Støtdempere

MacPherson-stag : hydraulisk støtdemper og fjærplate

Den støtdemperen er en sikkerhetsrelevante komponenter i chassiset , som gjør at vibrasjoner av den avfjærede massen til å avta raskt og demper vibrasjonene i uavfjæret masse på dekkfjæren Ved å konvertere vibrasjonsenergien til varme gjennom spesielle tiltak, genereres en betydelig dempet vibrasjon . Uten disse tiltakene ville svingningen forfalle for sakte.

Uttrykket " vibrasjonsdemper " ville være riktig , fordi det ikke er påvirkningen som påvirkes, men dens effekt. Støtdempere brukes ikke til å absorbere støt som føres inn i kjøretøyet av ujevne veibaner. Den suspensjon er ansvarlig for dette.

Betydningen av støtdempere i motorvogner

Hydraulisk støtdemper på veivarmakselen til en VW Beetle , her i en Formula Vee racingbil

Støtdemperne har til oppgave å dempe vibrasjonene i strukturen på fjærene og hjulene på dekkfjæren. Uten demping ville de strukturelle vibrasjonene i området for de naturlige frekvensene være for store, slik at både kjørekomfort og kjøresikkerhet ville bli negativt påvirket. For mye demping forverrer kjørekomforten, men forbedrer vegkontakten. Samordningen mellom kjørekomfort og kjøresikkerhet er derfor alltid et kompromiss. Spjeldets utforming i retning av spenning og kompresjon samt for små og store spjeldhastigheter sørger for at kravene til kjøredynamikk og kjørekomfort oppfylles så godt som mulig.

Påvisning av defekte støtdempere på biler

Reduserende demping kompenseres ofte ubevisst av en endring i kjøreatferd fra føreren. Det er noen tegn på forverrede støtdempere, hvorved de forekommende effektene ikke oppstår plutselig, men er forbundet med økende slitasje på spjeldet:

• Flere post-svingninger når kjøretøyet vibreres for hånd i nærheten av hjulet (enkel funksjonstest, oppførselen er spesielt tydelig i tilfelle demper som har blitt helt ubrukelige)
• Kjøretøyet svinger etter støt
• Rumlende lyder på dårlige veier i lav hastighet (30 sone)
• Ujevn dekkslitasje og økt dekkslitasje
• Fladrende styring eller flere avbrutte bremsespor etter en nødstopp på grunn av hoppende hjul
• svampete svingegang, på en bølgende vei kjører kjøretøyet utover avhengig av magnetisering av vertikale vibrasjoner

Fullstendig defekte spjeld kan også gjenkjennes ved betydelige mengder olje som slipper ut fra demperens stempelstenger. Omvendt kan riktig funksjon ikke utledes fra en helt tett støtdemper.

Fysiske prinsipper for demping

Hydrauliske dempere

I dag produseres konvensjonelle støtdempere i personbiler hovedsakelig som hydrauliske teleskopiske støtdempere i ett- og to-rørs design. Prinsippet er basert på at motstanden mot strømmen av fortrengt væske ( støtdemperolje ) avhenger av strømningshastigheten. Det er ikke lineært, men progressivt, noe som betyr at det øker med strømningshastigheten.

Friksjonsspjeld

Før utviklingen av hydrauliske støtdempere var kjøretøy utstyrt med mekanisk virkende friksjonsdempere. Ulempen er at suspensjonen er blokkert av den statiske friksjonen i tilfelle mindre stimuli . Suspensjonen reagerer dårlig.

Friksjonsdempere består av flere friksjonsskiver stablet oppå hverandre og aksialt presset mot hverandre av en fjær. Disse platene danner vekselvis to grupper som kan vri seg mot hverandre. Den ene er koblet til kabinettet, den andre til den delen hvis vibrasjon skal dempes. En slik friksjonsdemper fungerer på samme måte som en flerplatekobling .

Typer støtdempere på biler

I utgangspunktet, skilles det mellom en aksel spjeld , dvs. en vibrasjonsdemper fjær-demper-enhet ( "avstiver"), hvor fjæren og demperen er kombinert i en sammenstilling, og den MacPherson , som i sin tillegg til både hjulets langsgående - og tverrretningsledninger.

Spakstøtdemper

De vanlige roterende friksjonsdempere kalles spakdempere. Et egg. d. Lineær bevegelse som skal dempes, krever vanligvis plassering av en spak som roterer rundt midten av spjeldet.

Houdaille støtdemperen er en hydraulisk støtdemper med svingbare stempler i et oppdelt sylindrisk hus, som også roteres av en spak.

Som spakdempere nevnes imidlertid også konstruksjoner der et lineært beveget spjeld virker på en spak som roterer andre steder på understellet. En slik spak er vanligvis et ledd i hjulopphenget . Dette inkluderer også den eldre støtdemperen for vippearmen der et stempel i stempelet i sylinderen aktiveres fra utsiden via en vippearm.

• 

  Friksjonsstøtdemper med kobling

• 

  Friksjon støtdemper på veivarmen

• 

  Houdaille spak støtdempere

Lineære bevegelsesstøtdempere (teleskopiske støtdempere)

Monotube spjeld (gasstrykkdemper)

Støtdemperen med ett rør er delt inn i arbeidskammeret (oljekammeret) og mottrykkkammeret (gasskammeret). Selve spjeldarbeidet utføres i oljekammeret, dvs. dempeventilene på stempelet motvirker oljen som strømmer gjennom stempelet. Dette skaper en trykkforskjell som motvirker stempelstangen som beveger seg i forhold til beholderen med en dempekraft. Gasskammeret kompenserer for volumendringer når stempelstengene strekker seg og trekkes tilbake og på grunn av temperatursvingninger. En monorørspjeld har vanligvis et indre innvendige trykk på ca. 20–30 bar. Denne forhåndsbelastningen er nødvendig slik at oljesøylen i det øvre arbeidskammeret (kammeret over stemplet) ikke rives av under kompresjon og gassbobler dannes i oljen (fare for kavitasjon ). Dette vil ha en skadelig effekt på spjeldets kraftegenskaper. På grunn av gasstrykket er støtdemperen også en svak gasstrykkfjær .

Dobbeltrørsspjeld

I tillegg til sylinderrøret, hvor stempelet festet til stempelstangen og utstyrt med ytterligere ventildeler beveger seg aksialt, har dobbeltrørsspjeldet et ytterligere koaksialt anordnet beholderrør. Stempelet deler det indre oljekammeret i et øvre og nedre arbeidskammer. I kompresjonstrinnet trekker stempelstangen seg tilbake og en del av oljen strømmer fra det nedre arbeidskammeret gjennom stempelventilen og inn i det øvre arbeidskammeret. Oljevolumet som tilsvarer det stikkende stempelstangen presses gjennom en bunnventil plassert i den nedre enden av sylinderrøret inn i det såkalte kompensasjonsrommet mellom sylinderen og beholderrørene. En trykkdifferanse som er relevant for demping, genereres også av bunnventilen. Når stempelstangen strekker seg (rebound-trinn), overtar stempelventilen dempingen, mens oljevolumet som tilsvarer den strekkende stempelstangen strømmer stort sett uhindret tilbake gjennom bunnventilen.

Struktur og funksjon av en hydraulisk teleskopisk støtdemper

Støtdemperbevegelsesmodell

Bevegelsesmodellen til (twin-tube) støtdemperen viser hvordan oljenivået i støtdemperen stiger og faller med stempelstangens inn- og utoverbevegelse. Bevegelsen av oljenivået er veldig overdrevet. Slaget på oljenivået er større enn stempelstangens slag. Det tilsvarer verken dimensjonene til modellen eller proporsjonene i en reell bilspjeld. For bevegelse av oljenivået gjelder følgende: volumet av inntrekkende stempelstang er lik volumet av oljestigningen i den ringformede overflaten mellom rørene, dvs.

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

eller

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

Med

${\ displaystyle A_ {S}}$ = Tverrsnittsareal på stempelstangen

${\ displaystyle A_ {R}}$ = Ringformet område mellom ytre og indre rør

${\ displaystyle d}$ = Diameter på stempelstangen

${\ displaystyle D_ {a}}$ = Innvendig diameter på ytterrøret (containerrør)

${\ displaystyle D_ {i}}$ = Ytre diameter på innerrøret (sylinderrøret)

${\ displaystyle h}$ = Slag av stempelstangen

${\ displaystyle H}$ = Løft oljenivået

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

Slaget på oljenivået er bare 0,28 ganger stempelstangens slag. Bevegelsesmodellen skal også vise denne realistiske verdien. Dette kan gjøres ganske enkelt ved å endre oljenivåheisen. Ideelt sett, selvfølgelig, med ekstra justeringer av dimensjonene d, Da og Di i bevegelsesmodellen, slik at beregningen og utseendet samsvarer nøyaktig.

Oljestøtdemper med kompenserende volum (dobbelrørsspjeld)

Hydrauliske støtdempere består i hovedsak av en oljefylt sylinder og en stempelstang ført i den . Når stempelstangen (og dermed stempelet) beveger seg aksialt i forhold til sylinderen, må oljen strømme gjennom smale kanaler og ventiler i stempelet. Motstanden som oljen utsettes for i prosessen skaper trykkforskjeller som genererer dempekreftene via de aktive overflatene. Det resulterende dempingsarbeidet omdannes til oppvarming av oljen. Den viskositet og dermed dempevirkningen av oljen er også temperaturavhengig. For å begrense spjeldets temperaturøkning til et nivå som er tålelig for de involverte komponentene, må spjeldet kunne avgi tilstrekkelig varme til den omgivende luften.

Volumet på den synkende stempelstangen må utjevnes i spjeldet. Det kan ikke være et rent oljespjeld, fordi olje, som alle væsker, nesten er ukomprimerbar. Kompensasjon kan for eksempel oppnås med en gasspute laget av nitrogen eller luft under høyt trykk (~ 30 bar), som er skilt fra oljevolumet ved hjelp av et bevegelig stempel (enrørsdemper). Ved å flytte skillestempelet overtar gassputen volumkompensasjonen når stempelstangen trekkes tilbake. Gassen fungerer som en ekstra fjær, slik at effekten av suspensjonen støttes.

Rebound og komprimering

En direkte koblet hydraulisk støtdemper utsettes for spenning under tilbakesving og kompresjon under kompresjon. Det er grunnen til at dempingen under rebound blir referert til som rebound-trinnet, og under kompresjon kalles det kompresjonstrinnet.

For å forbedre "fjæringen" når man nærmer seg individuelle rampeformede hindringer, blir tilbakesprangstrinnet vanligvis gjort vanskeligere enn kompresjonstrinnet. En annen årsak til dette designet er en harmonisk struktur av rullevinkelen under raske unndrivende manøvrer.

Andre former

En spesiell type design som brukes i racing som Formel 1 er den eksterne roterende støtdemperen . En ny utvikling er luftfjærspjeldene , som er installert i både nyttekjøretøyer og personbiler. I tillegg til fjæring og demping kan du også overta nivåkontrollen. Motorsykler og sykler er også utstyrt med luftfjærspjeld, der middels luft påtar seg både fjær- og demperoppgaver.

Det forskes på utvikling av et elektromekanisk spjeldsystem for veibiler. Fordelen her er at i stedet for varme genereres primært elektrisk energi som kan brukes direkte i kjøretøyet.

Se også

• Gassfjær
• Hydropneumatikk
• Rullespjeld

litteratur

• Peter Heuslinger: Modern Mechanics in Automotive Technology , Liebentreu-Haslinger Verlag, Ulm 2002
• Peter Causemann: Støtdempere for biler , Verlag Moderne Industrie, Landsberg / Lech 2001

weblenker

Wiktionary: shock absorber  - forklaringer på betydninger, ordets opprinnelse, synonymer, oversettelser

Individuelle bevis

1. ↑ Braess / Seiffert: Handbook of Motor Vehicle Technology , 3. utgave 2003, ISBN 3-528-23114-9 .
2. ↑ Rolf Isermann (red.): Kontroll av kjøredynamikk . Modellering, førerassistansesystemer, mekatronikk. 1. utgave. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8348-0109-8 , 12,5 luftfjæringssystem.