Gasfeder oder Stoßdämpfer

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Johann
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Gasfeder oder Stoßdämpfer

Beitrag von Johann »

Hallo zusammen,
weil Gasfedern gelegentlich mit Stoßdämpfern verwechselt werden, habe ich hier ein wenig wikipedia bemüht:
  • Gasdruckfeder

    http://de.wikipedia.org/wiki/Gasfeder

    Eine Gasdruckfeder (auch kurz als Gasfeder bezeichnet) ist eine pneumatische Feder, die unter Hochdruck stehendes Gas zur Bereitstellung der Federkraft nutzt.

    Anwendungen

    Gasdruckfedern dienen häufig dem Gewichtsausgleich und sind beispielsweise bei Bürostühlen, als unterstützende Öffnungs- und Haltevorrichtung von Klappen in Fahrzeugen (Kofferraumklappe, Motorhaube) oder in den Gepäckklappen im Fluggastraum von Flugzeugen vorzufinden. Im Werkzeugbau ersetzen Gasdruckfedern aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte herkömmliche Druckfedern aus Stahl.

    Funktionsweise und Bauformen

    Die Gasdruckfeder ist ein hydropneumatisches Verstellelement und besteht aus Druckrohr, Kolbenstange mit Kolben sowie geeigneten Anschlüssen. Sie ist mit einem komprimierten Gas gefüllt, dessen Menge den voreingestellten Innendruck bestimmt. Der Druck wirkt auf die unterschiedlichen Kolbenquerschnittsflächen. Daraus resultiert eine Kraft in Ausschubrichtung. Diese Ausschubkraft kann innerhalb physikalischer Grenzen durch die geeignete Wahl des Fülldruckes exakt festgelegt werden.

    Gasdruckfedern bestehen immer aus einem Zylinder und einem darin frei beweglichen Kolben. Je nach Anwendungsfall sind beide Seiten des Kolbens oder nur eine mit Gas befüllt. Aufwändigere Konstruktionen können noch einen Trennkolben besitzen, der zwei mit Gas und Öl gefüllte Bereiche trennt.

    Bei der einfachsten und am häufigsten eingesetzten Bauform ist der gesamte Innenraum mit Gas - meist Stickstoff - gefüllt. Der Kolben besitzt eine kleine Öffnung, durch die das Gas durchströmen kann und deren Querschnitt das Maß der Dämpfung bestimmt. Das Bauteil enthält ferner eine kleine Menge an Öl, das der Dämpfung und Schmierung dient. Die Dichtung gegen Gasverlust befindet sich an der Führung der Kolbenstange.
  • Stoßdämpfer

    http://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9Fd%C3%A4mpfer

    Der Stoßdämpfer ist bei Fahrwerken ein sicherheitsrelevantes Bauteil, das die Schwingungen der gefederten Massen schnell abklingen lässt. Korrekt wäre die Bezeichnung "Schwingungsdämpfer", weil dieses Bauelement die Schwingungsenergie in Wärme umwandelt. Ohne diese Energieumwandlung würde die gedämpfte Schwingung zu langsam abklingen.

    Der Stoßdämpfer dient nicht dazu, durch Fahrbahnunebenheiten ins Fahrzeug eingeleitete Stöße abzufangen. Dafür ist die Federung zuständig.

    Aufbau und Funktion

    Hydraulische Stoßdämpfer

    Hydraulische Stoßdämpfer bestehen im Wesentlichen aus einem an einer Kolbenstange in einem ölbefüllten Zylinder geführten Kolben. Bei axialer Bewegung der Kolbenstange (und damit des Kolbens) gegenüber dem Zylinder muss das Öl durch enge Kanäle und Ventile im Kolben strömen. Durch den Widerstand, der dem Öl dabei entgegengebracht wird, wird das Öl erwärmt. Dadurch wird die Dämpfungswirkung aufgrund sinkender Viskosität des Öls verringert. Um den Temperaturanstieg zu begrenzen, muss der Dämpfer die Wärme an die Umgebungsluft abgeben können.

    Bei den oft verwendeten Gasdruckstoßdämpfern wirkt das unter Innendruck stehende Gas zusätzlich wie eine Feder, sodass die Wirkung der Federung unterstützt wird, was bei der Auslegung des Fahrwerkes zu berücksichtigen ist.

    Das Volumen der einsinkenden Kolbenstange muss im Dämpferrohrbehälter ausgeglichen werden. Einen reinen Öldämpfer kann es also nicht geben, denn Öl ist wie alle Flüssigkeiten inkompressibel. Ein Gaspolster aus Stickstoff wird durch einen beweglichen Kolben vom Ölvolumen getrennt. Das unter einem Druck von etwa 30 bar stehende Gaspolster übernimmt den Volumenausgleich beim Einfahren der Kolbenstange und verhindert das Verschäumen des Öles.

    Zug- und Druckstufe

    Ein direkt angelenkter hydraulischer Stoßdämpfer wird beim Ausfedern auf Zug und beim Einfedern auf Druck beansprucht. Deshalb wird die Dämpfung beim Ausfedern als Zugstufe, beim Einfedern als Druckstufe bezeichnet.

    Aus der Federkennlinie und der auf die Feder wirkenden Kraft ergibt sich der Hubweg. Die Dämpferrate multipliziert mit der Hubgeschwindigkeit ergibt die Dämpfungskraft, die dem Hub entgegen wirkt. In Fahrzeugen werden Dämpfer eingesetzt, die verschiedene Dämpferraten für Zug- und Druckstufe haben. Damit beim Überfahren einer Bodenwelle die Feder ihre Aufgabe erfüllen kann und den dabei entstehenden Stoß des Rades nach oben (in Richtung Karosserie) auffangen kann, ist die Dämpfungsrate der Druckstufe niedriger als die der Zugstufe.

    Der Grund dafür ist, dass in Druckrichtung wesentlich höhere Beschleunigungen auftreten können als in Zugrichtung, in der sie maximal der Erdanziehungskraft + Ausfederungskraft entspricht. Ein Dämpfer mit höherer Dämpfung würde die folglich schnelleren Anregungen (härteren Stöße) in Druckrichtung direkter an die Karosserie weitergeben und somit den Komfort mindern. Um dennoch die Schwingungsenergie schnell abzubauen, wird die Dämpfungsrate in Zugrichtung höher gesetzt, da hier die Folgen für den Komfort geringer sind.

    Mechanische Stoßdämpfer

    Mechanische Stoßdämpfer bestehen prinzipiell aus federbelasteten Reibflächen. Geschichtete Blattfedern bestehen aus mehreren Federblättern und stellen kombinierte Feder-/Dämpfer-Einheiten dar, die wegen ihres robusten, langlebigen und kostengünstigen Aufbaus bevorzugt in Lkw eingesetzt werden. Durch die Biegung der Feder wird der Stoß aufgefangen und in der Feder gespeichert. Die Reibung zwischen den einzelnen Federblättern dämpft die Schwingung und erzeugt Wärme. Diese Dämpfung ist jedoch nicht abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Federbewegung stattfindet, und ist deshalb im Vergleich zur geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung von hydraulischen Stoßdämpfern weniger effektiv. In der Regel werden deshalb zusammen mit Blattfedern zusätzliche hydraulische Stoßdämpfer verbaut.
Demnach handelt es sich z.B. bei den Elementen, die das Hubbett in angehobener Position halten (sollen), um Gasfedern.

Gruß Johann
Grüße aus Ladenburg als der ältesten Stadt rechts des Rheins,
Johann
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