einen Zweirohrdämpfer handelt. Früher galt ein Federspanner mit Gewinde als optimale Ausrüstung. Und das ist sie auch heute noch. Wer aber öfter, z.B. im Tuning-Bereich, Federn von Dämpferbeinen trennen muss, ist mit einer hydraulische Unterstützung besser bedient. Natürlich ist man mit dieser Ausrüstung schneller.