Das Gerät und die Merkmale der Drehstabfederung des Autos

Manchmal ist es aus Auslegungsgründen bei Automobilaufhängungen unerwünscht, bekannte federelastische Elemente oder Schraubenfedern zu verwenden. Eine andere Art solcher Vorrichtungen sind Torsionsstäbe. Dies sind Federstahlstangen oder Blechpakete, die auf Torsion wirken. Ein Ende des Torsionsstabs ist am Rahmen oder an der Karosserie befestigt, und das andere ist am Querlenker festgeklemmt. Wenn das Rad bewegt wird, tritt eine Winkelverdrehung des Torsionsstabs auf.

Beginn der Anwendung auf Autos und Fortführung zum jetzigen Zeitpunkt

Es gibt keine grundsätzlichen Unterschiede im Verhalten korrekt berechneter Torsions- oder Federaufhängungen. Das Thema Torsionsstäbe in Bezug auf die Sicherstellung eines ruhigen Laufs ist seit langem bekannt, sie waren in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts in gepanzerten Fahrzeugen der Armee weit verbreitet und werden immer noch verwendet. Dort waren Layoutüberlegungen wichtig, wenn eine Vielzahl von Laufrollen von Kettenfahrzeugen mit Einzelaufhängungen versorgt werden mussten. Es gab einfach keinen Platz für klassische Federn und Federn, und die Querstangen passten erfolgreich in den unteren Teil des Rumpfes eines Panzers oder Panzerwagens, ohne den begrenzten Innenraum eines Kampffahrzeugs einzunehmen. Und das bedeutet, den durch die Aufhängung belegten Raum nicht mit zusätzlichen Massenkosten zu belasten.

Etwa zur gleichen Zeit verwendeten die französischen Autohersteller der Firma Citroen Torsionsstäbe für ihre Autos. Wir schätzen auch die positiven Erfahrungen anderer Unternehmen, Aufhängungen mit Drehstangen haben ihren Platz im Autochassis fest eingenommen. Ihre Verwendung bei vielen Modellen seit fast hundert Jahren zeigt das Fehlen grundlegender Mängel und das Vorhandensein von Vorteilen.

Konstruktion der Torsionsbaugruppe

Die Aufhängung basierte auf einem Torsionsstab - einem Stab oder Paket aus Spezialstahl, rund oder rechteckig, der einer sehr komplexen Wärmebehandlung unterzogen wurde. Dies liegt daran, dass seine Längenabmessungen immer noch durch die Parameter des Autos begrenzt sind und das Verwinden massiver Metallteile nach komplexen physikalischen Gesetzen erfolgt. Es genügt, sich vorzustellen, wie sich in diesem Fall die innen und außen liegenden Abschnitte der Stange verhalten. Und unter solchen Bedingungen muss das Metall konstanten Wechselbelastungen standhalten, keine Ermüdung ansammeln, die im Auftreten von Mikrorissen und irreversiblen Verformungen besteht, und die Abhängigkeit der elastischen Kräfte vom Verdrehwinkel über viele Betriebsjahre stabil aufrechterhalten.

Solche Eigenschaften werden bereitgestellt, einschließlich der vorläufigen Abdeckung des Torsionsstabs. Es besteht darin, dass der heiße Stab vorab in die gewünschte Richtung über die Streckgrenze des Materials hinaus verdrillt wird, wonach er abgekühlt wird. Daher sind die rechten und linken Aufhängungstorsionsstäbe mit den gleichen Abmessungen aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der unverlierbaren Winkel normalerweise nicht austauschbar.

Zur Befestigung an den Hebeln und am Rahmen sind die Torsionsstäbe mit Keil- oder anderen Kopfformen ausgestattet. Die Verdickungen sind so gewählt, dass keine Schwachstellen näher an den Stabenden entstehen. Bei radseitiger Betätigung wandelt der Querlenker die lineare Bewegung in ein Drehmoment an der Stange um. Der Torsionsstab verdreht sich und stellt eine Gegenkraft bereit.

Manchmal wird die Stange für ein Paar Räder derselben Achse gemeinsam gemacht. In diesem Fall wird es in seinem Mittelteil an der Karosserie befestigt, die Aufhängung wird noch kompakter. Einer der Nachteile entfällt, wenn lange Torsionsstäbe über die gesamte Fahrzeugbreite nebeneinander liegen und die Arme der Hebel links und rechts unterschiedlich lang ausfallen.

Verschiedene Ausführungen von Drehstabfederungen

Verdrehstangen können in allen bekannten Arten von Aufhängungen verwendet werden, sogar in Teleskop-MacPherson-Federbeinen, die maximal auf Schraubenfedern ausgerichtet sind.

Torsionsstäbe in Einzelradaufhängungen

Verschiedene Layoutoptionen sind möglich:

• vordere oder hintere Aufhängung an doppelten Querhebeln, Torsionsstäbe sind auf der Drehachse des oberen oder unteren Arms verbunden und haben eine Längsausrichtung relativ zur Fahrzeugachse;
• Hinterradaufhängung mit Längs- oder Schräglenkern, ein Paar Torsionsstäbe befindet sich quer über der Karosserie;

• Hinterradaufhängung mit einem sich drehenden halbunabhängigen Träger, an dem sich der Torsionsstab befindet, der die erforderliche Elastizität bietet und die Anforderungen an das Material des Trägers selbst verringert;
• die Vorderradaufhängung mit doppelten Längslenkern ist dank der Quertorsionsstäbe so kompakt wie möglich, bequem für den Einsatz bei Kleinstwagen;
• Drehstab-Hinterradaufhängung mit pendelnden Querlenkern und längs angeordneten elastischen Elementen.

Alle Typen sind recht kompakt, erlauben eine einfache Höhenverstellung des Körpers, teilweise sogar automatisch durch Servo-Vorverdrehung der Stangen. Wie alle anderen Arten mechanischer Aufhängungen ist der Torsionsstab mit unabhängigen Teleskopstoßdämpfern zur Schwingungsdämpfung und einer Leitschaufel ausgestattet. Die Stäbe selbst können, anders als beispielsweise Federn, keine Funktionen vereinen.

Auch Stabilisatoren arbeiten nach dem Torsionsprinzip, hier gibt es praktisch keine Alternative.

Vor- und Nachteile

Der Hauptvorteil ist die einfache Gestaltung. Die elastische Stange nimmt im Gegensatz zu einem Paar Schraubenfedern praktisch keinen Platz unter dem Boden ein. Gleichzeitig bietet es eine ähnlich ruhige Fahrt. Im Betrieb ist es möglich, die Beeinträchtigung durch Alterung und Verformung von Teilen zu erhöhen.

Der Nachteil liegt in der aufwendigen Technik zur Herstellung zuverlässiger Teile und damit im hohen Preis. Der Torsionsstab ist etwa dreimal so teuer wie eine gute Feder für ein ähnliches Auto. Und der Kauf eines Gebrauchten ist aufgrund der angesammelten Metallermüdung nicht immer gerechtfertigt.

Trotz der Kompaktheit solcher Aufhängungen ist es nicht immer bequem, lange Stangen unter dem Boden des Autos zu platzieren. Bei einem SUV ist das problemlos möglich, aber der Karosserieboden liegt so nah wie möglich an der Straße, und für die Federung gibt es nur einen Platz in den Radhäusern, wo Schraubenfedern besser geeignet sind .