Stødabsorberende

MacPherson fjederben : hydraulisk støddæmper og fjederplade

Støddæmperen er en sikkerhedsrelevant komponent i chassis , som gør det muligt for vibrationer i den affjedrede masse hurtigt at aftage og dæmper vibrationer af den ikke- affjedrede masse på dækfjederen. Ved at omdanne vibrationsenergien til varme gennem særlige foranstaltninger, genereres en betydeligt dæmpet vibration . Uden disse foranstaltninger ville svingningen forfalde for langsomt.

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

Betydningen af støddæmpere i motorkøretøjer

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

Støddæmpernes opgave er at dæmpe strukturens vibrationer på affjedringsfjedrene og hjulets vibrationer på dækfjederen. Uden dæmpning ville de strukturelle vibrationer i rækkevidden af de naturlige frekvenser være for store, så både kørekomfort og køresikkerhed ville blive påvirket negativt. For meget dæmpning forringer kørekomforten, men forbedrer vejkontakten. Koordinationen mellem kørekomfort og køresikkerhed er derfor altid et kompromis. Spjældets design i træk- og skubberetninger samt til små og høje spjældhastigheder sikrer, at kravene til køredynamik og kørekomfort opfyldes så godt som muligt.

Registrering af defekte støddæmpere på biler

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

Flere efter-svingninger, når bilen vibreres i hånden i nærheden af rattet (enkel funktionstest, adfærden er særlig tydelig i tilfælde af spjæld, der er blevet fuldstændig ubrugelige)
Køretøjet svinger efter stød
Rumlende lyde på dårlige veje ved lav hastighed (30 zone)
Ujævnt dækslitage og øget dækslid
Flagrende styring eller flere afbrudte bremsespor efter et nødstop på grund af springende hjul
svampet svingadfærd, på en bølgende vej driver køretøjet udad afhængigt af excitation af de lodrette vibrationer

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

Fysiske principper for dæmpning

Hydrauliske spjæld

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

Friktionsdæmper

Før udviklingen af hydrauliske støddæmpere var køretøjer udstyret med mekanisk virkende friktionsdæmpere. Ulempen er, at suspensionen blokeres 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 af en fjeder. Disse diske skifter skiftevis to grupper, der kan sno sig mod hinanden. Den ene er forbundet til chassiset, den anden til den del, hvis vibrationer skal dæmpes. Sådan et friktionsspjæld fungerer på samme måde som en flerpladekobling .

Typer af støddæmpere på biler

Grundlæggende skelnes der mellem en akseldæmper , dvs. et vibrationsspjæld installeret på egen hånd, en fjederspjældsenhed ("stiver"), hvor fjederen og spjældet er kombineret til en samling, og MacPherson-stiveren , som i tilføjelse til både hjulet på langs - og tværgående ledninger.

Håndtag støddæmper

De sædvanlige roterende friktionsstøddæmpere kaldes håndtagstøddæmpere. Et æg. d. Som regel kræver den lineære bevægelse, der skal dæmpes, mellemlægning 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 roteres af et håndtag.

Som støddæmpere til håndtag nævnes imidlertid også konstruktioner, hvor et lineært bevægeligt spjæld virker på en håndtag, der roterer andre steder på chassiset. En sådan håndtag er normalt et led i hjulophænget . Dette inkluderer også den ældre vippearmstøddæmper , hvor et frem- og tilbagegående stempel i cylinderen aktiveres udefra via et vippearm.

Friktionsstøddæmper med kobling
Friktionsstøddæmper på krumtaparmen
Houdaille håndtag støddæmpere

Lineære bevægelsesstøddæmpere (teleskopiske støddæmpere)

Monotube spjæld (gastryk spjæld)

Enkeltrørs støddæmperen er opdelt i arbejdskammeret (oliekammer) og modtrykskammeret (gaskammer). Selve spjældarbejdet udføres i oliekammeret, dvs. dæmpningsventilerne på stemplet modsætter sig olien, der strømmer gennem stemplet. Dette skaber en trykforskel, der modstår stempelstangen, der bevæger sig i forhold til beholderen med en dæmpningskraft. Gaskammeret kompenserer for ændringer i volumen, når stempelstængerne strækker sig og trækker sig tilbage og på grund af temperatursvingninger. Et enkelt rørspjæld har normalt et indre indre tryk på ca. 20-30 bar. Denne forspænding er påkrævet, så oliesøjlen i det øvre arbejdskammer (kammer over stemplet) ikke rives af under kompression, og der dannes gasbobler i olien (risiko for kavitation ). Dette ville have en skadelig effekt på spjældets kraftegenskaber. På grund af gastrykket er støddæmperen også en svag gastrykfjeder .

Dæmper med to rør

Ud over cylinderrøret, hvor stemplet, der er fastgjort til stempelstangen og udstyret med yderligere ventildele, bevæger sig aksialt, har dobbeltrørs spjældet et yderligere koaksialt anbragt beholderrør. Stemplet deler det indre oliekammer i et øvre og nedre arbejdskammer. I kompressionstrinnet trækker stempelstangen sig tilbage, og en del af olien strømmer fra det nedre arbejdskammer gennem stempelventilen ind i det øvre arbejdskammer. Oliemængden, der svarer til den stødende stempelstang, presses gennem en bundventil placeret i cylinderrørets nedre ende 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 oliemængden, der svarer til den forlængende stempelstang, flyder stort set uhindret tilbage gennem bundventilen.

Opbygning og funktion af en hydraulisk teleskopisk støddæmper

Støddæmper bevægelse model

Bevægelsesmodellen for (dobbeltrør) støddæmperen viser, hvordan oliestanden i støddæmperen stiger og falder med stempelstangens indadgående og udadgående bevægelse. Olieniveauets bevægelse er vist stærkt overdrevet. Slaget for oliestanden er større end stempelstangens slag. Det svarer hverken til modelens dimensioner eller til proportionerne i en rigtig bildæmper. For bevægelsen af oliestanden gælder følgende: volumen af den tilbagetrækningsstempelstang er lig med oliestigningens volumen i den ringformede overflade mellem rørene, dvs.

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

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

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

eller

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

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

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

med

A_{S}

{\ displaystyle A_ {S}}

SOM}

= Stempelstangens tværsnitsareal

A_{R}

{\ displaystyle A_ {R}}

A_ {R}

= Ringformet område mellem ydre og indre rør

d

{\ displaystyle d}

d

= Stempelstangens diameter

D_{a}

{\ displaystyle D_ {a}}

Der}

= Indvendig diameter på det ydre rør (containerrør)

D_{i}

{\ displaystyle D_ {i}}

D_ {i}

= Yderdiameter på det indre rør (cylinderrør)

H

{\ displaystyle h}

H

= Slag på stempelstangen

H

{\ displaystyle H}

H

= Løft af oliestand

Med reelle spjælddimensioner (d = 11: Da = 36; Di = 29,4) er resultatet $H=h\cdot 0{,}28$ ${\ displaystyle H = h \ cdot 0 {,} 28}$ ${\ displaystyle H = h \ cdot 0 {,} 28}$

Oliestandsslaget er kun 0,28 gange stempelstangens slag. Bevægelsesmodellen skal også vise denne realistiske værdi. Dette kan gøres ganske enkelt ved at ændre oliestanden. Ideelt set naturligvis med yderligere justeringer af dimensionerne d, Da og Di i bevægelsesmodellen, så beregning og udseende matcher nøjagtigt.

Oliestøddæmper med kompenserende volumen (dobbeltrørs spjæld)

Hydrauliske støddæmpere består hovedsageligt 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. Viskositeten og dermed oliens dæmpningseffekt er også temperaturafhængig. For at begrænse spjældets temperaturstigning til et niveau, der er acceptabelt for de involverede komponenter, skal spjældet kunne afgive tilstrækkelig varme til den omgivende luft.

Mængden af den synkende stempelstang skal være afbalanceret i spjældet. Der kan ikke være et rent oliedæmper, fordi olie, som alle væsker, er næsten ukomprimerbar. Kompensation kan opnås ved hjælp af en gaspude fremstillet af nitrogen eller luft under højt tryk (~ 30 bar), som adskilles fra oliemængden af et bevægeligt stempel (enkeltrørs spjæld). Ved at flytte separationsstemplet overtager gaspuden volumenkompensationen, når stempelstangen trækkes tilbage. Gassen fungerer som en ekstra fjeder, så suspensionens virkning understøttes.

Rebound og kompression

En direkte forbundet hydraulisk støddæmper udsættes for spændinger under rebound og kompression under kompression. Derfor omtales dæmpningen under rebound som rebound -stadiet og under komprimering som komprimeringstrinnet.

For at forbedre "fjederen", når man nærmer sig individuelle rampeformede forhindringer, gør rebound-stadiet normalt hårdere end kompressionsstadiet. ^[1] En anden grund til dette design er en harmonisk struktur af rullevinklen under hurtige undvigelsesmanøvrer.

Andre former

En særlig form for design, der bruges i racerløb som f.eks. Formel 1, er den eksterne roterende støddæmper . En ny udvikling er luftfjederspjældene , der er installeret i både erhvervskøretøjer og personbiler. ^{[2] Ud} over affjedring og dæmpning kan du også påtage dig niveaukontrollen. Motorcykler og cykler er også udstyret med luftfjederspjæld, hvor mellemluften påtager sig både fjeder- og spjældopgaver.

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

Se også

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

Commons : Vibration Dampers - Samling af billeder, videoer og lydfiler

Wiktionary: støddæmpere - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser

Individuelle beviser

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

[1] Braess / Seiffert: Handbook of Motor Vehicle Technology , 3. udgave 2003, ISBN 3-528-23114-9 .

[2] Rolf Isermann (red.): Køredynamikstyring . Modellering, førerassistentsystemer, mekatronik. 1. udgave. Friedr. Vieweg & Sohn Verlag, GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2006, ISBN 978-3-8348-0109-8 , 12,5 luftfjeders dæmpningssystem.

[1]

[2] Ud