Autoaufhängung. Gerät und Zweck

Die Autoaufhängung verbindet den tragenden Teil des Autos mit den Rädern. Tatsächlich ist dies ein Aufhängungssystem, das eine Reihe von Teilen und Baugruppen umfasst. Seine Essenz besteht darin, die Auswirkungen verschiedener Kräfte aufzunehmen, die beim Fortbewegen auf der Straße entstehen, und die Verbindung zwischen Körper und Rädern elastisch zu machen.

Aufhängungen - vorne und hinten - bilden zusammen mit dem Rahmen, den Achskörpern und den Rädern das Fahrgestell des Autos.

Eine Reihe von Fahrzeugeigenschaften werden direkt durch die Art und spezifische Auslegung der Aufhängung bestimmt. Zu den wichtigsten Parametern gehören Handhabung, Stabilität und sogar Laufruhe.

Die ungefederten Massen sind eine Reihe von Komponenten, die mit ihrem Gewicht direkt auf die Straße einwirken. Dies sind vor allem Räder und Aufhängungsteile sowie direkt damit verbundene Bremsmechanismen.

Alle anderen Komponenten und Teile, deren Gewicht über die Federung auf die Straße übertragen wird, bilden die gefederte Masse.

Das Verhältnis von gefederter und ungefederter Masse wirkt sich sehr stark auf das Fahrverhalten des Autos aus. Je kleiner die Masse der ungefederten Komponenten im Verhältnis zu den gefederten ist, desto besser sind das Handling und die Laufruhe. In gewissem Maße verbessert dies auch die Dynamik des Autos.

Zu viel ungefederte Masse kann zu erhöhter Aufhängungsträgheit führen. In diesem Fall könnte das Fahren auf einer welligen Straße die Hinterachse beschädigen und zu einem schweren Unfall führen.

Fast alle Aufhängungskomponenten beziehen sich auf das ungefederte Gewicht des Fahrzeugs. Es ist daher verständlich, dass Ingenieure das Gewicht der Aufhängung auf die eine oder andere Weise reduzieren möchten. Zu diesem Zweck versuchen Konstrukteure, die Abmessungen der Teile zu reduzieren oder leichtere Legierungen anstelle von Stahl zu verwenden. Jedes gewonnene Kilogramm verbessert nach und nach die Laufeigenschaften des Autos. Der gleiche Effekt kann durch Erhöhen der gefederten Masse erzielt werden, aber dafür müssen Sie ein sehr erhebliches Gewicht hinzufügen. Bei Pkw beträgt das Verhältnis etwa 15:1. Außerdem verschlechtert eine Erhöhung der Gesamtmasse die Beschleunigungsdynamik.

Was den Komfort angeht

Ein fahrendes Fahrzeug vibriert ständig. Dabei können relativ niederfrequente und hochfrequente Schwingungen unterschieden werden.

Unter dem Gesichtspunkt des Komforts sollte die Anzahl der Körperschwingungen pro Minute im Bereich von 60 bis 120 liegen.

Darüber hinaus erfahren die ungefederten Massen aufgrund der Verwendung von Reifen und anderen elastischen Komponenten Schwingungen mit höherer Frequenz - etwa 600 pro Minute. Das Design der Aufhängung sollte solche Vibrationen auf ein Minimum reduzieren, damit sie in der Kabine nicht zu spüren sind.

Und natürlich sind beim Fahren Stöße und Erschütterungen unvermeidlich, deren Intensität von der Beschaffenheit der Fahrbahnoberfläche abhängt. Erschütterungen durch Fahrbahnunebenheiten wirksam entgegenzuwirken, ist eine der wichtigen Aufgaben der Federung.

In Bezug auf die Handhabbarkeit

Das Fahrzeug muss eine vorgegebene Bewegungsrichtung beibehalten und diese gleichzeitig auf Wunsch des Fahrers leicht ändern. Eine der Funktionen der Aufhängung besteht darin, für eine ausreichende Stabilisierung der gelenkten Räder zu sorgen, damit sich das Auto ungeachtet zufälliger Unebenheiten, die aufgrund von Straßenoberflächenfehlern auftreten, weiterhin in einer geraden Linie bewegt.

Bei guter Stabilisierung kehren die gelenkten Räder mit wenig oder ohne Eingriff des Fahrers in eine neutrale Position zurück, und das Auto bewegt sich auf einer geraden Linie, selbst wenn das Lenkrad nicht gehalten wird.

Wie sich die Räder zur Straße und zur Karosserie bewegen, wird maßgeblich von der Kinematik der Aufhängung bestimmt.

In Sachen Sicherheit

Die Aufhängung muss den Reifen optimalen Halt auf der Fahrbahn bieten, damit die Aufstandsfläche während der Fahrt konstant bleibt. Dynamische Änderungen der Einstellungen (Ausrichtung usw.) sowie der Fahrwerksgeometrie sollten minimal sein. Dies gilt insbesondere beim Überfahren von Fahrbahnunebenheiten und Kurvenfahrten. Die Konstruktion muss Elemente enthalten, die das Wanken reduzieren und die Wahrscheinlichkeit des Schleuderns und Umkippens der Maschine minimieren, mit anderen Worten, eine ausreichende Stabilität bieten.

Eine Fahrzeugaufhängung besteht in der Regel aus Führungsmechanismen, elastischen Bauteilen, einem Schwingungsdämpfer, einem Stabilisator sowie Befestigungs-, Regel- und Steuereinrichtungen.

Führungsmechanismen 

Zunächst einmal sind dies verschiedene Hebel, über die Sie mehr erfahren können, sowie alle Arten von Traktion, Zahnstangen, Verlängerungen. Es hängt von ihnen ab, wie und in welchen Grenzen es möglich ist, die Räder entlang verschiedener Achsen und in verschiedenen Ebenen zu bewegen. Außerdem übertragen sie Traktions- und Bremskräfte sowie seitliche Einflüsse, beispielsweise während einer Kurve.

Abhängig von der Art der verwendeten Führungsmechanismen können alle Aufhängungen in zwei große Klassen eingeteilt werden - abhängig und unabhängig.

Bei der abhängigen sind beide Räder einer Achse über eine Brücke (Querträger) starr miteinander verbunden. In diesem Fall bewirkt die Verschiebung eines der Räder, beispielsweise beim Durchfahren einer Grube, eine ähnliche Verschiebung des anderen.



Bei einer Einzelradaufhängung gibt es keine solche starre Verbindung, sodass vertikale Verschiebungen oder Neigungen eines Rades praktisch keine Auswirkungen auf andere haben.



Beide Klassen haben ihre Vor- und Nachteile, die den Umfang ihrer Anwendung bestimmen. Wie bei Pkw zeigte sich hier ein klarer Vorteil auf Seiten der Einzelradaufhängungen. Obwohl die Hinterachse in vielen Fällen immer noch abhängig eingebaut ist, findet man gelegentlich auch ein halbunabhängiges Torsionshebelsystem.

An der Vorderachse ist die abhängige Aufhängung aufgrund ihrer hohen Festigkeit und einfachen Konstruktion bei Lastkraftwagen, Bussen und einigen SUVs immer noch relevant.

Dem Vergleich von abhängigen und unabhängigen Systemen ist gewidmet.

Das Design kann eine andere Anzahl von Hebeln umfassen und sie können auf unterschiedliche Weise angeordnet sein. Nach diesen Merkmalen kann man Einhebel-, Zweihebel- und Mehrlenkeraufhängungen mit Längs-, Quer- oder Schräganordnung unterscheiden.

Elastische Elemente 

Dazu gehören Federn, Torsionsstäbe, verschiedene Arten von Federn sowie Gummi-Metall-Scharniere (Silentblöcke), dank denen die Hebel und Federn beweglich sind. Elastische Elemente nehmen Stöße beim Auftreffen auf Fahrbahnunebenheiten auf und dämpfen deren Auswirkungen auf die Karosserie, den Verbrennungsmotor und andere Komponenten und Systeme des Autos erheblich. Und natürlich erhöhen sie den Komfort in der Kabine.

Am häufigsten werden bei der Konstruktion einer Einzelradaufhängung zylindrische Schraubenfedern verwendet, die mit einer speziellen Technologie aus speziellem Federstahl hergestellt werden. Solche elastischen Elemente sind zuverlässig, benötigen keine Wartung und ermöglichen Ihnen gleichzeitig die beste Glätte. Bei Personenkraftwagen haben Federn die Federn fast vollständig ersetzt.



Die Figur zeigt eine schematische Anordnung einer Federaufhängung mit zwei Querlenkern.

In der Luftfederung werden Luftfedern als elastisches Element verwendet. Durch Ändern des Gasdrucks im Zylinder in dieser Ausführungsform ist es möglich, die Steifigkeit des Systems sowie den Betrag der Bodenfreiheit schnell einzustellen. Die automatische Anpassung wird durch ein System von Sensoren und einer elektronischen Steuereinheit erreicht. Die Kosten für ein solches Gerät sind jedoch sehr hoch und werden nur in Elite-Autos eingebaut. Darüber hinaus ist die adaptive Luftfederung sehr schwierig und teuer zu reparieren und gleichzeitig auf schlechten Straßen ziemlich anfällig.



Stoßdämpfer 

Er erfüllt seine Rolle. Es wurde entwickelt, um Schwingungen zu dämpfen, die durch die Verwendung elastischer Komponenten entstehen, sowie Resonanzphänomene. In Ermangelung eines Stoßdämpfers verringern Vibrationen in der vertikalen und horizontalen Ebene die Steuerbarkeit erheblich und können in einigen Fällen zu einem Notfall führen. 

Sehr oft wird der Dämpfer mit elastischen Elementen zu einem Gerät kombiniert - das sofort eine Reihe von Funktionen ausführt.

Stabilisator 

Dieses Teil wird sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse verbaut. Es wurde entwickelt, um das seitliche Wanken bei Kurvenfahrten zu reduzieren und die Wahrscheinlichkeit des Umkippens der Maschine zu verringern.



Sie können mehr über die Vorrichtung und das Funktionsprinzip des Stabilisators erfahren.

Befestigungen 

Um Aufhängungsteile mit dem Rahmen und untereinander zu verbinden, werden drei Arten der Befestigung verwendet – verschraubt, mit und durch elastische Komponenten (Gummi-Metall-Scharniere und Buchsen). Letztere erfüllen neben ihrer Hauptaufgabe auch die Reduzierung des Geräuschpegels, indem sie Schwingungen in einem bestimmten Frequenzspektrum absorbieren.

Typischerweise sieht die Konstruktion auch Begrenzer für den Weg der Hebel vor. Wenn das Fahrzeug eine erhebliche Unebenheit passiert, absorbiert der Gummipuffer den Aufprall, bevor der Stoßdämpfer seine obere oder untere Grenze erreicht. Somit wird ein vorzeitiger Ausfall des Stoßdämpfers, seiner oberen Halterung und des unteren Silentblocks verhindert.

Das Thema ist zu umfassend, um alle seine Aspekte in einem Artikel abzudecken. Darüber hinaus arbeiten Konstrukteure ständig daran, bestehende Geräte zu verbessern und neue zu entwickeln. Die vielversprechendste Richtung sind Systeme mit automatischer Anpassung an bestimmte Straßenverhältnisse. Zusätzlich zu den bereits erwähnten Luftfedern kommen beispielsweise einstellbare Stabilisatoren zum Einsatz, die in der Lage sind, ihre Steifigkeit entsprechend einem Signal der ECU zu ändern.



In einer Reihe von Autos sind einstellbare Stoßdämpfer eingebaut, die die Steifigkeit der Aufhängung aufgrund der Betätigung eines Magnetventils verändern.

In einer hydropneumatischen Federung spielen Kugeln die Rolle elastischer Komponenten, von denen getrennte isolierte Abschnitte mit Gas und Flüssigkeit gefüllt sind. Beim Hydractive-System ist die Hydropneumatikkugel Teil des Federbeins.



All diese Optionen sind jedoch teuer, sodass sich die meisten Autofahrer heute mit den besten MacPherson- und Federsystemen mit zwei Querlenkern begnügen müssen.

Niemand ist vor Problemen auf unseren Straßen sicher, daher ist es nicht überflüssig, sich mit den Anzeichen möglicher Probleme vertraut zu machen. Und unbedingt lesen.