Stødabsorberende

MacPherson-stiver : hydraulisk støddæmper og fjederplade

Den støddæmper er en sikkerhedsrelevant komponent i chassiset , som gør det muligt vibrationer den affjedrede masse at stilne hurtigt og dæmper vibrationerne i uaffjedrede masse på dækket foråret . Ved at omdanne vibrationsenergien til varme gennem specielle tiltag genereres en markant dæmpet vibration . Uden disse foranstaltninger ville svingningen henfalde for langsomt.

Udtrykket " vibrationsdæmper " ville være korrekt , fordi det ikke er påvirkningen, der påvirkes, men dens virkning. Støddæmpere bruges ikke til at absorbere stød, der indføres i køretøjet af ujævne vejoverflader. Den suspension er ansvarlig for dette.

Betydningen af ​​støddæmpere i motorkøretøjer

Hydraulisk støddæmper på krumtapakslen på en VW Beetle , her i en Formula Vee racerbil

Støddæmpere har til opgave at dæmpe vibrationerne i konstruktionen på affjedringsfjedrene og vibrationerne på hjulene på dækfjederen. Uden dæmpning ville de strukturelle vibrationer i området for de naturlige frekvenser være for store, så både kørekomfort og kørselssikkerhed ville blive påvirket negativt. For meget dæmpning forringer kørekomforten, men forbedrer vejkontakten. Koordineringen mellem kørekomfort og kørselssikkerhed er derfor altid et kompromis. Spjældets design i retning af spænding og kompression samt for små og store spjældhastigheder sikrer, at kravene til køredynamik og kørekomfort overholdes så godt som muligt.

Påvisning af defekte støddæmpere på biler

Faldende dæmpning kompenseres ofte ubevidst af en ændring i køreadfærd fra førerens side. Der er nogle tegn på forværrede støddæmpere, hvorved de forekommende virkninger ikke opstår pludseligt, men er forbundet med stigende slid på spjældet:

• Flere post-oscillationer, når køretøjet vibreres i hånden i nærheden af ​​hjulet (enkel funktionstest, opførslen er især tydelig i tilfælde af dæmpere, der er blevet helt inaktive)
• Køretøjet svinger efter ujævnheder
• Rumlende lyde på dårlige veje ved lav hastighed (30 zone)
• Ujævn dækslitage og øget dækslitage
• Fladrende styring eller flere afbrudte bremsespor efter et nødstop på grund af springende hjul
• svampagtig svingningsadfærd, på en bølgende vej kører køretøjet udad afhængigt af excitationen af ​​de lodrette vibrationer

Fuldstændigt defekte spjæld kan også genkendes ved betydelige mængder olie, der slipper ud af spjældens stempelstænger. Omvendt kan korrekt funktion imidlertid ikke udledes af en helt tæt støddæmper.

Fysiske principper for dæmpning

Hydrauliske dæmpere

I dag fremstilles konventionelle støddæmpere i personbiler hovedsageligt som hydrauliske teleskopiske støddæmpere i et og to-rør design. Dets princip er baseret på det faktum, at modstanden mod strømmen af ​​fortrængt væske ( støddæmperolie ) afhænger af strømningshastigheden. Det er ikke lineært, men progressivt, hvilket betyder, at det øges med strømningshastigheden.

Friktionsdæmper

Før udviklingen af ​​hydrauliske støddæmpere var køretøjer udstyret med mekanisk virkende friktionsdæmpere. Ulempen er, at suspensionen er blokeret af den statiske friktion i tilfælde af mindre stimuli . Suspensionen reagerer dårligt.

Friktionsdæmpere består af flere friktionsskiver stablet oven på hinanden og aksialt presset mod hinanden med en fjeder. Disse diske skifter skiftevis to grupper, der kan dreje mod hinanden. Den ene er forbundet med kabinettet, den anden til den del, hvis vibration skal dæmpes. En sådan friktionsdæmper fungerer på samme måde som en kobling med flere plader .

Typer af støddæmpere på biler

Grundlæggende skelnes der mellem en akseldæmper , dvs. en vibrationsdæmper installeret alene, en fjederspjældsenhed ("stiver"), hvor fjederen og spjældet kombineres til en enhed, og MacPherson-stiveren , som i ud over både hjulets længde - og tværretningsledninger.

Håndtag støddæmper

De sædvanlige roterende friktionsstøddæmpere kaldes armstøddæmpere. Et æg. d. Lineær bevægelse, der skal dæmpes, kræver normalt indgreb af et håndtag, der roterer rundt om spjældets centrum.

Houdaille støddæmperen er en hydraulisk støddæmper med drejelige stempler i et opdelt cylindrisk hus, som også drejes med et håndtag.

Som løftestangsdæmpere nævnes der imidlertid også konstruktioner, hvor et lineært bevæget spjæld virker på et håndtag, der roterer andetsteds på chassiset. En sådan håndtag er normalt et led i hjulophænget . Dette inkluderer også den ældre vippearmsstøddæmper, hvor et frem- og tilbagegående stempel i cylinderen aktiveres udefra via et vippearm.

• 

  Friktionsstøddæmper med ophæng

• 

  Friktionsstøddæmper på krumtaparmen

• 

  Houdaille håndtag støddæmpere

Lineære bevægelsesstøddæmpere (teleskopiske støddæmpere)

Enkeltrørsspjæld (gastryksspjæld)

Støddæmperen med et rør er opdelt i arbejdskammeret (oliekammer) og modtrykkammeret (gaskammeret). Det aktuelle spjældarbejde udføres i oliekammeret, dvs. dæmpningsventilerne på stemplet modsætter sig olien, der strømmer gennem stemplet. Dette skaber en trykforskel, der modsætter stempelstangen, der bevæger sig i forhold til beholderen med en dæmpningskraft. Gaskammeret kompenserer for volumenændringer, når stempelstængerne strækker sig ud og trækkes tilbage på grund af temperatursvingninger. En monorørspjæld har normalt et indvendigt basistryk på ca. 20-30 bar. Denne forspænding er påkrævet, så oliesøjlen i det øverste arbejdskammer (kammeret over stemplet) ikke rives af under kompression, og der dannes gasbobler i olien (risiko for kavitation ). Dette ville have en skadelig virkning på spjældets kraftegenskaber. På grund af gastrykket er støddæmperen også en svag gastrykfjeder .

Dobbeltrørsspjæld

Ud over cylinderrøret, hvor stemplet, der er fastgjort til stempelstangen og udstyret med yderligere ventildele, bevæger sig aksialt, har spjældet med to rør et yderligere koaksialt anbragt beholderrør. Stemplet deler det indre oliekammer i et øvre og nedre arbejdskammer. I kompressionstrinet trækkes stempelstangen tilbage, og en del af olien strømmer fra det nedre arbejdskammer gennem stempelventilen ind i det øverste arbejdskammer. Olievolumenet, der svarer til det stempelstempelstang, presses gennem en bundventil placeret i den nedre ende af cylinderrøret ind i det såkaldte kompensationsrum mellem cylinderen og beholderrørene. En trykforskel, der er relevant for dæmpning, genereres også af bundventilen. Når stempelstangen strækker sig (rebound-trin), overtager stempelventilen dæmpningen, mens olievolumenet, der svarer til den forlængende stempelstang, strømmer stort set uhindret tilbage gennem bundventilen.

Opbygning og funktion af en hydraulisk teleskopisk støddæmper

Støddæmper bevægelsesmodel

Bevægelsesmodellen for (dobbeltrør) støddæmperen viser, hvordan olieniveauet i støddæmperen stiger og falder med stempelstangens indad og udadgående bevægelse. Bevægelsen af ​​oliestanden er meget overdrevet. Olieniveauets slag er større end stempelstangens slag. Det svarer hverken til målene på modellen eller til proportionerne i en ægte bilspjæld. Til bevægelse af oliestanden gælder følgende: volumenet af det trækkende stempelstang er lig med volumenet af oliestigningen i den ringformede overflade mellem rørene, dvs.

${\ displaystyle A_ {S} \ cdot h = A_ {R} \ cdot H}$

eller

${\ displaystyle H = h \ cdot A_ {S} / A_ {R}}$

Med

${\ displaystyle A_ {S}}$ = Stempelstangens tværsnitsareal

${\ displaystyle A_ {R}}$ = Ringformet område mellem det ydre og det indre rør

${\ displaystyle d}$ = Stempelstangens diameter

${\ displaystyle D_ {a}}$ = Yderrørets indre diameter (containerrør)

${\ displaystyle D_ {i}}$ = Yderdiameter af det indre rør (cylinderrør)

${\ displaystyle h}$ = Slaglængde på stempelstangen

${\ displaystyle H}$ = Løft af oliestanden

Med virkelige spjælddimensioner (d = 11: Da = 36; Di = 29.4) er resultatet ${\ displaystyle H = h \ cdot 0 {,} 28}$

Olieniveauets slag er kun 0,28 gange stempelstangens slag. Bevægelsesmodellen skal også vise denne realistiske værdi. Dette kan gøres ved blot at skifte oliestandsløft. Ideelt set naturligvis med yderligere justeringer af dimensionerne d, Da og Di i bevægelsesmodellen, så beregningen og udseendet matcher nøjagtigt.

Olie støddæmper med kompenserende volumen (dobbeltrørsspjæld)

Hydrauliske støddæmpere består i det væsentlige af en oliefyldt cylinder og en stempelstang styret i den . Når stempelstangen (og dermed stemplet) bevæger sig aksialt i forhold til cylinderen, skal olien strømme gennem smalle kanaler og ventiler i stemplet. Den modstand, som olien udsættes for i processen, skaber trykforskelle, der genererer dæmpningskræfterne via de aktive overflader. Det resulterende dæmpningsarbejde omdannes til opvarmning af olien. Den viskositet og dermed den dæmpende virkning af olie er også temperaturafhængig. For at begrænse spjældets temperaturstigning til et niveau, der er acceptabelt for de involverede komponenter, skal spjældet være i stand til at afgive tilstrækkelig varme til den omgivende luft.

Volumenet af den synkende stempelstang skal udlignes inden i spjældet. Der kan ikke være et rent oliespjæld, fordi olie, som alle væsker, næsten er ukomprimerbar. Kompensation kan f.eks. Opnås ved hjælp af en gaspude lavet af nitrogen eller luft under højt tryk (~ 30 bar), der er adskilt fra olievolumenet ved hjælp af et bevægeligt stempel (enkeltrørsspjæld). Ved at flytte separeringsstemplet overtager gaspuden volumenkompensationen, når stempelstangen trækkes tilbage. Gassen fungerer som en ekstra fjeder, så effekten af ​​suspensionen understøttes.

Rebound og kompression

En direkte forbundet hydraulisk støddæmper udsættes for spænding under rebound og kompression under kompression. Derfor betegnes dæmpningen under rebound som rebound-trinnet, og under kompression kaldes det kompressionstrinnet.

For at forbedre "fjedringen", når man nærmer sig individuelle rampeformede forhindringer, bliver rebound-scenen normalt sværere end kompressionstrinnet. En anden grund til dette design er en harmonisk struktur af rullevinklen under hurtige undvigende manøvrer.

Andre former

En speciel type design, der anvendes i racing som Formel 1, er den eksterne roterende støddæmper . En ny udvikling er luftfjederspjældene , som er installeret i både erhvervskøretøjer og personbiler. Ud over affjedring og dæmpning kan du også overtage niveaukontrollen. Motorcykler og cykler er også udstyret med luftfjederspjæld, hvor mellemluften påtager sig både fjeder- og spjældopgaver.

Udviklingen af ​​et elektromekanisk spjældsystem til vejkøretøjer undersøges. Fordelen her er, at der i stedet for varme genereres primært elektrisk energi, der kan bruges direkte i køretøjet.

Se også

• Gasfjeder
• Hydropneumatik
• Rullespjæld

litteratur

• Peter Heuslinger: Modern Mechanics in Automotive Technology , Liebentreu-Haslinger Verlag, Ulm 2002
• Peter Causemann: Støddæmpere til motorkøretøjer , Verlag Moderne Industrie, Landsberg / Lech 2001

Weblinks

Wiktionary: shock absorber  - forklaringer på betydninger, ordets oprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

1. ↑ Braess / Seiffert: Handbook of Motor Vehicle Technology , 3. udgave 2003, ISBN 3-528-23114-9 .
2. ↑ Rolf Isermann (red.): Styring af køredynamik . Modellering, førerassistentsystemer, mekatronik. 1. udgave. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8348-0109-8 , 12,5 luftfjedringssystem.