Mal 'ne ganz blöde Hydropneumatik-Frage...

[flursn]

Warum wird eigentlich die Federung härter, wenn die Fahrzeughöhe nicht stimmt?

Wenn die Hydropneumatik richtig verstanden habe, hängt doch der zur Verfügung stehende Federweg vom Luftvolumen der Kugel ab (Wenn der Zylinder noch nicht an einem der beiden mechanischen Grenzen angekommen ist). Das Luftvolumen wiederum hängt vom Druck im System hinter dem Höhenkorrektor ab. Der Druck ist doch aber unabhängig von der Fahrzeughöhe. Der ist doch nur vom Fahrzeuggewicht abhängig.

Warum fühlt sich die Federung also härter an, wenn das Fahrzeug zu niedrig ist. Es schlägt noch nicht an irgendwelchen Begrenzern an/auf, es lässt sich nur schwerer hinunter drücken.

Ich habe mal hier ein schönes Dokument gefunden und vollständig verinnerlicht. Kann es sein, dass es mit einem im Federbein verbauten "hydraulic stop" (Siehe Seite 27, Fig. 4 reinzoomen!) Element zu tun hat? Hat das schon mal jemand gesehen? Hat mal jemand ein Federbein zerlegt?

Viele Grüße
Torsten

 

[EntenDaniel]

Wenn man das Fahrzeug belädt, wird das Luftpolster in der Federkugel komprimiert = der Druck in der Federkugel erhöht sich = Federung wird härter. Um das Niveau wieder auf normal zu stellen, wird das, durch das komprimierte Gas, verlorene Volumen durch Hydrauliköl ersetzt. An der Hinterachse bedeutet das  auch,  daß sich hinten die Bremskraft erhöht (lastabhängige Hinterradbremse).

Bearbeitet 24. Oktober 2016 von EntenDaniel
Oh ha - Grammatik

[flursn]

Das war ja nicht die Frage. Ich wundere mich darüber, dass das Auto bei gleichem Gewicht aber unterschiedlicher Höheneinstellung härter wird.

Viele Grüße, Torsten

[...hannes]

vor 5 Minuten, flursn sagte:

Das war ja nicht die Frage. Ich wundere mich darüber, dass das Auto bei gleichem Gewicht aber unterschiedlicher Höheneinstellung härter wird.

Viele Grüße, Torsten
 

Ist eine Frage der Achsgeometrie. Ganz einfach erklärt: Angenommen der Schwingarm stünde senkrecht - Einfedern wäre nicht mehr möglich.

Stünde der Schwingarm dagegen waagrecht, ist die Hebelwirkung am größten.

Dazu kommt, dass der Weg der Drehbewegung des Schwingarms relativ gering ist, da er durch Gummidämpfer begrenzt wird. Fährst du also auf "zu niedrigem Niveau", gibt es nur einen kurzen hydropneumatischen Federweg und "federst" den Restweg bereits auf den Gummidämpfern.

Aus diesem Grund gibt es eine genaue Vorschrift für die Höheneinstellung. In weiterer Folge sorgt dann der Höhenkorrektor, dass die Fahrwerkshöhe im eingestellten Idealbereich bleibt.

lg

[EntenDaniel]

vor 25 Minuten, flursn sagte:

Das war ja nicht die Frage. Ich wundere mich darüber, dass das Auto bei gleichem Gewicht aber unterschiedlicher Höheneinstellung härter wird.

Viele Grüße, Torsten
 

Sorry, hatte Deine Frage falsch verstanden. Hannes hat das gut erklärt.

[JanBo.Sattler]

Richtig ist das nicht. Klingt logisch, beträfe aber nur die Hinterachse. Vorne hat man ja weiterhin eine senkrechte Bewegung.

Meiner Meinung nach liegt das am höheren Druck bei höherlegung des Fahrwerks. 

Aber lasst das mal jemanden erklären der das besser kann als ich

[EntenDaniel]

Ja, bei Höherlegung härter. Er schrieb aber, das Fahrzeug wäre bei Tieferlegung härter:

vor 6 Stunden, flursn sagte:

Warum fühlt sich die Federung also härter an, wenn das Fahrzeug zu niedrig ist.

Viele Grüße
Torsten

 

Wo wir wieder bei Hannes Erklärung mit den Anschlägen sind, wenn man das Fahrwerk zu tief setzt.

 

Bei leichter Tieferlegung federt ein Auto mit Schwingen weicher, als bei Normalstellung - das hab ich bei BX (hinten) und Ente (vorne und hinten) schon erlebt - was physikalisch auch logisch ist.

 

 

[flursn]

Warum sollte der Druck höher sein, wenn das Fahrzeug höher gestellt wird? Der Druck ist doch keine Frage der Höhe sondern des Gewichts. (Druck = Kraft pro Fläche)


Viele Grüße, Torsten

[...hannes]

vor einer Stunde, JanBo.Sattler sagte:

Richtig ist das nicht. Klingt logisch, beträfe aber nur die Hinterachse. Vorne hat man ja weiterhin eine senkrechte Bewegung.

Meiner Meinung nach liegt das am höheren Druck bei höherlegung des Fahrwerks.

 

JanBo., den auf das Membran der Federkugel einwirkenden Druck erhöhst du nur a.) durch höhere Achsbelastung oder b.) wenn der Schwingarm gegen seinen oberen Anschlag gepresst wird. Stellst du den Niveauregler von Fahrstufe auf Mittelstufe, bleibt der Druck also gleich. Aber bereits auf Mittelstufe ist der Federweg (auch der vorderen Federbeine) nach oben stark eingeschränkt, das Fahrwerk kann nicht mehr frei ausfedern und schlägt in die Gummidämpfer. Der wichtigste Grund aber, auch vorne die exakte Fahrhöhe sicherzustellen, liegt in einer möglichst geradlinigen Ausrichtung der Antriebswellen zwischen Getriebeausgang und Radnabe.

lg

[flursn]

Hast sich einer mal die Federbeine in dem eingangs verlinkten Dokument angesehen? Diese "Hydraulik stop" Spitzen würden es auch erklären. Wenn das Federbein tiefer eintaucht, wird eine Überströmöffnung teilweise verschlossen, was die Dämpfung verhärtet.

Viele Grüße, Torsten

[TorstenX1]

vor 5 Minuten, flursn sagte:

Hast sich einer mal die Federbeine in dem eingangs verlinkten Dokument angesehen? Diese "Hydraulik stop" Spitzen würden es auch erklären. Wenn das Federbein tiefer eintaucht, wird eine Überströmöffnung teilweise verschlossen, was die Dämpfung verhärtet.

Viele Grüße, Torsten
 

Das nennt sich eigentlich "hydraulischer Anschlag" statt "Hydraulik stop". Haben nicht alle Xantias, ist in Abhängigkeit von Motorisierung, Baujahr und was weiß ich verbaut. Die V6 und HDi haben es jedenfalls immer. Ich hab das Dokument was du verlinkt hast jetzt aber nicht angesehen. Jedenfalls verhindert es, daß das Federbein - es geht hier nur um die Federbeine, also vorne - am Ende des Stellweges abrupt aufschlägt. Bei zu tief liegendem Fahrzeug hat man dadurch bereits im eigentlich normalen Federweg eine starke Abbremsung beim Einfedern.

Und es ist natürlich richtig, daß die Membranen der Federkugeln  ohne Berücksichtigung evt. Anschläge bei jeder Fahrzeughöhe gleich belastet sind, die Federkugeln an soch also immer gleich reagieren können.

[EntenDaniel]

 

vor 10 Stunden, EntenDaniel sagte:

Ja, bei Höherlegung härter.

 

vor 10 Stunden, flursn sagte:

Warum sollte der Druck höher sein, wenn das Fahrzeug höher gestellt wird? Der Druck ist doch keine Frage der Höhe sondern des Gewichts. (Druck = Kraft pro Fläche)

Viele Grüße, Torsten
 

Die Federung wird nicht durch den Druck härter (weil der bleibt ja gleich) sondern durch die geänderte Fahrwerksgeometrie.

 

[flursn]

Hallo Torsten,

Danke für Deinen erhellenden Beitrag! Hast Du so einen "hydraulischer Anschlag" schon mal live gesehen? Also in einem zerlegten Federzylinder? Weißt Du, wie lang der ist, also wann er einsetzt? Machen sich die 2 cm, die der Activa tiefer eingestellt ist, da schon evtl. bemerkbar?

Habe mal in der Servicebox geschaut. Die Federzylinder (zumindest auf der rechten Seite) sind die gleichen wie bei Nicht-Activas. Zylinder ohne "hydraulischen Anschlag" habe ich nur bei X1 gefunden. (Steht dort extra dabei.)

 

Hallo Hannes und Daniel,

sagt mal, wie muss ich mir denn bei einem MacPherson Federbein eine geänderte Fahrwerksgeometrie vorstellen?

[Citroklaus]

vor 7 Stunden, EntenDaniel sagte:

 

 

Die Federung wird nicht durch den Druck härter (weil der bleibt ja gleich) sondern durch die geänderte Fahrwerksgeometrie.

 

Ich glaube nicht dass der Druck im Federzylinder und der Kugel gleich bleibt :

1. Erfahrung : Leck treten häufig erstmalig beim Anfahren der Fahrwerksstellung "hoch" auf ( weil der Druck dann am höchsten ist ).

2. Nachdenken : Damit das Fahrzeug nach Einstellen einer höheren Fahrwerkspostion überhaupt nach oben geht.

  muss ja zusätzliche Hydraulikflüssigkeit in den Zylinder/das Federbein gepumpt werden.

  Das würde aber nicht geschehen, wenn der Druck im Federzylinder und im System vor dem

  Höhenkorrektor gleich wäre.

  Ist er auch nicht - Systemdruck = Abschaltdruck des Druckreglers = ca 130 bis 170 bar.

 Fülldruck der Kugel : 30 bis 75 bar.

 

mfg Klaus

[Dr.Jones]

Es geht ja hier nicht um die Höchststellung.

[Tim Schröder]

Man müsste mir erklären, wie man das Fahrwerk anheben kann, ohne den Druck zu erhöhen. Auch wenn die Gasmasse in der Federkugel gleich bleibt, verändert sich der Druck mit dem Ölvolumen, das zu- oder abgeführt wird.

Ich habe in meiner Werkstatt einen Prüfstand, um Federzylinder (von Niveau-regulierten Fahrzeugen) zu prüfen. Und wenn ich einen Dämpfer aus seiner normalen Position (Fahrzeuggewicht, unbeladen) Fahrstellung etwas ausfahren will, geht das nur über eine Erhöhung des Drucks. Das kann man am Manometer ablesen.

 

[...hannes]

vor 2 Stunden, flursn sagte:

Hallo Hannes und Daniel,

sagt mal, wie muss ich mir denn bei einem MacPherson Federbein eine geänderte Fahrwerksgeometrie vorstellen?

Hier die einfach verständliche Antwort:

vor 16 Stunden, ...hannes sagte:

... Aber bereits auf Mittelstufe ist der Federweg (auch der vorderen Federbeine) nach oben stark eingeschränkt, das Fahrwerk kann nicht mehr frei ausfedern und schlägt in die Gummidämpfer. Der wichtigste Grund aber, auch vorne die exakte Fahrhöhe sicherzustellen, liegt in einer möglichst geradlinigen Ausrichtung der Antriebswellen zwischen Getriebeausgang und Radnabe.

Und hier die vertiefende Erläuterung zur Frage der Fahrwerksgeometrie vorne:

Da die McHolzbein- Pherson- Federbeine nicht genau senkrecht stehen, verringert bzw. verstärkt sich der Radsturz abhängig von der Fahrwerkshöhe und dieser Winkel beeinflusst auch die Anlenkung.

 

[EntenDaniel]

Während des Hochhebens ist klar, daß der Druck höher wird, um das Fahrzeug hochzuheben. Wie sieht denn der Druck aus, wenn das Fahrzeug in erhöhter Stellung verbleibt? Denn dann muß das Fahrwerk ja wieder nur das Fahrzeuggewicht halten, wo ja theoretisch der Normaldruck wieder ausreichen müßte(?), bei gleichzeitig erhöhtem Ölvolumen.

Oder hab ich grad einen physikalischen Denkfehler?

[flursn]

Hallo Klaus,

Du hast in allen Punkten recht.

Bei Höchststellung ist der Druck nach dem HK = Systemdruck. Die Hydraulikzylinder sind dann aber am Anschlag und es federt nichts mehr.

Bei federnder Stellung ist es der Druck in den Federzylindern nach dem HK natürlich kleiner als der Systemdruck.

Allerdings ist der Druck, der sich bei normaler Fahrzeughöhe einstellt, genauso groß wie 5 cm darüber oder darunter. (Vorausgesetzt die Zylinder sind noch nicht am Anschlag.) Druck ist Kraft mal Fläche. Solange Du an der Zuladung nichts änderst, bleibt die Gewichtskraft gleich. Und die Fläche auf die diese Kraft wirkt, ist bestimmt durch den Kolbendurchmesser des Federzylinders.

@Tim Schröder:

Damit das LHM vom System durch den geöffneten HK zu den Federzylindern gedrückt wird, muss natürlich der Systemdruck größer sein als der Druck in den Federbeinen. Nur nach dem HK ändert sich der Druck dadurch nicht. (Höchstens um den Betrag, der zur  vertikalen Beschleunigung während der Höhenänderung nötig ist. Da das aber seeeehr gemächlich vonstatten geht, kann man das wohl vernachlässigen und ist im eingeregelten Zustand definitiv weg.) Es ändert sich nur die LHM-Menge und damit die Höhe.

 

[flursn]

vor 16 Minuten, ...hannes sagte:

Da die McHolzbein- Pherson- Federbeine nicht genau senkrecht stehen, verringert bzw. verstärkt sich der Radsturz abhängig von der Fahrwerkshöhe und dieser Winkel beeinflusst auch die Anlenkung.

Meinst Du, das das einen spürbaren Effekt ausmacht?

Bearbeitet 25. Oktober 2016 von flursn

[...hannes]

vor 11 Minuten, Tim Schröder sagte:

Man müsste mir erklären, wie man das Fahrwerk anheben kann, ohne den Druck zu erhöhen. Auch wenn die Gasmasse in der Federkugel gleich bleibt, verändert sich der Druck mit dem Ölvolumen, das zu- oder abgeführt wird.

Ich habe in meiner Werkstatt einen Prüfstand, um Federzylinder (von Niveau-regulierten Fahrzeugen) zu prüfen. Und wenn ich einen Dämpfer aus seiner normalen Position (Fahrzeuggewicht, unbeladen) Fahrstellung etwas ausfahren will, geht das nur über eine Erhöhung des Drucks. Das kann man am Manometer ablesen.

 

Stell dir die Hydraulikflüssigkeit in der Druckleitung vor dem Federzylinder einmal als eine starre Stange vor. Der Höhenkorrektor hat in diesem Schaubild nur die Aufgabe, die Länge dieses Stabes zu verändern. Längt sich der Stab, hebt sich das Fahrzeug, kürzt er sich, senkt sich das Fahrwerk. Solange der Schwingarm nicht gegen seinen oberen Anschlag gepresst wird (und damit der Korrektor weiter auf "Offen" steht), bleibt der Druck auf das Gasvolumen ( auf welchem das Fahrzeuggewicht "schwebt" ) konstant.

lg

[Albert Rupprecht]

 

vor 19 Stunden, ...hannes sagte:

Ist eine Frage der Achsgeometrie. Ganz einfach erklärt: Angenommen der Schwingarm stünde senkrecht - Einfedern wäre nicht mehr möglich.

 

Genau, und das bedeutet, die Kräfte werden beim Heben zunehmend über das Lager anstatt über die Feder in die Karosserie eingeleitet.

vor 18 Stunden, JanBo.Sattler sagte:

Richtig ist das nicht. Klingt logisch, beträfe aber nur die Hinterachse. Vorne hat man ja weiterhin eine senkrechte Bewegung.

 

Nein, vorne gibt es genauso einen Hebel, ob der nun längs oder quer angeordnet ist, ändert nichts an der Problematik. Auch McPherson hat einen unteren Querlenker.

vor 37 Minuten, Tim Schröder sagte:

Man müsste mir erklären, wie man das Fahrwerk anheben kann, ohne den Druck zu erhöhen. Auch wenn die Gasmasse in der Federkugel gleich bleibt, verändert sich der Druck mit dem Ölvolumen, das zu- oder abgeführt wird.

Ich habe in meiner Werkstatt einen Prüfstand, um Federzylinder (von Niveau-regulierten Fahrzeugen) zu prüfen. Und wenn ich einen Dämpfer aus seiner normalen Position (Fahrzeuggewicht, unbeladen) Fahrstellung etwas ausfahren will, geht das nur über eine Erhöhung des Drucks. Das kann man am Manometer ablesen.

 

Während des Hebens ist der Druck natürlich größer, wenn die obere Stellung erreicht ist, aber nicht mehr. Ob man eine Kiste am Seilzug auf 2 m oder 5 m Höhe hält, ist doch egal*, wenn man sie aber von 2 m auf 5 m bringen möchte, muss man kräftiger am Seil ziehen.

 

*Das die Erdanziehung mit zunehmender Höhe abnimmt, lassen wir mal unberücksichtigt.

Bearbeitet 25. Oktober 2016 von Albert Rupprecht

[Tim Schröder]

vor 12 Minuten, Albert Rupprecht sagte:

Während des Hebens ist der Druck natürlich größer, wenn die obere Stellung erreicht ist, aber nicht mehr. Ob man eine Kiste am Seilzug auf 2 m oder 5 m Höhe hält, ist doch egal, wenn man sie aber von 2 m auf 5 m bringen möchte, muss man kräftiger am Seil ziehen.

So kann man das nicht sehen. Wenn man das Fahrwerk anhebt, erhöht man die Radlast. Und das Fahrwerk lässt sich überhaupt nur deshalb anheben, weil sich die Räder auf dem Untergrund abstützen. Und diese erhöhte Radlast bleibt natürlich auch bestehen wenn das Fahrwerk seine erhöhte Position erreicht hat, so lange der Druck bestehen bleibt. Mit verstellbaren Schraubenfedern erreicht man genau den gleichen Effekt.

@Hannes. Ich weiß, wie ich mir Öl als Kraftübetrager vorzustellen habe. Es ist aber ja nicht so, dass ich die Ölsäule wie eine Stange hin und her schiebe. Die Übertragung auf die Federspeicher und Zylinder geschieht ja  über Veränderungen der Volumina. Und dabei muss man jetzt unterscheiden ob man das Fahrwerk nur hoch fährt und dort stehen lässt, oder ob ein Niveausgleich wegen Beladung stattfindet.

Beim Beladen des Fahrzeugs wird vom Federzylinder Öl in den Federspeicher gedrückt (allein dabei steigt der Druck im System schon an). Das Gaspolster wird kleiner, das Ölvolumen in der Kugel im gleichem Maße größer. Dieses Öl fehlt jetzt im Federzylinder. Ein Ventil (hier der Höhenkorrektor) öffnet den Ölzufluss in den Federkreis so lange, bis die fehlende Ölmenge im Federzylinder wieder ausgeglichen ist. Nun ist mehr Öl im Federkreis als vorher und der Druck ist angestiegen. Und er bleibt auch so hoch, bis das Fahrzeug wieder entladen wird. Nun ist zu viel Öl im Federkreis, das über das Ventil abgelassen wird - der Druck sinkt, das Fahrwerk senkt sich ab.

Wenn man das unbeladene Fahrwerk anhebt, passiert genau das gleiche allerdings mit der Einschränkung, dass der Federzylinder nicht wieder in seine Neutralstellung zurück kommt. Dennoch bleibt der erhöhte Druck bestehen, weil auch hier mehr Öl im Federkreis ist, als zuvor. Sonst hätte sich das Fahrwerk nicht angehoben.

Vom anderen Fahrzeugen mit teiltragender Niveaureglung (dort tragen Schraubenfedern das Leergewicht und die Federzylinder tragen die Zuladung) kann ich die Druckwerte bei Beladung ziemlich genau messen. Zudem habe ich mal einen Versuch gemacht (und dokumentiert) . In diesem Fall stieg der Druck von 35 bar (Fahrzeug unbeladen) auf knapp 70 bar (Fahrzeug mit 200kg beladen) an. Das funktioniert bei Citroen absolut genau gleich, nur dass es dort keine Schraubenfedern gibt und der Systemdruck deshalb insgesamt deutlich höher liegt.

 

 

[AndreasRS]

vor 55 Minuten, Tim Schröder sagte:

Man müsste mir erklären, wie man das Fahrwerk anheben kann, ohne den Druck zu erhöhen. Auch wenn die Gasmasse in der Federkugel gleich bleibt, verändert sich der Druck mit dem Ölvolumen, das zu- oder abgeführt wird.

 

Das sehe ich anders. Beim Anheben wird mehr Öl reingepumpt, also die Ölmenge erhöht. Danach ist – stark vereinfacht ausgedrückt – der Abstand zwischen Rädern und Federkugel höher. Das Öl ist ja nur Übertragungsmedium zwischen Federbein und Kugelmembran. Je mehr Öl drin ist, desto größer ist der Abstand. (Den Zustand während des Anhebens lasse ich außen vor.)

Mehr Druck im Öl hat man nur, wenn der Wagen beladen wird. Da Öl nicht komprimierbar ist, ändert sich das Ölvolumen beim Beladen nicht. (Das Volumen des Öls wird natürlich erhöht, wenn die Hydraulik das abgesunkene Fahrzeug anhebt.)

Als Vergleich: Auf Deinem Schreibtisch liegt ein Schwamm und darauf steht eine Tasse. Die Tasse übt nun einen bestimmten Druck aus, der – über den Schwamm – auf die Schreibtischoberfläche wirkt. Wenn Du jetzt noch einen zweiten Schwamm unter die Tasse legst, liegt die Tasse doppelt so hoch. Der Druck der Tasse auf den Schwamm ändert sich nicht. Der erste (untere Schwamm) wird genau so zusammengedrückt wie vorher. (Genau genommen natürlich ein klein wenig mehr, weil der zweite Schwamm 15 Gramm wiegt.) Erst wenn Du die Tasse mit Kaffee füllst, wird der Druck auf den Schreibtisch größer.

Grüße
Andreas

[flursn]

 

vor 36 Minuten, AndreasRS sagte:

Wenn Du jetzt noch einen zweiten Schwamm unter die Tasse legst, liegt die Tasse doppelt so hoch. Der Druck der Tasse auf den Schwamm ändert sich nicht. Der erste (untere Schwamm) wird genau so zusammengedrückt wie vorher. (Genau genommen natürlich ein klein wenig mehr, weil der zweite Schwamm 15 Gramm wiegt.) Erst wenn Du die Tasse mit Kaffee füllst, wird der Druck auf den Schreibtisch größer.

Falsch! Da in Deinem Beispiel der Schwamm das federnde Element ist (Durch die elastische Struktur und die Luftbläschen darin) wird der untere Schwamm bei Verwendung von zwei Schwämmen nur noch halb so stark zusammengedrückt.

Statt eines 2. Schwammes müsste man sich einen Holzklotz unter dem Schwamm vorstellen, dann passt's.