Gibt es bei den Federkugeln Qualitätsunterschiede? - Einfluss auf den Federungskomfort?

[dyarne]

...ergab sich ganz simpel aus der Tatsache, dass die geschweißten Kugeln eine um ca 30% kleinere Membranfläche (entspricht ca 15% kleinerer Durchmesser) besitzen, aber dennoch die gleiche Kraft wie vorher auf die Achse bringen müssen. Wenn die geschweißten Kugeln heute die gleichen Durchmesser besitzen wie 1975 die von Citroen hergestellten, dann müssen diese Kugeln für DS auch heute mit 75bar gefüllt werden....

uli, hab jetzt glaub ich noch einen physikalischen ansatz um zu zeigen, daß der durchmesser der membran völlig egal ist.

wenn du den übergang öl/mechanik ansiehst (federzylinder) kommt unbestritten deine formel zum einsatz: F = p x A

hydraulik überträgt druck, mechanik überträgt kraft, die 'übersetzung' dazwischen ist der querschnitt im federzylinder...

beim übergang öl/öl, öl/gas, oder gas/gas siehts anders aus: solange die trennung eine elastische membrane oder ein schwimmender kolben ist gilt einfach p1 = p2

der druck ist auf beiden seiten immer gleich, völlig losgelöst vom querschnitt der membran (muß nur mechanisch in einem beweglichen fenster bleiben)

wenn du dir die membrane als mechanik (kolben) und finite elemente mäßig vorstellst wirkt auf jedes teilchen die kraft nach der ersten formel, aber diese kraft fällt aus der gleichung wieder raus, weil die membran eben auf beiden seiten gleich groß ist... ;-)

Bearbeitet 21. Februar 2013 von dyarne

[dyarne]

...Kann man das anhand der Beschriftung oder der gelben Farbmarkierung erkennen?

kannst du 3 kompakte farbmarkierungen nebeneinander erkennen?

damit waren die stoßdämpfereinsätze gekennzeichnet...

[Thomas Held]

Hallo Arne,

ich glaube nicht, dass das Originalkugeln sind, aber ich werde mal nach der Markierung suchen.

Welche Markierungen gab es denn? DS, CX, GS, M35, vorn, hinten...?

Gruss,

Tom

[dyarne]

hallo tom,

mein ds archiv ist leider überschaubar, ich kann dir als beispiel den cx nennen:

da gab es folgende markierungen:

farbige aufkleber (rechteckige streifen):

grün/weiß/weiß

grün/grün/grün

grün/grün/orange

grün/grün/rosa

braun/braun/weiß

Grün/braun/grün

grün/braun/orange

grün/braun/rosa

oder ringförmige gepinselte farbmarkierungen um den stopfen:

blau

schwarz

rosa

weiterer indikator zum identifizieren ist der dashpot im dämpfer, den kann man gut mit bohrern in 1/10mm abstufung messen

da gab es beim cx bsplw.

1,5mm

1,65mm

1,8mm

2,0mm

zuletzt der tarierdruck, bei originalkugeln eingeschlagen

70bar

75bar

all das nur für die vorderachse... ;-)

bei der ds gab es meines wissens viel weniger varianten, vor allem gleichzeitig in derselben generation.

[...hannes]

Ich möchte mich jetzt nicht in Diskussionen um Membranmaterial, Querschnitt der Dashpotbohrung, Stärke der Federplättchen etc. verlieren sondern auf die ursprünglich angeschnittenen Frage zurückkommen, ob die für die DS erhältlichen geschweißten 59 bar- Kugeln nicht schon a priori unterfüllt seien.

Das Gesetz von Boyle und Mariotte sagt bekanntlich, dass das Produkt aus Druck (p) und Volumen (V) konstant (k) ist. Nun vergleichen wir k1 (=geschraubte 700ccm- Kugel) mit k2 (=geschweißte 500 ccm- Kugel unter der Annahme, k1 soll gleich k2 sein (k1=k2).

k1 = 700ccm x 59bar : k2 = 500ccm x ? bar

Diese Gleichung ist leicht aufzulösen und ergibt für die geschweißte Kugel einen Druckwert von 82,6 bar.

lg

[autogaser]

Hallo dyarne!

Kleine Gedankenkorrektur: Das hydraulische Cit-Fahrwerk mit seiner Höhenkorrektur kann die Federkennlinie des Gaspolsters nicht verändern. Beim beladenen Fahrzeug arbeitet die Federung eben nur in einem anderem Bereich des Federweges des Gaspolsters/ der Federkennlinie.

Übrigens ist, so weit ich die ganze "Fahrzeug-Federei" überblicke, das Cit-Gaspolster noch nicht das ultimative Ideal: sondern eine S-Förmige Federkennlinie ist noch besser gegenüber der "nur" progessiven Cit-Federmimik. Bedeudet, dass nicht nur beim Einfedern sondern auch beim vollem Ausfedern die Kennlinie sich "verhärtet", aber in der anderen Richtung.. Und der Mittelbereich annähernd immer schön weich ist, also man "schwebt".

Meine Meinung zum Schweben!

[symphatique]

Hallo Thomas,

aus der Seite geschossen würde ich sagen, daß es sich um Original-DS-Kugeln handelt.

Beim Blick auf den Dämpfer müssten zwei grosse und ein kleines Plättchen sowie zwei sich gegenüberliegende Kerben in der Bördelung zu sehen sein. Und Farbton und Stempel passen auch.

Ausserdem müsste der Fülldruck 75 auf der Füllschraube oben (und nicht neben der Schraube) eingestanzt sein.

Schöne D-Kugeln, rechtzeitig füllen, damit sie Dir lange erhalten bleiben.

Kannst sie ja mit nach Herten bringen und gegen Nachbaudinger antreten lassen ;-)))

[ACCM Schwinn U.]

Ja, auch für mich ist die in 25 abgebildete Kugel eine originale von Citroen. Sie muss nicht nachgefüllt sein trotz des Restdrucks von 60 bar, also fast wie neu.

Vielleicht war sie nur wenige Jahre im Einsatz und hat dann 3,5 Jahrzehnte rumgelegen. Sympathischerweise verlieren sie dabei den Druck nicht, sondern nur beim Rumfahren...

[Thomas Held]

Hallo,

das waere ja ein Ding, wenn das tatsaechlich noch originale DS-Kugeln waeren. Wie gesagt, die Farbe passt genau zum gruen des bisher 'unrestaurierten' Adapterstuecks links zwischen Federylinder und Kugel...

Dann werde ich die Kugeln wohl mal neu befuellen. ;-) Sind das die geschweissten Kugeln, die noch 7 mm Fuellstopfengewinde haben statt der 9 mm heutzutage?

Auf der einen Kugel steht '20= 10 D', auf der anderen '11= 10 D'. Neben der auf dem Foto zu sehenden gelben Markierung befindet sich eine weitere, kleinere gelbe unten an der Schweissnaht am Fuss der Kugel.

Gruss,

Tom

[Thomas Held]

Hallo,

nochmal zu den Druecken...

Die Kraft, um das Fahrzeug aus den Gummianschlaegen (auf welche Hoehe auch immer) zu heben, muss ich auf die Kolben der Federzylinder aufbringen. Da deren Flaeche sich nicht aendert, entspricht dieser notwendigen Kraft auch immer derselbe notwendige Druck im Federzylinder/in der Kugel. Dabei ist die Membranlage oder der Fuelldruck der Kugel voellig egal. Auch mit Blindstopfen auf den Zylindern herrscht derselbe Druck im Federzylinder, wie mit angeschraubter Kugel. Nach Ulis Berechnungen (und Messungen?) entspricht dieser Druck bei den Ur-Deessen offenbar ziemlich genau dem doppelten Fuelldruck der Kugeln, wodurch sich eine 'Mittellage' der Membran ergibt (in Wirklich liegt die Membran 'in Falten'...). Wollte man bei den kleineren geschweissten Kugeln ebenfalls die Mittellage als Ziel setzen, so muessten auch diese mit 59 bar gefuellt werden. Neben der Lage der Membran gibt es aber noch das davon erst mal unabhaengige Federverhalten des Gaspolsters und um dessen Federungseigenschaften zu erhalten, muss ich bei geringerem Volumen den Druck erhoehen. Die Federung ist dann wieder so, wie bei mit geringerem Druck gefuellten grossvolumigen Kugeln, die Membranlage aber nicht mehr so optimal, wie bei geschraubten Kugeln.

Dabei ist noch die Frage, ob eher die Membran in der geschweissten Kugel mit nicht optimaler Lage an der Kugelwand anschlaegt oder ob der Schwingarm zuvor vom Anschlaggummi an der Karosserie gebremst wird...

Das 59 bar/700 ccm-Stickstoffpolster ist ja auch trotz Evolution der DS nie an das sich immer weiter erhoehte Gewicht der DS angepasst worden. Die Membranlage ist im Vergelich zur Ur-DS dadurch nicht mehr so ideal gewesen (noch weniger ideal dann bei den kleineren 75 bar-Kugeln), die wichtigere Eigenschaft Federung aber erhalten geblieben.

Gruss,

Tom

[Thomas Held]

Hallo Thomas,

aus der Seite geschossen würde ich sagen, daß es sich um Original-DS-Kugeln handelt.

Beim Blick auf den Dämpfer müssten zwei grosse und ein kleines Plättchen sowie zwei sich gegenüberliegende Kerben in der Bördelung zu sehen sein. Und Farbton und Stempel passen auch.

Ausserdem müsste der Fülldruck 75 auf der Füllschraube oben (und nicht neben der Schraube) eingestanzt sein.

Schöne D-Kugeln, rechtzeitig füllen, damit sie Dir lange erhalten bleiben.

Kannst sie ja mit nach Herten bringen und gegen Nachbaudinger antreten lassen ;-)))

Die '75' steht _auf_ dem Stopfen, allerdings nicht eingestanzt, sondern in feiner schwarzer Schrift aufgedruckt.

In Herten werde ich die Teile dabei haben - die waren auch am Samstag beim ersten Helfertreffen schon dort! ;-)

Gruss,

Tom

[ACCM Schwinn U.]

Ja, Thomas, ich hatte mal vor x Jahren für frühe leichte DS ( damals hatte ich meinen 56er Chassisnr 4856 als Messobjekt) rein aus Vermessung der Achsgeometrie und der Achslasten den in den Federzylindern zu erwartenden Druck berechnet, um den Wagen hochzuhalten. Gibt es den Artikel noch irgendwo?

Damals hatte ich glaube ich zu meiner Freude 120bar für vorn erhalten, was dem doppelten Fülldruck der Kugeln und der Mittellage der Membran entsprach. Auch für hintere Federung passten Achsgeometrie und Druck zu dieser Regel.

Schon damals hatte ich mich gewundert, dass Citroen quasi über die ganze Produktionsdauer unserer Lieblingsfahrzeuge den Fülldruck nicht an die ständig steigenden Gewichte angepasst hat.

Und Thomas hat natürlich vollkommen recht, dass, wenn man die Verhältnisse statisch so lassen will wie vorher, der Druck auf die Federzylinder gleich bleiben muss, egal ob man geschweißte oder geschraubte Kugeln nimmt. Und der Druck auf die Federzylinderfläche ist gleich dem auf die Membranfläche.

Somit stellt sich natürlich die Frage nach dem Motiv der Citroenvertreiber neu, warum für die letzten vielleicht 3 % ( ab Nov 74) aller insgesamt gebauten DS der Übergang zu 75bar/35bar und auf geschweißte Kugeln erfolgte.

Denkbar ist viel:

- Hat man endlich die Anpassung an die gestiegenen Gewichte vollzogen, zumal die letzten DS zu großen Teilen besser ausgestattet waren als früher?

- Hat man mit der gleichzeitigen Einführung der CX eine Vereinheitlichung, Verbilligung haben wollen?

- Hat man an die gesteigerte Einsatzzeit gedacht, denn an den 59bar kommt man ja eh vorbei und hat die Zeit bis dahin dem Fahrer „geschenkt“?

- Hat man den Fokus auf Membranmittelstellung teils aufgegeben? Oder, was aufs gleiche rauskommt, liegen die Membranen bei den geschweißten Kugeln schon vom Aufbau her gar nicht mehr mittig, wie das bei den geschraubten Kugeln war?

Das sind einige Möglichkeiten. Bleibt die Tatsache, dass Citroen für die geschweißten Kugeln 75bar vorn wünschte.

Eigentlich hatte ich mit heftigem Widerspruch zu meiner Behauptung gerechnet, dass Federkugeln beim Rumliegen ihren Druck über Jahrzehnte nicht verlieren.

Petermann hatte das ehemals auch nicht geglaubt, bis ich ihm mindestens 30 Jahre alte NOS LHS-Kugeln zum Prüfen gab.

Dem Vorschlag von Sympathique, eine alte Kugel zu testen, könnte ich eine Variante hinzufügen: Ich habe hier eine originalverpackte NOS- Federkugel hinten von 1975 mit Fülldruck 35bar liegen ( Foto von heute). Die könnte ich nach Herten mitbringen, wenn man als nicht-DS-Clubmitglied aufs Gelände darf, und nach Feststellung der Jungfräulichkeit des Füllstopfens könnte man den Restdruck messen.

http://home.arcor.de/djjulian/uli/sphar35.jpg

[autogaser]

N'abend!

Hallo Thomas, (heute 12.25h), zu allem eigentlich: ja, so ist es. Nur bei einer kleineren Kuglel/ kleinerem Gasvolumen, auch bei Druckerhöhung, "ist die Federung" nicht " wieder so", sondern die Kennlinie ist progessiver, nicht so weich, härter oder wie man es noch bezeichnen will. Gleiche Kolbendurchmesser und Achshebelagen vorausgesetzt.

Auch wenn's heut' nacht in Sachsen die Strassen mit Schnee total verweht, ein Hydropneumatiker locker drübergeht!

[Thomas Held]

Ja, Thomas, ich hatte mal vor x Jahren für frühe leichte DS ( damals hatte ich meinen 56er Chassisnr 4856 als Messobjekt) rein aus Vermessung der Achsgeometrie und der Achslasten den in den Federzylindern zu erwartenden Druck berechnet, um den Wagen hochzuhalten. Gibt es den Artikel noch irgendwo?

Ja, auf der HP-Archiv-CD zum Beispiel, kann ich dir als pdf schicken...

Dem Vorschlag von Sympathique, eine alte Kugel zu testen, könnte ich eine Variante hinzufügen: Ich habe hier eine originalverpackte NOS- Federkugel hinten von 1975 mit Fülldruck 35bar liegen ( Foto von heute). Die könnte ich nach Herten mitbringen, wenn man als nicht-DS-Clubmitglied aufs Gelände darf, und nach Feststellung der Jungfräulichkeit des Füllstopfens könnte man den Restdruck messen.

http://home.arcor.de/djjulian/uli/sphar35.jpg

Natuerlich darf man auch als nicht-DS-Club-Mitglied aufs Gelaende!! Ich kann dann auch eine Pruefbank mit aufs Gelaende bringen...

Gruss,

Tom

[symphatique]

Thomas,

Vorsicht, sonst wird´s ein Hydro-Workshop mit vielen langen Gesichtern ob der vielen grausigen Kugeln in den Autos... ;-))

Andererseits gibt es echt Aufklärungsbedarf über eines der zentralen Elemente der D-Modelle. Mit ein bisschen Physik und viel Fahrversuch.

[dyarne]

...Diese Gleichung ist leicht aufzulösen und ergibt für die geschweißte Kugel einen Druckwert von 82,6 bar...

hannes, der tarierdruck ist ja das ergebnis und nicht der ansatz der auslegung.

gehen wir den statischen schwebezustand (auto ist aufgestanden) einmal mit den zahlen aus den anderen beiträgen durch:

bei mittellage der membran herrschen in der großen kugel 120bar in einer gasblase von 350ccm.

wenn ich diese gasblase jetzt in die kleinere geschweißte kugel transferiere würde sich beim einfedern gar nichts ändern, ich hätte die exakt gleichen verhältnisse.

jedoch beim ausfedern bekomme ich probleme, da ich durch die deutliche schieflage der membrane in dieser kugel zuungunsten des negativfederwegs nur mehr 150ccm dafür zur verfügung habe.

wenn man dies jetzt korrigiert durch reduktion der gasblase um 10% auf 315ccm im statischen auslegungspunkt, nehm ich eine vertretbar härtere progression in kauf für eine funktionierende balance zwischen druck- u zugstufe.

wenn man mit diesen werten den tarierdruck ermittelt kommt man auf:

315 x 120 = 500 x ? ---> 75 bar

...Kleine Gedankenkorrektur: Das hydraulische Cit-Fahrwerk mit seiner Höhenkorrektur kann die Federkennlinie des Gaspolsters nicht verändern. Beim beladenen Fahrzeug arbeitet die Federung eben nur in einem anderem Bereich des Federweges des Gaspolsters/ der Federkennlinie...

...Nur bei einer kleineren Kuglel/ kleinerem Gasvolumen, auch bei Druckerhöhung, "ist die Federung" nicht " wieder so", sondern die Kennlinie ist progessiver...

hallo retour... ;-)

hier widersprichst du dir doch, oder?

das beladen eines hydraulikers bewirkt durch die statische druckerhöhung eine kleinere gasblase (das volumen in der kugel wird durch nachgeschobenes öl ersetzt). eine kleinere gasblase bedeute genau wie du im unteren post schreibst eine härtere progression, weil ja das eingeschobene volumen pro federweg immer gleich ist (annähernd), aber bei der kleineren gasblase eine entsprechend prozentuell größere volumensänderung bewirkt mit im gleichen verhältnis ansteigendem gegendruck...

und das paßt ja perfekt dazu, daß bei jeder bodenwelle jetzt auch eine größere last auf die schwingen drückt.

um dies mit einem rostigen fahrwerk zu erreichen, müßte man vor jeder fahrt entsprechend der zuladung eine härtere feder einbauen.

die federkennlinie der gasfeder ändert sich eindeutig mit zunehmender statischer beladung. ganz genau so wie wenn man bei der ausgangssituation eine kleinere kugel mit demselben tarierdruck einbauen würde. (also eine ds mit einer geschweißten 59bar kugel fährt sich von der federkennlinie her wie eine mit geschraubter kugel bei beladung, nur das die last fehlt um die 'härtere' federung auszugleichen...)

nochmals: das volumen durch die federhebelei bleibt konstant, aber die gasblase ist im verhältnis der höheren statischen grundlast kleiner -> andere federkennlinie

das mit der s-förmigen kennlinie klingt interessant, d.h progression auch beim ausfedern?

dort hat man meiner meinnung nach weniger probleme, weil was ist denn der grenzfall? daß dem auto die straße ausgeht und es abhebt und mit einfedern wieder landet. schon ausprobiert, kann sehr sanft sein... ;-)

umgekehrt hingegen bedeutet zu große einfederlast (schlafender polizist bei zu hoher geschwindigkeit) ein durchschlagen, und damit eine nahezu 1:1 weitergabe der bodenwelle. tut nicht gut

...Wollte man bei den kleineren geschweissten Kugeln ebenfalls die Mittellage als Ziel setzen, so muessten auch diese mit 59 bar gefuellt werden. Neben der Lage der Membran gibt es aber noch das davon erst mal unabhaengige Federverhalten des Gaspolsters und um dessen Federungseigenschaften zu erhalten, muss ich bei geringerem Volumen den Druck erhoehen. Die Federung ist dann wieder so, wie bei mit geringerem Druck gefuellten grossvolumigen Kugeln, die Membranlage aber nicht mehr so optimal, wie bei geschraubten Kugeln...

genau so seh ich das auch...

... Dabei ist noch die Frage, ob eher die Membran in der geschweissten Kugel mit nicht optimaler Lage an der Kugelwand anschlaegt oder ob der Schwingarm zuvor vom Anschlaggummi an der Karosserie gebremst wird...

beim einfedern ist das nicht möglich, weil wenn das volumen der gasblase gegen 0 geht der druck richtung unendlich ansteigt. wobei sich die viel zu extreme progression einer kugel weit jenseits der verschleißgrenze auch nicht viel anders als ein durchschlagen auf die puffer anfühlt... ;-)

Bearbeitet 23. Februar 2013 von dyarne

[dyarne]

http://home.arcor.de/djjulian/uli/sphar35.jpg

hallo uli und tom,

genau diesen da sichtbaren papieraufkleber mit den 3 farbmarkierungern hab ich gemeint...

der gibt auskunft über den dämpfereinsatz und eventuell die verwendete Membran (ist zumindest beim CX so)...

[autogaser]

Schönen Abend! Das Gehirn ist vom Schneeschaufeln mit gutdurchblutet, und ein kräftiger Schluck von "antibakteriellem Nichtsprudel" macht das Denken leichter.

Ich möchte keine akademische Abhandlung. Aber wie soll sich die Federkennlinie eines Gaspolsters ohne Gas "raus und rein zu pumpen" verändern??? Die Federkennlinie ist die Kurve/ Linie gebildet von den jeweiligen Punkten des Federweges und der dabei wirkenden Gegenkraft der Feder. Und der Federweg geht von den unteren Endlage der Gummimembran bis zur oberen Endlage. Ein Kolbenhub kann nicht ohne Ölnachpumpen diesen gesamtem Membranweg abdecken. Weiterhin ist die Cit-Gas-Feder progessiv. Praktisch: bei Leerlastfahrt bewegt sich die Membran im unterem Kugelbereich ( Fantasiewert angenommen; dabei auf 10mm Federweg 20 bar Druckerhöhung); jedoch beim Federn im vollbeladendem Fahrzeug bewegt sich die Membran im oberen Kugelbereich/ oberen Federkennlinienbereich: 10mm Federweg sind dann eben 25 bar Druckerhöhung (auch Fantasiewert). Alles ohne jede Veränderung der Kennlinie. Die ist fix.

Ich wünsche weiterhin einen gemütlichen Abend und werde selbst die antibakterielle Behandlung fortsetzen!

[Manne002]

Hallo zusammen,

Danke ! für die zahlreichen Antworten. Es ging teilweise schon ziemlich in die Physik hinein, was ja nicht wundert.

Für mich eher als Laie aber doch Hilfreich das System der Federung mit der Hydropneumatik - welches mich immer wieder beeindruckt, fasziniert, besser zu verstehen, schon einfach wenn nach dem Start das Fahrzeug hochgehoben wird und das gab es schon 1955 bei der DS und im Traction Avant für die Hinterachsfederung auf Wunsch soweit mir bekannt.

Gruß Manne

[Thomas Held]

Hallo nochmal,

ich habe heute die Kugeln zum Befuellen entnommen und muss mich bzgl. der Stopfenmarkierung korrigieren. Die im Halbdunkel der Garage ausgemachte, vermeintlich duenne, schwarze Druckbeschriftung entpuppte sich bei naeherer Betrachtung als Dreck in sehr wohl eingeschlagenen Zahlen:

Der Daempfer sieht von aussen genau so aus, wie ein eingeboerdelter Daempfer einer vorderen, geschraubten DS-Kugel:

Die Kugeln haben jetzt eine 80 bar-Fuellung bekommen.

Gruss,

Tom

[ACCM Schwinn U.]

Jetzt wollte ich doch nicht bis Herten warten, um den Restdruck zu wissen, sondern habe eben aus Neugier schon mal selbst geprüft.

Ergebnis: Die von Citroen 1975 mit 35bar gefüllte Federkugel hat nach 37 Jahren Lagerzeit einen Restdruck von 37bar! Nicht schlecht, oder?

Von daher hätte sich Thomas noch etwas Zeit lassen können mit seiner vernünftigen 80bar-Füllung!

Ich könnte die Kugel natürlich dennoch nach Herten mitbringen, damit die kritischsten Experten die Unversehrtheit des Füllstopfens bestätigen können.

Die Machart der Beschriftung des Stopfens entspricht übrigens genau der von von Thomas' Kugeln, ein weiterer Hinweis für deren Herkunft.

http://home.arcor.de/djjulian/uli/35ku1.jpg

http://home.arcor.de/djjulian/uli/35ku2.jpg

[dyarne]

...Das Gehirn ist vom Schneeschaufeln mit gutdurchblutet, und ein kräftiger Schluck von "antibakteriellem Nichtsprudel" macht das Denken leichter...

Alles ohne jede Veränderung der Kennlinie. Die ist fix...

na dann wünsch ich nachträglich prost... ;-) man muß den schnee ja schaufeln wie er fällt...

ich hab ein bissl gezeichnet, um das mit der variablen kennlinie doch noch zu klären... ;-)

die drücke und volumina sind (fast) realistisch, ich bin von einer hinterachse mit 20 bar tarierdruck bei 700ccm ausgegangen, und einem federzylinder, der bei vollem einfedern 175ccm reinschiebt...

erster fall: leeres auto auf normalposition, membrane in der mitte -> 350ccm gasblase bei 40bar. dann drück ich die hinterachse voll durch

das volumen, daß mir die federung reinschiebt (175ccm lt annahme = schraffierter quader) halbiert die gasblase und bringt sie auf 80 bar. das heißt ich muß beim niederdrücken 40bar überwinden (F = p . A, federzylinder = konstant, daher kraft proportional druck)

zweiter fall: fahrzeug ist beladen, gasblase reduziert auf 250ccm bei 56bar. dann drück ich die hinterachse abermals voll durch

das volumen das mir die federung reinschiebt (konstant 175ccm = schraffierter quader) reduziert die gasblase von 250 auf knapp 80ccm und bringt sie damit auf 175bar. das heißt ich muß beim niederdrücken des fahrzeugs diesmal 120bar überwinden. 3-mal soviel wie beim ersten mal für genau dieselbe einfederbewegung! ---> federkennlinie 3-mal härter!

die verhältnisse sind leicht überzeichnet, eine progression von 3 zwischen leerem und vollem auto wäre sicher viel zu viel. wenn man beim cx break von einem verhältnis von 1 : 1,5 zwischen leer und voll beladen ausgeht, wäre eine 1,5 mal härtere kennlinie theoretisch so, daß sich das volle auto federtechnisch wie das leere fährt...

die wahren verhältnisse könnte man mit den bekannten größen exakt nachrechnen, aber ich wollte nur das prinzip zeigen:

nachgeschobenes volumen beim einfedern ist konstant ---> gasblase ist abhängig vom beladungszustand ---> die gasfederkennlinie ändert sich mit der statischen beladung des fahrzeugs.

das wäre nur dann nicht so, wenn die federkugel unendlich groß wäre.

dazu müßte man bei einem rostigen fahrwerk je nach zuladung bei jeder fahrt die federn tauschen. hydropneumatik kann das ebenso elegant nebenbei wie den bremsdruck der hinterachse der beladung anpaßen.

ich hoffe, alle klarheiten sind beseitigt... ;-)

so und jetzt gibt seine williams-birne. und schnne ist auch genug gefallen

Bearbeitet 26. Februar 2013 von dyarne

[Messerschmidt]

Ich möchte erst mal nicht auf die Ausgangsfrage eingehen sondern mich an die Diskussion der Federkonstante einer Gasfeder anhängen.

Zur Vereinfachung verzichte ich in der folgenden Ausführung auf den Adiabatenexponent, schreibe bar statt 100kPa=kN/m2, etc., speziell die zwei Physiker unter den bisherigen Autoren bitte ich um Nachsicht… ;-)

Zudem gehe ich auf die Dämpfung bewusst gar nicht ein, möchte lediglich die Feder und die Eigenfrequenz beleuchten. Für die Federung gibt es eine überraschen einfache Formel, bei der man mit einem Blick erkennt welche Faktoren den Komfort wie verändern.

Dazu hier folgende® Zusammenfassung / Crashkurs zur Federkugel:

1) Ganz zu Beginn bei der Fahrzeugkonstruktion legt man in Lasten- und Pflichtenheften ‚den Komfort‘ des Fahrzeuges fest. Wir erinnern uns, Citroen hat früher einmal an einem besonders hohen Komfort festgehalten ;-).

2) Der wesentlichste und recht leicht messbare Parameter einer ‚angenehmen‘ Federung stellt die Eigenfrequenz oder entsprechend die Periodendauer der Fahrzeugschwingung dar. Man stelle sich dabei die Schwingung des Fahrzeuges vor wenn man z.B. eine Gehsteigkante überwindet.

3) Als vertretbare Eigenfrequenz galt früher mal alles zwischen 0,5 und 1,5Hz, heute liegt man da mitunter drüber, man nennt das dann ‚sportlich‘ ;-)

4) Citroen setzte (wie auch die meisten US-Amerikaner) dabei auf deutlich unter 1Hz. Die Hinterachse des CX liegt z.B. je nach Modell und Beladung zwischen 0,5Hz und 0,6Hz.

5) Die einfache Formel für die Eigenfrequenz lautet eins durch zwei Pi, das ganze mal der Wurzel aus Federkonstante durch anteiliges ‚Fahrzeuggewicht‘ (betrachtet für jede einzelne der vier Aufhängungspunkte). Wie man in der Formel auf den ersten Blick sieht, braucht‘s für eine geringe Eigenfrequenz auch eine kleine Federkonstante.

6) Die Federkonstante ist das Verhältnis der Gewichtskraft (aus der anteiligen Fahrzeugmasse) und der Längenänderung der Feder (Einfederungsweg).

7) Bei geringer Fahrzeugmasse und anteilig großer Zuladung (4 Personen+) stößt man mit einer weichen Feder schnell an Grenzen, der Federweg ist zu groß, ich denke die meisten kennen das Bild wenn sich z.B. 4 Personen gleichzeitig in eine DS reinsetzen, man braucht also eine Niveauregulierung – aha!

8) Federn wir nun mit einem Stickstoffpolster anstatt einer linearen Stahlfeder bleibt die Formel ähnlich simpel. Lassen wir alle Konstanten weg, ist die Eigenfrequenz proportional zur Wurzel aus der Gewichtskraft (Entsprechend der Fahrzeugmasse plus Zuladung) durch p mal V (Druck mal Volumen des Stickstoffs in der Federkugel).

9) Aus der Formel in Punkt 8 erkennt man dass die Eigenfrequenz mit zunehmender Beladung (Masse) zunimmt. Auf den ersten Blick nimmt der Komfort dadurch ab, dieser Effekt hilft jedoch beim Umgang mit dem steigenden Trägheitsmoment der größeren Masse.

10) Bei gleichbleibender Masse des Fahrzeugs und bei selbstredend konstantem Durchmesser des Federzylinders bleibt auch der Öldruck im Zylinder und somit auch der Öldruck der Kugel gleich. Damit gibt es mit der Formel für die Eigenfrequenz aus Punkt 8 nur mehr eine einzige (!) bestimmende Variable, DAS VOLUMEN DES STICKSTOFFPOLSTERS! UND ZWAR DAS VOLUMEN IN FAHRPOSITION(!!!). Je größer das Gasvolumen umso geringer die Eigenfrequenz. Durch das Zuschalten weiterer Kugeln bei Hydractive, H3+ oder AMVAR wird also nicht anders gemacht als das relevante Volumen des Gaspolsters vergrößert, wodurch sich die Eigenfrequenz verringert und der Komfort steigt – so unglaublich einfach funktioniert das.

11) Der Öldruck in Zylinder und Kugel hängt klarerweise nur von der Geometrie (div. Abmessungen, Kolbenfläche, Anlenkpunkt, etc.) und der Masse (plus Beladung) des Fahrzeugs ab und liegt z.B. an der Vorderachse bei den meisten Modellen von DS über GS, CX,… bei ganz grob 100-120 bar. Mit dem unter Punkt 10 errechneten Volumen für eine gewünschte Eigenfrequenz und dem Fahrzeugspezifischen Druck in Zylinder/Kugel erhält man so ERSTMALS DIE NÖTIGE KONSTANTE für pxV.

12) Für eine fiktive Konstante könnte man eine Kugel z.B. mit einem Volumen von 500ccm mit 50 Bar Stickstoff füllen. Für dieselbe Konstante wäre auch eine Kugel mit einem Liter und nur 25 bar denkbar. Wenn man das extrapoliert kommt man theoretisch zu einer entsprechend großen Kugel die man mit seiner eigenen Lungenkraft aufpusten könnte, usw.

13) Man will die Federkugel aus Kosten-, Gewichts, … gründen möglichst klein halten. Mit den Abmessungen eines Fahrzeugs, der Räder und dem typischen Straßenbelag kommt man empirisch auf einen typischen idealen Federweg der für die meisten Mobile bei +/- 8 bis 10cm beträgt. Besonders bei weicher Auslegung wird dieser Weg voll ausgenutzt. Mit dem Durchmesser des Zylinders und dem Anlenkungspunkt des Kolbens ergibt sich das bewegte Ölvolumen dass die Kugel über den gesamten Federweg aufnehmen muss. (Um die Membran nicht zu stark zu belasten ist der reale erlaubte Hub geringer als das Kugelvolumen und liegt je nach Konstruktion der Kugel/Membran bei ca. 80%).

14) Setzt man nun dieses ermittelte nötige Volumen der Federkugel in die Formel pxV, ergibt sich mit der oben ermittelten Konstante der nötige Tarierdruck. Ändere ich das Volumen muss ich für den gleichbleibenden Komfort die Konstante gleich p mal V ebenfalls gleich halten und damit den Tarierdruck erhöhen. Zur Wiederholung, alleinig das Volumen in Fahrposition ist DIE Variable für die gewünschte Eigenfrequenz, also den Federungskomfort. Wesentlich ist der Gedanke dass die Strickstoffmasse konstant bleiben muss wenn ich das Volumen ändere.

Die tiefgezogene Kugel hat ein kleineres Volumen als die gedrehte, eine mit 59 bar gefüllte tiefgezogene Kugel für eine DS ist daher natürlich Unsinn.

@ Volker et al.

Ob wir gegen die Windmühlen je eine Chance haben werden? Ich trommle das seit gut 20 Jahren auf jeder Messe, jedem Treffen, … zwecklos, wie man so hört soll rot besser federn als grün und ferner die Hydropneumatik ohnehin nur Schwierigkeiten machen ;-)

Sollten wir die Geister jemals vertreiben gebe ich einen aus!

@ Thomas

Die mit den großen Zahlen beschrifteten Kugeln sieht man mitunter auf Werksfotos z.B. in GS-Rep-Anleitungen. Wenn ich nicht irre ist eine derart beschriftete Kugel auch in Korbs Selbsthilfe-Buch abgelichtet.

@ Originalkugeln bevorzugen

Gibt es für die DS (abgesehen von NOS-Dinger wie von Uli abgelichtet) leider schon seit zig-Jahren nicht mehr. Selbst die Dinger die man für den CX bekommt sind von den ursprünglichen Kugeln weit entfernt. Vergleicht mal div. Bestellnummern, Drücke und Dämpfer.

@ Tiefgezogene Kugeln ‚waren vom CX da‘.

Nö. Es stimmt dass die größeren gezogenen Kugeln im CX zur Anwendung kamen, aber da waren die Dämpfer anders und die hinteren Kugeln hatten ohnehin einen anderen Druck. Die gezogenen Kugeln sind ein Ding der 60er, kamen dann beim M35 und beim GS zum Einsatz. Übrigens: Will man beim CX Break nicht auf die ‚gute‘ Eigenfrequenz UND auf die hohe Zuladung verzichten, kann man ganz einfach ausrechnen dass sich das mit dem Volumen der gezogenen Kugel nicht ausgeht, ein Grund warum im CX-Break hinten gedrehte Kugeln (!) verbaut wurden.

@ Wahl der Qualität

Bei den gezogenen Kugeln hat man so gut wie keine. Von der Eigenfrequenz kommt man nur mit den bereits genannten Komfortkugeln ran, die haben neben einem ‚weicheren‘ Dämpfer auch einen höheren Tarierdruck, damit entspricht die Eigenfrequenz der von gedrehten Kugeln. Komfortkugeln bekommt man nur mit einer Membranqualität.

Beim Druckspeicher macht eine Originalkugel mit Multilayer-Membran Sinn.

Bei gedrehten Kugeln hat man eine größere Auswahl an verschiedenen Membran-Materialien UND verschiedenen Dämpfern…

… pff, ich merke da gäbe es noch ordentlich was zum Niederschreiben…

L.G.

Dietmar

[ACCM Schwinn U.]

Dietmar,

mein Ausgangspunkt war der Druck, sprich das statische Verhalten, damit der DS überhaupt seine Fahrposition einnimmt mit der sich ergebenden Membranlage, von der heraus er federt.

Dein Ausgangspunkt ist der Komfort gestützt auf die Frequenz bei einer Schwingung.

Das ist alles schön beschrieben und erklärt und logisch mit teils überraschend einfachen Konsequenzen in Analogie zur harmonischen Federschwingung mit deren Formeln.

Diese Analogie klappt auch gut beim normalen Schwingen beim normalen Fahren ohne derbe Einwirkungen wie schlagartiges Überfahren eines Bürgersteigs zum Beispiel.

Bei den wirklich schlagartigen Einwirkungen auf die Federkugeln und damit deren Gasvolumen kannst Du aber das Kappa nicht weglassen und p mal v konstant annehmen statt p mal v hoch Kappa und auch nicht die strömungsbremsenden Dämpfungskomponenten.

Somit umfassen die bisherigen Beiträge hier inzwischen 2 von 3 auftretenden Fällen oder Situationen.

Physiker würden diese 3 Bereiche als statisch, stationär und dynamisch klassifizieren.

Und das glaube ich Dir gern und ist mir auch bewusst, dass man da noch beliebig viel beitragen könnte, besonders wenn man sich in den 3. Fall der echten Dynamik vertieft.......

Die waren schon verdammt gut, die Magès und co, die die Hydropneumatik ohne Vorbild konzipiert und zur Praxisreife gebracht haben.

Grüße, Uli

[alinator]

Danke, Junx. Wir Theologen haben es da manchmal einfacher, weil wir bei allen Unwägbarkeiten der Physik auch noch die Empirie walten lassen. Kurz und gut: Was verspricht *serienmäßigen Fahrkomfort* in meinem 79er Prestige?! Gut. Schwingenlager weiß ich. Außerdem?! -Bitte einmal teuren und einmal empfehlenswert-günstigen Tip. DANKE! Aber alles andere fand ich als Physikindifferenter Mensch plausibel, nachvollziehbar und --rechthaberisch. Ich kann alles (FAST) nachviollziehen--probiere mal.- U/nd wehe, die Kullern vom ds 23ie passen nicht auf den cx 24ie Prestige.Muhahah.