02 Federungssystem Flashcards
Wie unterscheidet sich der Gesamtfederweg zwischen Luftfederung und Stahlfederung?
- Luftfederung: Der Gesamtfederweg besteht nur aus der dynamischen Einfederung, da die statische Einfederung entfällt (𝑠𝑔𝑒𝑠 = 𝑠𝑑𝑦𝑛).
- Stahlfederung: Der Gesamtfederweg setzt sich aus der statischen und der dynamischen Einfederung zusammen (𝑠𝑔𝑒𝑠 = 𝑠𝑠𝑡𝑎𝑡 + 𝑠𝑑𝑦𝑛).
Warum kann eine Luftfeder weicher ausgelegt werden als eine Stahlfeder?
Weil bei der Luftfederung der statische Federweg entfällt und der Luftdruck bei konstanter Fahrzeughöhe angepasst wird.
Warum lässt sich eine Stahlfeder nicht beliebig weich auslegen?
Eine weichere Stahlfeder würde einen zu großen Gesamtfederweg erfordern, der in den begrenzten Platzverhältnissen der Radkästen nicht realisierbar ist.
Wie beeinflusst die Federung den Fahrkomfort?
Der Fahrkomfort hängt direkt von der Federweichheit ab. Eine weichere Federung verbessert den Komfort, ist jedoch bei Stahlfedern durch Platzgrenzen limitiert.
Wie unterscheidet sich die Aufbauniveaulage zwischen luft- und stahlgefederten Fahrzeugen?
- Luftfederung: Konstant, unabhängig von der Beladung, da die Niveaulage durch Anpassung des Luftdrucks reguliert wird.
- Stahlfederung: Variiert je nach Beladungszustand, da die statische Einfederung die Aufbauniveaulage beeinflusst.
Warum hat ein luftgefedertes Fahrzeug eine konstante Niveaulage?
Da der Luftdruck entsprechend der Belastung angepasst wird, entfällt die statische Einfederung.
Welche Komponenten bestimmen die Reaktionskraft eines Reifens?
- Tragkraftanteil des Gummis (Komponente I)
- Rundhaltekraft der Pressluft (Komponente II)
- Luftkompression (Komponente III, sehr gering)
- Anpassung der Bodenaufstandsfläche (Komponente IV, Hauptanteil).
Welche Frequenz hat die Radeigenfrequenz üblicherweise?
Zwischen 8 und 14 Hz.
Welche Funktion haben Blattfedern zusätzlich zur Federung?
Sie dienen als Konstruktionselement zur Verbindung von Aufbau und Achse, insbesondere zur Führung der Achse.
Wie können die Nachteile von Blattfedern (linearer Federweg) reduziert werden?
Durch progressive Auslegung mittels Vorspannung einzelner Federblätter oder parallele Zusatzfedern.
Welcher Zielkonflikt besteht bei der Auslegung von Schwingungsdämpfern?
- Fahrkomfort: Weiche Dämpfung, um Aufbaubeschleunigungen gering zu halten.
- Fahrsicherheit: Harte Dämpfung, um Radschwingungen zu minimieren und die Bodenhaftung zu verbessern.
Welche Arten von Schwingungsdämpfern werden heute bevorzugt verwendet?
Flüssigkeitsdämpfer, insbesondere Teleskopdämpfer (Einrohr- und Zweirohrsysteme).
Was ist der Vorteil von Balg-Gasfedern?
Sie ermöglichen eine Niveauregulierung durch Anpassung des Gasvolumens und bieten eine konstante Niveaulage bei Beladung.
Wo werden Balg-Gasfedern häufig eingesetzt?
In Bussen (konstante Einstieghöhe), LKW (hohe Zuladung) und PKW (aktive Systeme und Niveauregulierung).
Allgemeine Reifenanforderungen
- längsdynamische Anforderungen
- querdynamische Anforderungen
- vertikaldynamische Anforderungen
Federcharakteristik des Reifen Einflussfaktoren
- Aufbau/Bauart der Reifen
- Reifenfülldruck
Beeinflussung der radialen (vertikalen) Reifenfedersteifigkeit
- Anregungsfrequenz: hoch -> Federsteifigleit: hoch
- Fahrgeschwindigkeit: hoch -> Federsteifigleit: hoch
- Schräglaufwinkel: hoch -> Federsteifigleit: runter
Aufbaufedern Arten
- Blattfedern
- Drehstabfedern
- Schraubenfedern
- Gasfedern
- Hydropneumatische Federung
Aufbaufedern: Kategorien passiver Federn
Feststoff
- Biegung (Blattfeder)
- Torsion (Schrauben- Torsionsstabfeder)
Gas
* Konstantes Gasgewicht (Hydropneumatik)
* Konstantes Gasvolumen (Roll- Faltenbalgfeder)
Blattfeder Vorteil/Nachteil
- Federelement und Radführungselement in einem
- Trockenreibung
- Momentenstütze
Bei linerarer Kennlinie:
* Starkes Einfedern bei Beladung
* Hohe Eigenfrequenz im Leerzustand
-> Lösung: Parabelfedern
Blattfeder Trockenreibung
Problem: trockene Reibung in den Aufhängungen als auch bei mehrlagige Federn verursacht Hysterese bzw. blockiert zweitweise die Feder
Maßnahmen:
* Aufhängung in Gehängen statt in Gleitschuhen
* Kunststoff-Zwischenlagen zwischen Federblättern
* Geringe Anzahl von Federblättern durch größere Blattstärke in Federmitte
(Parabelfeder)
Blattfedern - Momentenstütze
Problem:
Radführungseigenschaften der Parabelfeder gehen aufgrund der Optimierung auf Biegung teilweise verloren: Beim Bremsen neigen Parabelfedern zum sog. S-Schlag = s-förmige Verformung
Maßnahme:
zusätzliche Momentenstütze, welche den S-Schlag und das daraus resultierende „Bremshüpfen” (= Veränderung der Gleitgeschwindigkeiten zwischen Fahrbahn und Reifen) verhindert.
Drehstabfedern Vorteil
Geringer Bauraumbedarf
Schraubenfeder - Beispiele für nichtlineare Federkennung
- Variable Windungsdurchmesser
- Variable Drahtstärke
- Variabler Windungsabstand
Kombination der Maßnahmen: Miniblockfeder
