Schwarze Magie entmystifizieren: Wie Stoßdämpfer funktionieren

Stoßdämpfer haben nicht viel Glamour, aber sie haben einen großen Einfluss auf das Fahrverhalten Ihres Fahrzeugs. Hier ist ein Blick in die magischen Röhren, die sich unter Ihrem Fahrzeug befinden.

Stoßdämpfer sind eines der wichtigsten Teile Ihres Fahrzeugs.Sie sind die einzige Komponente, die wirklich ausschlaggebend dafür ist, ob Ihr LKW mit einer Kiste voller Kies stabil steht, ob Ihr SUV eine unbefestigte Straße hinunterfahren kann, ohne Sie in den Wald zu schleudern, ob Ihre Familienlimousine nicht auf der Autobahn hin und her rutscht, oder Ihr Sportwagen wechselt nicht durch eine Bodenwelle in der Kurve.

Diese Teile können wie Zauberei wirken, Schläuche, die sich unter Ihrem Fahrzeug verstecken, bis sie undicht werden. Dann ersetzt man sie durch die billigsten und fährt so lange, bis sie wieder undicht werden.

Hier erfahren Sie, wie Stoßdämpfer funktionieren, warum sie für das Fahrverhalten Ihres Fahrzeugs so wichtig sind und welche Unterschiede zwischen den verschiedenen Typen bestehen. Oh, und wenn Sie auf zwei statt auf vier Rädern unterwegs sind, sind die Grundfunktionen der Stoßdämpfer dieselben.

Zunächst einige Varianten.

Die meisten modernen Fahrzeuge verwenden sogenannte MacPherson-Federbeine in der Vorderradaufhängung, manchmal an allen vier Ecken. Sie haben einen anderen Namen, aber es handelt sich lediglich um Stoßdämpfer mit mehr Schritten.

Diese vom damaligen Chevrolet-Ingenieur Earle MacPherson entworfenen Stoßdämpfer sind Stoßdämpfer mit einem stärkeren Rahmen. Dadurch können sie einen Teil der Arbeit der Querlenker und Achsschenkel übernehmen. Die Strebe hält auch die Feder. Aber das ist alles eine andere Geschichte. Der stoßdämpfende Teil ist wie jeder andere Stoß auch.

Nachgerüstete Aufhängungssysteme zum Anheben oder Absenken Ihres Fahrzeugs werden Gewindefahrwerke genannt. Der Name geht auf die Zeit vor der Verbreitung von Federbeinen zurück, als Stoßdämpfer und Feder an zwei verschiedenen Stellen am Fahrgestell montiert waren. Ein Gewindefahrwerk gab ihnen den gleichen Befestigungspunkt und platzierte den Stoßdämpfer in der Feder – oder die Schraubenfeder über dem Stoßdämpfer.

Der Stoßdämpferteil ist der gleiche wie bei jedem anderen Stoßdämpfer.

Von Pferd und Buggy bisFord Raptor Der Zweck einer Federung besteht darin, Sie als Passagier vom Geschehen auf der Straßenoberfläche zu trennen. Selbst die besten Straßen sind nicht vollkommen glatt, deshalb möchten Sie, dass sich die Räder – und Reifen – auf und ab bewegen können, ohne dass sich Passagiere und Ladung auf und ab bewegen.

Dies geschah zunächst nur mit Federn. Schraubenfedern (wie an der Vorderseite eines Autos), Blattfedern (schauen Sie unter die Rückseite eines Pickups) und Torsionsstäbe (GM-Pickups aus den 1990er-Jahren) sorgen dafür, dass sich die Räder auf und ab bewegen, ohne dass sich die Passagiere auf und ab bewegen müssen . Sie kontrollieren auch einen Teil der Bewegung der Karosserie, um zu verhindern, dass diese heftig an der Ober- oder Unterseite des Federwegs anschlägt.

Aber Federn dämpfen nicht die Energie der Auf- und Abbewegung. Sie komprimieren (oder dehnen sich aus), speichern und geben dann den größten Teil dieser Energie ab. So können sie das Fahrzeug nach einer Komprimierung hochfahren oder es nach einer Dehnung wieder auf den Boden ziehen oder diesen Zyklus immer wieder fortsetzen. Es ist nicht bequem. Es ist außerdem eine Belastung für Sie und das Fahrzeug und gefährlich.

Wenn Sie sich einen Clip ansehen, in dem ein Ford Model T auf einer holprigen Straße fährt, ist dieses Auf und Ab nicht auf altmodische Filmtechniken zurückzuführen. Das liegt daran, dass die Aufhängung nur aus Blattfedern bestand.

Stoßdämpfer bieten Widerstand, um die Auf- und Abschwingungen zu dämpfen. Sie verlangsamen die Feder beim Ein- und Ausfedern und bringen sie so schnell wie möglich wieder in die neutrale Position zurück. Dadurch wird die Fahrt komfortabler, da alle schweren Bewegungen wegfallen.

Der hydraulische Stoßdämpfer wurde erstmals 1907 patentiert und nutzte einen Hebel, der sich gegen Flügel und Flüssigkeit in einem kleinen Kasten drehte. Der Teleskopstoßdämpfer, benannt nach dem Ein- und Ausfahrmechanismus, wurde in den 1950er Jahren populär. Dies ist das Design, das heute in den meisten Fahrzeugen zu finden ist.

Moderne Teleskopstoßdämpfer haben alle die gleichen Grundmerkmale. Sie haben ein Rohr, den Körper des Stoßdämpfers, der mit einer Hydraulikflüssigkeit gefüllt ist, einer Art Öl, das für den Stoßdämpfer entwickelt wurde. Im Inneren des Stoßdämpfers befindet sich ein Kolben, der an einer Stange befestigt ist, die am Ende des Stoßdämpferkörpers austritt.

Der Kolben bewegt sich im Inneren des Körpers durch das Rohr auf und ab. Der Widerstand beim Ziehen des Kolbens durch eine Flüssigkeit dämpft die Bewegung der Federn und sorgt für ein gutes Fahrverhalten des Fahrzeugs. Oder schlecht.

Es ist der Kolben im Stoßdämpfer, der die Wirkung entfaltet. Da Stoßdämpferflüssigkeit nicht komprimiert werden kann, muss sie durch den Kolben fließen.

Die Steuerung des Flüssigkeitsflusses durch den Kolben ist die Aufgabe der Aufhängungskonstrukteure: Sie stimmen ab, wie der Stoßdämpfer Auf- und Abbewegungen dämpft, wie er dies bei hohen Stoßdämpfergeschwindigkeiten (wie einem Schlagloch) und bei niedrigen Geschwindigkeiten (einer sanft rollenden Straße) tut.

Der Hauptstoßdämpferkolben ist ein sorgfältig gefertigtes Bauteil. Im Kolben gebohrte oder gegossene Löcher steuern, wie viel Flüssigkeit durch den Kolben fließen kann. Je mehr Flüssigkeit durchströmen kann, desto leichter lässt sich der Kolben auf und ab bewegen. Weniger Flüssigkeitsfluss bedeutet mehr Widerstand.

Durch den Wechsel der Flüssigkeit ändert sich auch die Art und Weise, wie die Flüssigkeit durch den Stoßdämpfer fließt. Stellen Sie sich ein modernes 0W20-Motorenöl vor, das geschmeidiger fließt als Wasser im Vergleich zur melasseähnlichen Konsistenz eines schweren Getriebeöls.

Konstrukteure von Stoßdämpfern müssen eine Flüssigkeit auswählen, die sowohl im kalten Winter als auch im heißen Sommer mit der gewünschten Geschwindigkeit fließt. Sie leisten gute Arbeit, aber wenn Sie ein Fahrzeug nach einem Start bei -30 Grad über eine holprige Straße gefahren sind, haben Sie wahrscheinlich gespürt, dass die Stoßdämpfer nach ein paar Minuten Fahrt nachlassen und sich wieder normaler anfühlen.

Damit ist die Grundeinstellung abgedeckt, aber Stoßdämpferbauer haben auch Möglichkeiten, die Bewegung des Stoßdämpfers zu verfeinern. Zur Steuerung der Kompression (die Fahrzeugkarosserie bewegt sich in Richtung Boden) und des Rückpralls (das Fahrzeug bewegt sich vom Boden weg).

Sie tun dies mit kleinen Metallscheiben, sogenannten Shims. Dicke, Durchmesser und Anzahl der Unterlegscheiben sind Teil des Prozesses.

Eine Unterlegscheibe an der Unterseite des Stoßdämpferkolbens kann den Flüssigkeitsdurchfluss durch ein bestimmtes Loch während der Kompression vollständig verhindern. Die gleiche Unterlegscheibe kann sich dann während des Rückpralls des Stoßdämpfers sehr präzise biegen, sodass Flüssigkeit mit der gewünschten Geschwindigkeit passieren kann. Wenn Sie die Größe, Anzahl und Positionierung dieser Unterlegscheiben ändern, ändert sich die Art und Weise, wie sich der Kolben durch die Flüssigkeit bewegt, wodurch der Stoßdämpfer „abgestimmt“ wird.

Löcher an einer anderen Stelle und Unterlegscheiben auf der anderen Seite des Kolbens erfüllen die gleiche Aufgabe gegen die Rückprallbewegung.

Stoßdämpferentwickler können die Dämpfung bei hoher Wellengeschwindigkeit und niedriger Wellengeschwindigkeit unabhängig voneinander anpassen. Dazu nutzen sie mehrere Flüssigkeitswege und Ventile mit unterschiedlichen Widerständen.

Eine Bewegung mit niedriger Geschwindigkeit kann ein Ventil mit geringem Widerstand öffnen, wodurch Flüssigkeit hindurchströmen und sanfte Bewegungen wie eine unebene Straße gesteuert werden kann. Wenn sich der Stoßdämpfer mit hoher Geschwindigkeit bewegt, beispielsweise wenn Sie auf einen Stein, ein Schlagloch oder eine große Bodenwelle treffen, können diese kleineren Löcher mit geringem Widerstand nicht genügend Flüssigkeit bewegen. Dadurch wird ein Hochgeschwindigkeitsventil geöffnet und die Stoßdämpferflüssigkeit durch den Flüssigkeitspfad geleitet, der für die Hochgeschwindigkeitsdämpfung ausgelegt ist.

Die positionsabhängige Dämpfung ist eine weitere fortschrittliche Technik, bei der sich der Stoßdämpfer am Ende seines Federwegs anders verhält als in der Nähe der Mitte. Bei der lageabhängigen Dämpfung gibt es zusätzliche Flüssigkeitswege im Stoßdämpferkörper. Wenn sich der Kolben an der richtigen Stelle befindet, fließt ein Teil der Flüssigkeit tatsächlich um ihn herum statt durch ihn hindurch, wodurch sich die Reaktion des Stoßdämpfers verändert.

Was ist mit einstellbaren Stoßdämpfern? Mit diesen Stoßdämpfern aus dem Ersatzteilmarkt können Sie das Federungsgefühl ändern, um es an Sie und Ihr Fahrzeug anzupassen. Ab Werk ermöglichen einstellbare Stoßdämpfer den Fahrwerksingenieuren die Programmierung unterschiedlicher Dämpfungsstufen für Dutzende möglicher Szenarien. Sie lassen den Computer die Stoßdämpfer im Handumdrehen für sportliches oder sanftes Fahren (oder Offroad-Fahren) ändern.

Bei manuell einstellbaren Stoßdämpfern können Sie einen Knopf am Stoßdämpferkörper drehen. Der Knopf ist an einem kleinen Ventil im Kolben befestigt, das sich hinein- und herausbewegt, um zu verändern, wie sich die Stoßdämpferflüssigkeit durch dieses Loch bewegt. Mehr Flüssigkeitsfluss macht es weicher, weniger Flüssigkeitsfluss versteift es. Dabei handelt es sich um kleine Anpassungen, die das Gefühl des Stoßdämpfers nicht vollständig verändern.

Elektronisch einstellbare Stoßdämpfer nehmen diese Einstellungen mit einem elektronisch gesteuerten Ventil vor, statt mit einem, das Sie manuell drehen müssen. Einige dieser Stoßdämpfer haben nur ein paar Einstellungen, zum Beispiel „Normal“ und „Sport“, aber andere bieten weitaus mehr.

Stoßdämpfer, die mehrere elektronisch gesteuerte Einstellungen bieten, werden üblicherweise als adaptive Dämpfer oder adaptive Federung bezeichnet. Mit diesen Systemen kann der Computer den Stoßdämpfer anweisen, sich innerhalb einer Sekunde mehrmals anzupassen und sich so an das Gelände anzupassen. Bietet Ihnen die richtige Stoßdämpferabstimmung für die nächsten paar Zentimeter Straße oder Trail.

Gasaufladung war jahrelang ein Schlagwort für Stoßdämpfer, obwohl es aus der Marketing-Diskussion verschwunden ist. Dennoch ist die Idee wirksam.

Wenn man einen Kolben Tausende Male pro Meile hin- und herbewegt, vermischt sich Luft mit der Flüssigkeit. Schütteln Sie eine Flasche Motoröl und Sie werden die Blasen sehen. Diese Blasen sind schlimm.

Man nennt es Kavitation. Diese Luftblasen fließen nicht wie Öl, was dem sorgfältig konstruierten Stoßdämpfer Probleme bereitet. Durch die Zugabe von unter Druck stehendem Stickstoff zum Stoßdämpfer wird Kavitation verhindert, sodass keine Blasen entstehen und die Stoßdämpfer einwandfrei funktionieren.

MagneRide wurde von der damaligen General-Motors-Abteilung Delphi erfunden und 2002 im Cadillac Seville STS und 2003 in der Chevrolet Corvette eingeführt. Das Unternehmen verkaufte die Technologie, und jetzt ist magnetisches Fahrverhalten in Fahrzeugen von GM, dem Ford Mustang GT, dem Audi R8 und sogar in modernen Fahrzeugen zu findenFerrariund Lamborghini-Fahrzeuge.

Der Trick sind mit magnetorheologischer Flüssigkeit gefüllte Dämpfer. Magnetorheologische Flüssigkeit bedeutet, dass sich in der Flüssigkeit winzige Partikel befinden, die von Magnetfeldern beeinflusst werden.

Diese Stoßdämpfer haben einen Elektromagneten im Kolben. Bei niedriger Magnetkraft fließt die Flüssigkeit wie eine normale Schockflüssigkeit. Erhöhen Sie die Magnetkraft und die Flüssigkeit wird dicker. Es versteift die Bewegung des Kolbens durch die Flüssigkeit.

Das Magnetfeld lässt sich 1.000 Mal pro Sekunde verstellen und verändert so ständig die Viskosität der Flüssigkeit. Wenn Sie auf ein scharfes Schlagloch treffen, kann sich der Stoßdämpfer entspannen, um den ersten Aufprall zu absorbieren. Dann aktiviert sich der Magnet, verdickt die Flüssigkeit und absorbiert die Bewegung des Schlaglochs, bevor die Aufhängung den Boden erreicht und den Aufprall in das Chassis – und Sie – sendet.

Magnetische Stoßdämpfer lassen massive SUVs wie die zuGMC Yukon haben ein pkw-ähnliches Fahrverhalten und eine hohe Ladekapazität. Sie verleihen Sportwagen auch steife Federn für die Rennstrecke, ohne dass Ihre Nieren auf der Straße zerquetscht werden.

Wenn man einen Kolben durch eine Flüssigkeit bewegt, entsteht Wärme. Diese Wärme verändert die Reaktion der Flüssigkeit, wenn sie durch den Kolben fließt. Bei den meisten Fahrten auf der Straße kann der Körper des Stoßdämpfers so viel Wärme an die Außenluft abgeben, dass dies kein Problem darstellt.

Wenn Sie im Gelände unterwegs sind, insbesondere bei schnellen Fahrten über unebenes Gelände oder auf Schotterwegen, kann die Flüssigkeit überhitzen. Wenn die Stoßdämpferflüssigkeit überhitzt, kann sie ihre Aufgabe nicht erfüllen. Das kann dazu führen, dass Sie die Kontrolle verlieren oder auf der Ladefläche nach Hause landen.

Der einfachste Weg, dies zu beheben, besteht darin, mehr Flüssigkeit in einen separaten Tank zu füllen. Mehr Flüssigkeit kann mehr Wärme aufnehmen, und der zusätzliche Tank bedeutet mehr Oberfläche zum Abkühlen.

Es gibt zwei Arten von Remote-Reservoir-Stoßdämpfern. Einer befestigt den Ausgleichsbehälter am Stoßdämpferkörper. Es sieht aus wie ein kürzerer zweiter Schock, der an den eigentlichen Schock angehängt ist. Die zweite besteht darin, einen Schlauch zu verlegen und den Behälter woanders unterzubringen. Der lange Schlauch erhöht die Kapazität und Kühlung. Das Entfernen des Behälters vom Rad trägt ebenfalls dazu bei, Schäden zu vermeidenOffroad-RennenBedingungen.

Dann gibt es noch die wirklich magischen Stoßdämpfer: das Dynamic Suspensions Spool Valve oder DSSV-Dämpfer von Multimatic. Sie finden sie in titelgekrönten Formel-1-Autos, dem Ford GT und GM-Fahrzeugen wie demChevrolet Colorado ZR2.

Anstelle der bei anderen Stoßdämpfern verwendeten Metallscheiben-Unterlegscheiben verwendet Multimatic sogenannte Schieberventile. Sie bestehen aus einer hohlen Hülse mit einer Feder im Inneren und einer Kappe, die auf der Feder sitzt.

Die Feder wird zusammengedrückt, wenn eine Kraft auf den Dämpfer ausgeübt wird. Sorgfältig gestaltete Löcher in der Hülse werden dann mit einer bekannten Geschwindigkeit freigelegt, sodass die Flüssigkeit hindurchfließen kann. Es gibt zwei Steuerventile, eines für die Druckstufe und ein zweites für die Zugstufe. Lassen Sie Designer jede Bewegung unabhängig abstimmen.

Auf derOffroad Colorado ZR2 , es gibt tatsächlich ein drittes Steuerventil. Es ist lageabhängig und greift daher erst bei extremen Federwegen ein. Im Grunde ist es dazu da, zu steuern, wie der Truck tolle Sprünge landet.

Diese Stoßdämpfer sind nicht einstellbar. Da sie jedoch viel vorhersehbarer und gleichmäßiger sind als die Metallscheiben eines herkömmlichen Stoßdämpfers, können Ingenieure viel präziser dafür sorgen, dass sie sich genau so fahren und verhalten, wie sie es sich wünschen.

Das ist die Magie Ihres Stoßdämpfers, egal welchen Typ Ihr ​​Fahrzeug verwendet. Selbst wenn sie alle die gleiche Funktion haben, sind natürlich die Zeit, das Budget und die Materialien, die in Unterlegscheiben, Flüssigkeiten und sogar Gummidichtungen investiert werden, wichtig. Wenn Sie also das nächste Mal neue Stoßdämpfer benötigen, denken Sie daran, dass Sie wie bei vielen Autoteilen das bekommen, wofür Sie bezahlen.

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