Hydropneumatische Federung: Funktionsweise, Elemente & Vorteile

Hydropneumatische Federung: Eine Übersicht

Die hydropneumatische Federung ist eine Weiterentwicklung der konventionellen Federung, die anstelle von Federn zwei Flüssigkeiten – Flüssigkeit und Gas – für ihren Betrieb nutzt.

Funktionsprinzip

Das System basiert auf der gleichen Struktur wie herkömmliche Federungen, ist aber hydropneumatisch konzipiert und besteht aus einer Flüssigkeit und einem Gas. Die grundlegenden Elemente sind ähnlich einem zylindrischen Kolben, der zwei verschiedene Betriebsdruckbereiche ausführen kann: Druckgenerator und Druckempfänger.

Bestandteile der Federung

Der Block der Federung ersetzt die Feder-Dämpfer-Einheit einer konventionellen Federung. Er besteht aus einem Zylinder, der am Fahrzeugkörper befestigt ist. Dieser Zylinder enthält eine Kugel an einem Ende, die wiederum den Stoßdämpfer enthält. Im Boden des Zylinders bewegt sich ein Kolben, der über ein Stoßdämpfergestänge mit dem Federungsarm verbunden ist.

Der Zylinder, der die Kugel enthält, fungiert als wichtiger Speicher. Der Stickstoff darin wird durch die Abfederung des Stoßes in Form von Flüssigkeitsdruck, der durch die Bewegung des Kolbens verursacht wird, komprimiert oder erweitert.

Der Stoßdämpfer ist mit Ventilen mit verformbaren Platten ausgestattet, um den Flüssigkeitsfluss zur Kugel und umgekehrt zu steuern. Dies ermöglicht eine hohe betriebliche Flexibilität im Kugel-Zylinder-System.

Anordnung der Elemente im Fahrzeug

• Zylinder: Zwei Zylinder, einer für jedes Rad, sind mit einem Kolben verbunden, der über ein bewegliches Stoßdämpfergestänge die Federung steuert, je nach den Unebenheiten, denen die Räder auf der Fahrbahn ausgesetzt sind.
• Bereiche: Zwei Bereiche, einer für jedes Rad, erstrecken sich bis zum Ende des Zylinders und fungieren als Luftfeder.
• Stoßdämpfer: Sie absorbieren und vermeiden abrupte Schwankungen, die durch Unebenheiten der Fahrbahn verursacht werden.
• Höhenkorrektur: Ermöglicht eine konstante oder variable Fahrzeughöhe, die vom Fahrer eingestellt werden kann.
• Ventil für extreme Bedingungen: Hält eine konstante Höhe über dem Boden aufrecht und verhindert, dass das Fahrzeug zu stark absinkt, wenn es längere Zeit nicht in Betrieb ist.
• Druckflüssigkeit: Eine spezielle Hydraulikflüssigkeit mit mineralischen oder synthetischen Eigenschaften (z. B. LMH, LHS).

Baugruppe: Ursachen für Belastung

Um alle hydraulischen Komponenten des Fahrzeugs mit Flüssigkeitsdruck zu versorgen, ist eine Hochdruckquelle erforderlich. Diese gewährleistet einen Mindestdruck und reguliert ihn im Kreislauf.

• Speicher
• Hochdruckpumpe
• Regelventile oder Konjunktor-Leistungsschalter
• Hauptbatterie
• Sicherheitsventil

Hochdruckpumpe

Eine mechanische Pumpe, die vom Motor über einen Riemen angetrieben wird. Sie saugt Hydrauliköl aus dem Tank an, um es mit dem erforderlichen Druck zu versorgen. Es gibt Pumpen mit paralleler und senkrechter Achse.

Konjunktor-Leistungsschalter

Ein Druckregelventil, das den Druck im Reservoir durch zwei Kolbenventile mit Federn aufrechterhält. Es hält den Druck gemäß den Herstellerangaben konstant (zwischen 145 und 170 bar). Es gibt zwei Betriebsphasen: Verbindung (wenn die Hochdruckpumpe einen Druck erreicht, der die Feder überwindet und die Federung und Bremsen versorgt) und Trennung (wenn ein Druck erreicht wird, der die Feder überwindet und Flüssigkeit in das Gefäß abgibt).

Haupttank

Speichert Flüssigkeit und gibt Druck basierend auf den Anforderungen des Kreislaufs ab.

Sicherheitsventil

Liefert den notwendigen Druck, um im Notfall das Fahrzeug zu stoppen. Im Falle eines Ausfalls im Hydraulikkreislauf priorisiert das Ventil die Versorgung dieser Stellen, um die Sicherheit der Fahrgäste zu gewährleisten.

Bestandteile der Federung im Detail

• Zylinder
• Bereich (Kugel)
• Puffer
• Höhenkorrektur
• Antacida-Ventil
• Beherrschende Höhen

Der Zylinder ermöglicht die Bewegung des Rades und die Höhenverstellung.

Die Kugel enthält Stickstoff und dient als elastisches Element der Federung. Der Bereich dient als Luftfeder. Die Flüssigkeit zirkuliert zwischen dem Gas in der Kugel und den Einrichtungen des Fahrzeugs und der Räder.

Stoßdämpfer

Absorbieren Schwingungen, die durch unebene Fahrbahnen verursacht werden, indem sie die Frequenz und Amplitude dieser Schwankungen reduzieren.

Höhenkorrektur

Funktioniert wie ein Hahn, der den Zu- oder Abfluss von Flüssigkeit steuert, um das Volumen der Flüssigkeit in den Zylindern der Federung derselben Achse zu variieren. Ermöglicht die Ankunft oder die Beurteilung einer bestimmten Menge von Flüssigkeit auf eine konstante Höhe über dem Boden. Daher führt es die Funktion eines Ventils selbstnivellierend aus.

Luftfederung

Befindet sich zwischen dem Rahmen und der Achse der Räder und Querlenker und bildet eine Luftfederschicht. Funktionsprinzip: Wenn sich das Rad aufgrund von Unebenheiten nach oben oder unten bewegt, wird die Feder wie ein Blasebalg zusammengedrückt. Die Volumenänderung bewirkt eine Druckänderung im unteren Teil der Feder, die ihn nach dem Passieren des Hindernisses in seine Ausgangsposition zurückführt, was zu einem elastischen Kisseneffekt führt. Die Bewegung des Rades zwingt den Kolben, die Federhöhe durch Variation der Bewegungen zu verändern, wodurch unterschiedliche Drücke im Inneren entstehen. Die Eingreiftruppe ist eine Funktion des Hubraums und des Innendrucks, wodurch eine variable progressive Feder mit einer niedrigeren Schwingungsfrequenz von 1 Hz/Sek. erreicht wird. Benötigt eine Druckluftquelle und wird nur in Fahrzeugen mit Bremsen verwendet, da die Installation der Luft für den Betrieb der Bremsen und der Luftfederung genutzt wird. Wird in der Familie, Industrie, Bussen und LKW eingesetzt.

Druckluftversorgungskreislauf

Wird vom Kompressor für die Bremsleitung und Luftfederung bereitgestellt. Der vom Motor angetriebene Verdichter komprimiert die Luft und leitet sie durch Kanäle zum Feuchtigkeitsabscheider, der sich am Ausgang des Kompressors befindet und die Feuchtigkeit aus der Luft entfernt. Die feuchtigkeitsfreie Luft läuft durch den nassen Tank, um den Bremsflüssigkeitsbehälter zu versorgen. Wenn ein bestimmter Druck erreicht ist, unterbricht ein Sicherheitsventil die Luftzufuhr zum Bremsflüssigkeitsbehälter. Wenn der Druck im Tank zu hoch wird, öffnet ein Überdruckventil die Luftzufuhr vollständig zu zwei Zusatztanks, wo sie auf einen voreingestellten Druck gespeichert wird.

Steuerung von High-Level-Steuerung

Aufrechterhaltung der gleichen Ebene der Plattform, unabhängig von der Belastung.