Automotive Federungssysteme: Stoßdämpfer, Luftfederung und Analyse von Schlüsselkomponenten

Automotive Suspension Systems: Stoßdämpfer, Luftfederung und Analyse der Schlüsselkomponenten

   Fahrzeugaufhängungssysteme sind das Herzstück der Fahrzeugsicherheit, des Komforts und der Manövrierfähigkeit, wobei Stoßdämpfer, Luftfederung und zugehörige Komponenten eine entscheidende Rolle spielen. Das Verständnis ihrer Funktionsweise und ihrer Aufgaben ist von weitreichender Bedeutung, um die Fahrzeugleistung und das Fahrerlebnis zu gewährleisten.

Stoßdämpfer: Hüter einer ruhigen Fahrt

   Der Stoßdämpfer ist die gebräuchlichste und unverzichtbarste Komponente eines Aufhängungssystems. Seine Hauptfunktion ist die Dämpfung der Schwingungen der Federn. Wenn das Fahrzeug auf unebenen Oberflächen gefahren wird, hüpfen die Räder auf und ab und die Federn werden zusammengedrückt und gedehnt. Ohne Stoßdämpfer schwingen die Federn weiter, wodurch sich die Karosserie ruckartig bewegt und instabil wird oder sogar außer Kontrolle gerät. Stoßdämpfer, die in Automobilen weit verbreitet sind, sollen die Abschwächung von Vibrationen in Rahmen und Karosserie beschleunigen, um die Laufruhe des Fahrzeugs zu verbessern.

Funktionsprinzip:

   Die meisten Stoßdämpfer sind hydraulische Dämpfer. Sie bestehen in der Regel aus einem Kolben, Öl und Ventilen im Inneren. Wenn sich das Rad auf und ab bewegt, bewegt sich der Kolben im Zylinder und zwingt das Öl durch kleine Löcher und Ventile. Aufgrund der Viskosität des Öls und des Widerstands der Löcher wird die Bewegung des Kolbens behindert, wodurch die Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt und abgeleitet wird, wodurch die übermäßige Schwingung der Feder wirksam unterdrückt wird. Je nach innerer Struktur und Art der Steuerung des Ölflusses kann der Stoßdämpfer weiter in verschiedene Typen unterteilt werden, z. B. Einzel- und Doppelzylinder, Öl- und Gasgemisch.

Weit verbreitet in Automobilaufhängungssystemen ist der Patronenstoßdämpfer, der Stoßdämpfer im Druck- und Ausdehnungshub kann eine Rolle bei der Stoßdämpfung spielen, daher wird er auch als Zwei-Wege-Stoßdämpfer bezeichnet. Zylindrische Stoßdämpfer können in Einzel- und Doppelzylinder-Stoßdämpfer sowie in die Verwendung eines neuen Stoßdämpfertyps unterteilt werden, der aufblasbare Stoßdämpfer und widerstandsverstellbare Stoßdämpfer umfasst.

Einzylindertyp

   Im Vergleich zum Doppelzylindertyp ist die Struktur des Einzylinderstoßdämpfers einfach, wodurch ein SatzVentilsystemreduziert wird. Er ist mit einem Schwimmkolben im unteren Teil des Zylinders ausgestattet (das sogenannte Schwimmen, d. h. keine Kolbenstange zur Steuerung seiner Bewegung), wobei unterhalb des Schwimmkolbens eine geschlossene Gaskammer gebildet wird, die mit Hochdruckstickstoff gefüllt ist. Oben erwähnt als Folge des Ein- und Ausfahrens der Kolbenstange in das Öl, das durch Änderungen der Flüssigkeitsspiegelhöhe verursacht wird, durch den Schwimmkolben, der schwimmt, um sich automatisch anzupassen. Neben den beiden oben genannten Stoßdämpfertypen gibt es auch den widerstandsverstellbaren Stoßdämpfer. Er kann extern betätigt werden, um die Größe der Drosselöffnung zu ändern. Neuere Autos verfügen serienmäßig über elektronisch gesteuerte Stoßdämpfer, die den Fahrzustand durch Sensoren erfassen und die optimale Dämpfungskraft durch einen Computer berechnen, so dass der Dämpfkraftverstellmechanismus am Stoßdämpfer automatisch arbeitet.

Doppelzylindertyp

   Das bedeutet, dass der Stoßdämpfer zwei Zylinder hat, einen innen und einen außen, und der Kolben sich im inneren Zylinder bewegt. Aufgrund des Ein- und Ausfahrens der Kolbenstange nimmt das Ölvolumen im inneren Zylinder zu und schrumpft, daher ist es notwendig, das Gleichgewicht des Öls im inneren Zylinder aufrechtzuerhalten, indem es mit dem äußeren Zylinder ausgetauscht wird. Daher sollte es vier Ventile im Doppelzylinder-Stoßdämpfer geben, d. h. zusätzlich zu den beiden Drosselventilen am oben genannten Kolben gibt es auch Zirkulationsventile und Ausgleichsventile, die zwischen den inneren und äußeren Zylindern installiert sind, um die Austauschfunktion zu vervollständigen.

Hydraulisch

   Hydraulische Stoßdämpfer werden in Automobilaufhängungssystemen weit verbreitet eingesetzt. Das Prinzip ist, dass sich der Rahmen und die Achse relativ zueinander bewegen und sich der Kolben im Stoßdämpferzylinder hin und her bewegt, wobei die Stoßdämpfergehäuseflüssigkeit wiederholt aus dem Innenraum durch einige enge Öffnungen in einen anderen Hohlraum gelangt. Zu diesem Zeitpunkt bildet die Reibung zwischen der Flüssigkeit und der Innenwand sowie die innere Reibung der Flüssigkeitsmoleküle eine Dämpfungskraft auf die Vibration.

Aufblasbar

   Der aufblasbare Stoßdämpfer ist eine neue Art von Stoßdämpfer, der seit den 60er Jahren entwickelt wurde. Seine Struktur zeichnet sich durch einen Schwimmkolben im unteren Teil des Zylinders aus, und eine geschlossene Gaskammer, die an einem Ende des Schwimmkolbens und des Zylinders gebildet wird, ist mit Hochdruckstickstoff gefüllt. Im Schwimmkolben ist eine O-Ring-Dichtung mit großem Querschnitt angebracht, die Öl und Gas vollständig trennt. Der Arbeitskolben ist mit einem Kompressionsventil und einem Ausdehnungsventil ausgestattet, die die Querschnittsfläche des Kanals mit der Größe seiner Bewegungsgeschwindigkeit verändern. Wenn das Rad auf und ab springt, führt der Arbeitskolben des Stoßdämpfers eine Hin- und Herbewegung im Öl aus, so dass der Arbeitskolben der oberen Kammer und der unteren Kammer des Öldruckunterschieds zwischen dem Drucköl vom Kompressionsventil und dem Ausdehnungsventil weg und hin und her gedrückt wird. Da das Ventil eine größere Dämpfungskraft auf das Drucköl ausübt, wird die Vibration gedämpft.

Produktverwendung: Um die Dämpfung der Vibrationen von Rahmen und Karosserie zu beschleunigen, um den Komfort des Autos während der Fahrt zu verbessern, werden Stoßdämpfer im Aufhängungssystem der meisten Autos eingebaut.

Das Stoßdämpfersystem eines Automobils besteht aus Federn und Stoßdämpfern. Stoßdämpfer werden nicht verwendet, um das Gewicht der Karosserie zu tragen, sondern um den Stoß des Rückpralls der Feder zu dämpfen und die Energie des Straßeneinflusses zu absorbieren. Die Feder wirkt als Stoßdämpfer und verwandelt einen "großen Energieaufprall" in einen "kleinen Energie-Mehrfachaufprall", während der Stoßdämpfer den "kleinen Energie-Mehrfachaufprall" allmählich reduziert. Der Zweck von Stoßdämpfern ist es, das Hüpfen zu dämpfen, das auftritt, wenn das Auto auf schlechten Straßenbedingungen gefahren wird. Ohne Stoßdämpfer ist es unmöglich, den Rückprall der Federn zu kontrollieren, und das Auto hüpft stark, wenn es auf unebene Fahrbahnoberflächen trifft, sowie den Grip und die Traktion der Reifen in Kurven verliert, da die Federn auf und ab schwingen.

Wichtigkeit:

Verbessert den Fahrkomfort: Reduziert Unebenheiten und sorgt für eine ruhige und komfortable Fahrt.

Verbessert die Fahrstabilität: Hält den konstanten Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahnoberfläche aufrecht und verbessert den Grip und das Lenkverhalten.

Verlängert die Lebensdauer der Reifen: Reduziert den anormalen Reifenverschleiß, der durch Überspringen verursacht wird.

Gewährleistet die Fahrsicherheit: Vermeidet Kontrollverlust durch übermäßige Vibrationen bei hohen Geschwindigkeiten oder beim Notbremsen.

Luftfederung: Intelligent einstellbarer Komfort

   Die Luftfederung ist ein fortschrittlicheres Aufhängungssystem, das Luftfedern anstelle von herkömmlichen Schraubenfedern oder Blattfedern verwendet. Mit einem Luftkompressor, einem Luftbehälter, einer Steuereinheit und einer Reihe von Sensoren kann das Luftfederungssystem die Karosserhöhen und die Federungssteifigkeit in Echtzeit anpassen.

Wie es funktioniert:

    Im Kern eines Luftfederungssystems befindet sich die Luftfeder, ein abgedichteter Gummibalg, der mit Druckluft gefüllt ist. Durch Erhöhen oder Verringern der Luftmenge im Airbag kann die Steifigkeit (Härte) der Feder und die Höhe des Fahrzeugs verändert werden.

Höhenverstellung: Wenn das Fahrzeug angehoben werden muss, pumpt der Luftkompressor Luft in den Airbag; wenn es abgesenkt werden muss, wird die Luft aus dem Airbag abgelassen. Dadurch kann sich das Fahrzeug an unterschiedliche Straßenbedingungen anpassen (z. B. angehoben beim Überfahren von Unebenheiten, abgesenkt bei hohen Geschwindigkeiten, um den Windwiderstand zu verringern).

Steifigkeitsanpassung: Durch Ändern des Luftdrucks in den Airbags kann die Steifigkeit der Federung eingestellt werden. Im Komfortmodus führt ein niedrigerer Luftdruck zu einer weicheren Federung; im Sportmodus führt ein höherer Luftdruck zu einer steiferen Federung.

Auto-Balance: Sensoren überwachen die Karosseriehaltung und -belastung in Echtzeit, und die Steuereinheit passt den Druck der einzelnen Luftfedern automatisch an die Daten an, um die Karosserie waagerecht zu halten.

Wichtigkeit:

Ausgezeichneter Fahrkomfort: Absorbiert Straßeneinflüsse effektiv und bietet eine "fliegende Teppichfahrt".

Starke Anpassungsfähigkeit: Karosseriehöhe und Federungssteifigkeit und -weichheit können je nach Straßenbedingungen, Fahrzeuggeschwindigkeit und Beladung automatisch oder manuell eingestellt werden, wodurch die Passierbarkeit und Stabilität verbessert werden.

Verbesserte Tragfähigkeit: Unter schweren Lasten kann die Luftfederung die Karosserie besser unterstützen und die Fahrzeuglage beibehalten.

Besseres NVH-Verhalten: Hilft, Fahrzeuggeräusche, Vibrationen und Laufruhe zu reduzieren.

Schlüsselkomponenten von Aufhängungssystemen

Zusätzlich zu Stoßdämpfern und Luftfedern besteht ein komplettes Aufhängungssystem aus einer Reihe wichtiger Komponenten, die zusammenarbeiten, um den effizienten Betrieb des Aufhängungssystems zu gewährleisten:

Querlenker: Verbindet das Rad mit dem Rahmen und ist eine Schlüsselkomponente bei der Übertragung des Drehmoments und der Positionierung des Rades in Bewegung.

Kugelgelenk: Verbindet den Querlenker mit dem Achsschenkel und ermöglicht es dem Rad, sich frei in verschiedene Richtungen zu drehen.

Buchsen: Sie bestehen in der Regel aus Gummi oder Polyurethan und werden zwischen den Verbindungsteilen angebracht, um Vibrationen zu absorbieren, Geräusche zu reduzieren und einen gewissen Bewegungsspielraum zu ermöglichen.

Stabilisator/Stabilisatorstange: Verbindet die linken und rechten Räder, um die Karosserierolle in Kurven zu begrenzen und die Stabilität und das Handling zu verbessern.

Achsschenkel: Verbindet die Räder, Lager, Bremsen und Aufhängungskomponenten und ist eine Schlüsselkomponente beim Lenken der Räder und beim Tragen der Last.

Schraubenfeder: Ein traditionelles elastisches Element, das in Verbindung mit Stoßdämpfern verwendet wird, um das Gewicht der Karosserie zu tragen und Straßeneinflüsse zu absorbieren.

Zusammenfassung

    Stoßdämpfer, Luftfederung und verwandte Komponenten bilden zusammen die "Knochen und Muskeln" des Autos, und ihr Funktionsprinzip und ihre Rolle wirken sich direkt auf die Fahrqualität, Sicherheit und Zuverlässigkeit des Fahrzeugs aus. Da sich die Automobiltechnologie ständig weiterentwickelt, werden Aufhängungssysteme intelligenter und vielseitiger, um den wachsenden Ansprüchen der Verbraucher an ein besseres Fahrerlebnis gerecht zu werden. Das Verständnis dieser Kerntechnologien hilft den Verbrauchern, ihre Autos besser auszuwählen und zu warten und eine sicherere und komfortablere Fahrt zu genießen.