Torsionsbjælke

Princippet om en torsionsfjeder, fastspændt til venstre, torsionsmoment til højre

Bundt fjederstænger i forhjulsophæng af en Harburg-transportør, her DB L 206D

Langsgående torsionsstangfjedre og torsionsstangfjeder (rød) (som stabilisator ) på forakslen til en Alfa Romeo Alfetta

En torsionsstangfjeder (også torsionsstang eller torsionsstang ) er en stangformet fjeder . Når stangen drejes om sin længdeakse , opstår torsionsspændinger , kaldet forskydningsspændinger , i dens tværsnit , som er i ligevægt med det eksternt påførte torsionsmoment .

Torsionsstangfjedre kan have et cylindrisk eller andet tværsnit, rektangulære kan anvendes i et bundt ( fjederstangsbundter ), f.eks. B. på lette bilvogne eller Harburg-varevogne . Bundning af cylindriske torsionsstangfjedre er mere kompleks.

En spiralfjeder er også en torsionsfjeder . Det er en spiralformet viklet stang, der ligesom den lige torsionsstang er elastisk belastet over hele sin længde af et torsionsmoment.

Eksempler på torsionsstænger anvendes, er foruden torsion bar fjedre og stabilisatorer i biler, den torsionspendulet i mekaniske ure , torsion bånd i bevægelige spole måleinstrumenter (til frembringelse reaktionsmomentet og som et bærende element for den bevægelige spole).

beregning

Drejevinklen     er   proportional med   stangens længde   og torsionsmomentet, der belastes   den: ${\ displaystyle \ phi}$${\ displaystyle L}$${\ displaystyle M_ {t}}$

${\ displaystyle \ phi = {\ frac {M_ {t} \ cdot L} {G \ cdot I_ {p}}}}$

Den forskydningsmodulus     er et materiale konstant. Formen og størrelsen af ​​tværsnitsarealet   tages i betragtning med polaritetens inertimoment . ${\ displaystyle G}$  ${\ displaystyle I_ {p}}$

Så der ikke opstår permanent deformation, må strømningsgrænsen ikke overskrides. Torsionsspændingen     skal være mindre end den tilladte værdi     : ${\ displaystyle \ tau}$${\ displaystyle \ tau _ {\ mathrm {perm}}}$

${\ displaystyle \ tau = {\ frac {M_ {t}} {W_ {p}}} <\ tau _ {\ mathrm {perm}}}$

Torsionsspændingen er størst ved kanten af ​​tværsnittet. Dette udtrykkes i det polære snitmodul     med den maksimale lodrette afstand mellem     kantfiberen og den neutrale (spændingsfri) fiber . ${\ displaystyle \ textstyle W_ {p} = {\ frac {I_ {p}} {a _ {\ mathrm {max}}}}}$${\ displaystyle a _ {\ mathrm {max}}}$

Bil

Kendte køretøjer med torsionsstangsophæng - for det meste torsionsstængerne er anbragt på tværs af kørselsretningen - er Audi 60 (foraksel: torsionsstænger i kørselsretningen, bagaksel: på tværs), BMW 501/502 (torsion stænger i kørselsretningen), DAF 55 (torsionsstænger i kørselsretningen), Simca 1100 (bagaksel), VW Beetle , VW Bus T1 , T2 og T4 , VW Type 82 (Kübelwagen), Porsche 356 , Porsche 911 (indtil 1989) og Barkas B 1000 ; Torsionsbjælkeophæng kan også findes på bagakslerne på mange Peugeot- og Renault- bilmodeller - på Renault 4 , 5 , 6 og 16 med lidt forskellige akselafstand til venstre og højre side af køretøjet, fordi de to parallelle torsionsstænger rager ud over køretøjets centrum. Med nogle torsionsstangfjederaksler, for eksempel Peugeot 205, Porsche 356 og BMW 501/502, kan forspændingen og dermed frihøjden på køretøjet justeres ved at justere elementerne på den fastspændte side af fjederen .

Amerikanske bilproducenters særlige måder

I 1955 og 1956 brugte Packard et sammensat system kaldet Torsion-Level Ride til de fleste modeller , som i det væsentlige bestod af to hovedtorsionsstænger i længden og to hjælpestænger, der virker på bagakslen. Med en relæstyret elmotor tilsluttet imellem fungerede systemet som en automatisk niveaukontrol: Det holdt bilens niveau på alle tidspunkter og kompenserede automatisk for belastningen i bagagerummet inden for 7 sekunder. Det var også i stand til at understøtte et hjulskift. Tidsforsinkelsen var nødvendig, så det elektriske system ikke greb ind, hver gang gulvet var ujævnt, men kun når der var en permanent ændring i vægt, for eksempel når passagerer steg til eller fra eller bagagerummet var lastet.

Fra 1957 til 1970 havde Chrysler en torsionsstangsophæng til forakslen kaldet Torsion-Aire . Det bør også reducere overdreven kropsrulle under sving. I lang tid blev bladfjedre brugt til at ophænge bagakslen. Systemet blev videreudviklet til Torsion Quiet i 1971 (indtil 1992).

General Motors gik med sin 1966 resp. I 1967 fulgte luksuskupéerne Oldsmobile Toronado og Cadillac Eldorado (indtil 1978) en lignende vej, men sandsynligvis af pladshensyn. Fjedre blev altid brugt bagpå .

lastbil

Den tjekkiske Tatra 813 og Tatra 815 er op til fire-akslede ekstremt off-road utility køretøjer med centrale rørformede rammer og hjul, der er individuelt ophængt på halvaksler. 4x4-varianterne er på alle aksler, og 6x6-varianterne er fjedret på bagakslen med langsgående monterede torsionsstænger. Forakslerne på 6x6 og alle aksler i 8x8-varianten er fjedret med halv-elliptiske bladfjedre ( bogieaksler ). Traktor-påhængsvarianten er udstyret med torsionsstangsophæng på forakslerne og med luftfjedre på bagakslerne.

motorcykel

Torsionsstænger findes lejlighedsvis på bageste svingarme.

militær

Et torsionsstangarrangement (på tværs af køretøjet) i motorrummet på Leopard 2

Et andet anvendelsesområde for torsionsstænger er kamptanke : siden Anden Verdenskrig, suspension af medium ( PzKw III  - fra Ausf. E, Panther ) og tunge tanke ( Tiger og King Tiger ) samt moderne kamptanke såsom som Leopard 2 eller M1 Abrams har været baseret på torsionsstænger.

jernbane

I jernbanevogne bruges torsionsfjedre som rullestøtte; de dæmper køretøjets rullende bevægelse omkring længdeaksen. Anti-spolerammerne er en afgørende del af suspensionen, især i køretøjer med luft suspension. Antirullestøttens torsionsfjeder kan installeres i chassiset eller i vognrammen afhængigt af den ledige plads.

ekstra

Den aftagelige svævebaneklemme "DT", forkortelse for "Doppelmayr Torsion", fungerer også på torsionsstangsprincippet. Det er fremstillet af Doppelmayr Garaventa siden 1993.

litteratur

• Wolfgang Merhof: Køretøjsmekanik for bæltekøretøjer . Red.: Ernst-Michael Hackbarth. 2015, ISBN 978-3-943207-13-2 , pp. 445 ff . ( Link til PDF-dokumentet [adgang til 29. februar 2020]). 

Weblinks

Individuelle beviser

1. Ard Packard, en bilhistorisk historie og virksomheden - General Edition - Beverly Rae Kimes, redaktør - 1978 Automobile Quarterly, ISBN 0-915038-11-0
2. ↑ Chrysler Torsion Bar Car Suspensions, 1957–1992: Torsion-Aire, Torsion-Quiet på Allpar.com (på engelsk)
3. ^ Gunnell, John (redaktør): Standardkataloget over amerikanske biler 1946-1975 , Krause Publications (1987), ISBN 0-87341-096-3