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Konzept

Eine typische Aufhängungsstruktur besteht aus elastischen Elementen, Führungsmechanismen, Stoßdämpfern usw., und manche Strukturen verfügen zusätzlich über Pufferblöcke, Stabilisatoren usw. Elastische Elemente gibt es in Form von Blattfedern, Luftfedern, Schraubenfedern und Drehstabfedern. Moderne Fahrzeugaufhängungen verwenden meist Schraubenfedern und Drehstabfedern, und einige High-End-Fahrzeuge verwenden Luftfedern.

Teilfunktion:

Stoßdämpfer

Funktion: Der Stoßdämpfer ist die Hauptkomponente, die die Dämpfkraft erzeugt. Seine Funktion besteht darin, die Vibrationen des Fahrzeugs schnell zu dämpfen, den Fahrkomfort zu verbessern und die Haftung zwischen Rad und Boden zu erhöhen. Darüber hinaus kann der Stoßdämpfer die dynamische Belastung der Karosserie reduzieren und so die Lebensdauer des Fahrzeugs verlängern. Der im Fahrzeug häufig verwendete Stoßdämpfer ist hauptsächlich der hydraulische Zylinderstoßdämpfer. Seine Struktur lässt sich in drei Typen unterteilen: Doppelzylinder, Einzylinder-Luftstoßdämpfer und Doppelzylinder-Luftstoßdämpfer. [2]

Funktionsprinzip: Wenn das Rad auf und ab springt, bewegt sich der Kolben des Stoßdämpfers in der Arbeitskammer hin und her, sodass die Flüssigkeit des Stoßdämpfers durch die Öffnung am Kolben gelangt. Da die Flüssigkeit eine bestimmte Viskosität hat und beim Durchströmen der Öffnung mit der Lochwand in Kontakt kommt, entsteht Reibung zwischen ihnen, sodass kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt und in die Luft abgeleitet wird, um so die Funktion der Schwingungsdämpfung zu erreichen.

(2) Elastische Elemente

Funktion: Unterstützung vertikaler Lasten, Linderung und Eindämmung von Vibrationen und Stößen durch unebene Straßenoberflächen. Zu den elastischen Elementen zählen hauptsächlich Blattfedern, Schraubenfedern, Drehstabfedern, Luftfedern und Gummifedern usw.

Prinzip: Teile aus Materialien mit hoher Elastizität. Wenn das Rad einem großen Aufprall ausgesetzt ist, wird die kinetische Energie in elastische potentielle Energie umgewandelt und gespeichert und freigegeben, wenn das Rad herunterspringt oder in den ursprünglichen Fahrzustand zurückkehrt.

(3) Führungsmechanismus

Die Rolle des Führungsmechanismus besteht darin, Kraft und Moment zu übertragen und auch eine Führungsfunktion zu übernehmen. Während des Fahrvorgangs des Autos kann die Flugbahn der Räder gesteuert werden.

Wirkung

Die Radaufhängung ist ein wichtiger Bestandteil eines Fahrzeugs. Sie verbindet den Rahmen elastisch mit den Rädern und beeinflusst die verschiedenen Fahrleistungen des Fahrzeugs. Äußerlich betrachtet besteht die Radaufhängung eines Fahrzeugs lediglich aus Stangen, Rohren und Federn, doch das ist nicht ganz einfach. Im Gegenteil: Die Anforderungen an die Radaufhängung sind schwer zu erfüllen, da sie sowohl den Komfortanforderungen als auch den Anforderungen an die Fahrstabilität gerecht wird. Diese beiden Aspekte stehen im Widerspruch zueinander. Um beispielsweise einen guten Komfort zu erreichen, müssen die Vibrationen des Fahrzeugs stark gedämpft werden. Daher sollte die Feder weicher ausgelegt sein. Eine weiche Feder kann jedoch leicht zu Nickbewegungen beim Bremsen, Kopfheben beim Beschleunigen und starken Wanken führen. Diese Tendenz ist für die Lenkung des Fahrzeugs ungünstig und kann leicht zu Instabilitäten führen.

nicht unabhängige Aufhängung

Das strukturelle Merkmal der nicht-unabhängigen Radaufhängung besteht darin, dass die Räder auf beiden Seiten durch eine integrierte Achse verbunden sind und die Räder zusammen mit der Achse elastisch unter dem Rahmen oder der Karosserie aufgehängt sind. Die nicht-unabhängige Radaufhängung bietet die Vorteile einer einfachen Konstruktion, geringer Kosten, hoher Festigkeit, einfacher Wartung und geringer Änderungen der Vorderradeinstellung während der Fahrt. Aufgrund des mangelnden Komforts und der mangelnden Fahrstabilität wird sie jedoch in modernen Autos grundsätzlich nicht mehr verwendet. Sie wird hauptsächlich in LKWs und Bussen eingesetzt.

Nicht unabhängige Blattfederaufhängung

Die Blattfeder dient als elastisches Element der nicht unabhängigen Radaufhängung. Da sie gleichzeitig als Führungsmechanismus fungiert, wird das Aufhängungssystem erheblich vereinfacht.

Bei der nicht unabhängigen Längsblattfederaufhängung werden Blattfedern als elastische Elemente verwendet und die Aufhängung ist parallel zur Längsachse des Fahrzeugs am Fahrzeug angeordnet.

Funktionsprinzip: Fährt das Fahrzeug auf unebener Fahrbahn und stößt dabei auf eine Stoßbelastung, treiben die Räder die Achse an, wodurch sich Blattfeder und Stoßdämpfer gleichzeitig nach oben bewegen. Die Längenzunahme der Blattfeder bei der Aufwärtsbewegung kann durch die Verlängerung der hinteren Öse störungsfrei ausgeglichen werden. Da das obere Ende des Stoßdämpfers fixiert ist und sich das untere Ende nach oben bewegt, arbeitet er wie im komprimierten Zustand. Die Dämpfung erhöht sich und dämpft die Vibrationen. Überschreitet die Achsbewegung den Abstand zwischen Pufferblock und Begrenzungsblock, berührt der Pufferblock den Begrenzungsblock und wird zusammengedrückt. [2]

Klassifizierung: Die nicht-unabhängige Aufhängung mit Längsblattfedern kann in asymmetrische nicht-unabhängige Aufhängung mit Längsblattfedern, ausgewogene Aufhängung und symmetrische nicht-unabhängige Aufhängung mit Längsblattfedern unterteilt werden. Es handelt sich um eine nicht-unabhängige Aufhängung mit Längsblattfedern.

1. Asymmetrische Längsblattfederung, nicht unabhängige Aufhängung

Bei der nicht unabhängigen Aufhängung mit asymmetrischer Längsblattfeder handelt es sich um eine Aufhängung, bei der der Abstand zwischen der Mitte des U-förmigen Bolzens und der Mitte der Ösen an beiden Enden nicht gleich ist, wenn die Längsblattfeder an der Achse (Brücke) befestigt ist.

2. Aussetzung des Guthabens

Eine ausgewogene Federung sorgt dafür, dass die vertikale Belastung der Räder an der verbundenen Achse stets gleichmäßig ist. Die Funktion einer ausgewogenen Federung besteht darin, einen guten Kontakt zwischen den Rädern und dem Boden sowie eine gleichmäßige Belastung zu gewährleisten und sicherzustellen, dass der Fahrer die Richtung des Fahrzeugs kontrollieren kann und das Fahrzeug über ausreichend Antriebskraft verfügt.

Je nach Struktur kann die Unruhaufhängung in zwei Typen unterteilt werden: Schubstangentyp und Schwingarmtyp.

① Schubstangen-Ausgleichsfederung. Sie besteht aus einer vertikal angeordneten Blattfeder, deren beide Enden in einer Gleitplattenhalterung an der Oberseite der Hinterachshülse gelagert sind. Der Mittelteil ist mit U-förmigen Schrauben an der Ausgleichslagerschale befestigt und kann sich um die Ausgleichswelle drehen. Die Ausgleichswelle ist über eine Halterung am Fahrzeugrahmen befestigt. Ein Ende der Schubstange ist am Fahrzeugrahmen befestigt, das andere Ende ist mit der Achse verbunden. Die Schubstange dient zur Übertragung von Antriebskraft, Bremskraft und der entsprechenden Reaktionskraft.

Das Funktionsprinzip der Schubstangen-Ausgleichsfederung besteht darin, dass ein mehrachsiges Fahrzeug auf unebener Straße fährt. Wenn jedes Rad mit einer typischen Stahlplattenkonstruktion aufgehängt wird, kann nicht gewährleistet werden, dass alle Räder vollen Bodenkontakt haben. Das heißt, einige Räder tragen die vertikale Last. Eine reduzierte (oder sogar keine) Last würde es dem Fahrer erschweren, die Fahrtrichtung zu kontrollieren, wenn dies an den gelenkten Rädern auftritt. Wenn dies an den Antriebsrädern passiert, geht ein Teil (wenn nicht die gesamte) Antriebskraft verloren. Die Mittelachse und die Hinterachse des dreiachsigen Fahrzeugs sind an den beiden Enden der Ausgleichsstange montiert. Der mittlere Teil der Ausgleichsstange ist scharnierartig mit dem Fahrzeugrahmen verbunden. Deshalb können sich die Räder an den beiden Brücken nicht unabhängig voneinander auf und ab bewegen. Wenn ein Rad in eine Grube einsinkt, bewegt sich das andere Rad unter dem Einfluss der Ausgleichsstange nach oben. Da die Arme der Stabilisatorstange gleich lang sind, ist die vertikale Last auf beiden Rädern immer gleich.

Die Schubstangen-Ausgleichsfederung wird für die Hinterachse des 6×6 Dreiachs-Geländewagens und des 6×4 Dreiachs-Lkw verwendet.

②Schwingarm-Balance-Aufhängung. Die Mittelachsaufhängung verfügt über eine Längsblattfederstruktur. Die hintere Öse ist am vorderen Ende des Schwingarms befestigt, während die Schwingarm-Achshalterung am Rahmen befestigt ist. Das hintere Ende des Schwingarms ist mit der Hinterachse des Fahrzeugs verbunden.

Das Funktionsprinzip der Schwingenausgleichsfederung besteht darin, dass das Auto auf einer unebenen Straße fährt. Fällt die Mittelbrücke in eine Grube, wird die Schwinge durch die hintere Öse nach unten gezogen und dreht sich gegen den Uhrzeigersinn um die Schwingenwelle. Das Achsrad bewegt sich nach oben. Die Schwinge ist hier ein ziemlicher Hebel, und das Verteilungsverhältnis der vertikalen Last auf die Mittel- und Hinterachse hängt vom Hebelverhältnis der Schwinge und der vorderen und hinteren Länge der Blattfeder ab.

Nicht unabhängige Aufhängung mit Schraubenfeder

Da die Schraubenfeder als elastisches Element nur vertikale Lasten aufnehmen kann, muss das Federungssystem um einen Führungsmechanismus und einen Stoßdämpfer ergänzt werden.

Es besteht aus Schraubenfedern, Stoßdämpfern, Längs- und Querschubstangen, Verstärkungsstäben und weiteren Komponenten. Die Konstruktionseigenschaft besteht darin, dass linkes und rechtes Rad durch eine durchgehende Welle miteinander verbunden sind. Das untere Ende des Stoßdämpfers ist am Hinterachsträger befestigt, das obere Ende ist gelenkig mit der Karosserie verbunden. Die Schraubenfeder ist zwischen der oberen Feder und der unteren Auflagefläche an der Außenseite des Stoßdämpfers angebracht. Das hintere Ende der Längsschubstange ist an der Achse angeschweißt, das vordere Ende ist gelenkig mit dem Fahrzeugrahmen verbunden. Ein Ende der Querschubstange ist gelenkig mit der Karosserie verbunden, das andere Ende mit der Achse. Im Betrieb trägt die Feder die vertikale Last, während die Längs- und Querkräfte jeweils von der Längs- und Querschubstange aufgenommen werden. Beim Schwingen des Rades schwingt die gesamte Achse um die Anlenkpunkte der Längs- und Querschubstange an der Karosserie. Gummibuchsen an den Anlenkpunkten eliminieren Bewegungsstörungen beim Schwingen der Achse. Die Einzelradaufhängung mit Schraubenfeder eignet sich für die Hinterradaufhängung von Personenkraftwagen.

Luftfederung mit Einzelradaufhängung

Während der Fahrt muss sich die Steifigkeit der Federung aufgrund von Lastwechseln und veränderter Straßenoberfläche entsprechend anpassen. Fahrzeuge müssen die Höhe der Karosserie reduzieren, um auf guten Straßen die Geschwindigkeit zu erhöhen. Auf schlechten Straßen hingegen muss die Höhe der Karosserie erhöht werden, um die Überholfähigkeit zu verbessern. Daher muss die Höhe der Karosserie den jeweiligen Einsatzanforderungen angepasst werden können. Eine nicht unabhängige Luftfederung kann diese Anforderungen erfüllen.

Es besteht aus Kompressor, Luftspeicher, Höhenregelventil, Luftfeder, Steuerstange usw. Darüber hinaus gibt es Stoßdämpfer, Führungsarme und seitliche Stabilisatoren. Die Luftfeder ist zwischen Rahmen (Karosserie) und Achse befestigt, und das Höhenregelventil ist an der Fahrzeugkarosserie befestigt. Das Ende der Kolbenstange ist gelenkig mit dem Querarm der Steuerstange verbunden, und das andere Ende des Querarms ist gelenkig mit der Steuerstange verbunden. Der mittlere Teil wird vom oberen Teil der Luftfeder getragen, und das untere Ende der Steuerstange ist an der Achse befestigt. Die Komponenten der Luftfeder sind durch Rohrleitungen miteinander verbunden. Das vom Kompressor erzeugte Hochdruckgas gelangt über den Öl-Wasser-Abscheider und den Druckregler in den Luftspeicher und gelangt, nachdem es den Gasspeicher verlassen hat, über den Luftfilter in das Höhenregelventil. Der Luftspeicher ist mit den Luftfedern jedes Rades verbunden. Der Gasdruck in jeder Luftfeder steigt mit zunehmendem Füllstand an. Gleichzeitig hebt sich die Karosserie, bis sich der Kolben im Höhenregelventil in Richtung des Luftspeichers bewegt. Der Lufteinfüllstutzen des inneren Füllventils wird blockiert. Als elastisches Element kann die Luftfeder die Stoßbelastung, die von der Fahrbahn auf das Rad wirkt, abfedern, wenn sie über die Achse auf die Karosserie übertragen wird. Darüber hinaus kann die Luftfederung die Höhe der Karosserie automatisch anpassen. Der Kolben befindet sich zwischen dem Füll- und dem Entlüftungsstutzen im Höhenregelventil. Das Gas aus dem Luftspeicher bläst den Luftspeicher und die Luftfeder auf und hebt die Karosserie an. Befindet sich der Kolben in der oberen Position des Füll- und Entlüftungsstutzens des Höhenregelventils, fließt das Gas aus der Luftfeder über den Füll- und Entlüftungsstutzen zurück in die Atmosphäre. Der Luftdruck in der Luftfeder sinkt, wodurch sich auch die Höhe der Karosserie verringert. Die Steuerstange und der daran befestigte Querarm bestimmen die Position des Kolbens im Höhenregelventil.

Die Luftfederung bietet eine Reihe von Vorteilen, z. B. einen guten Fahrkomfort, die Möglichkeit, bei Bedarf ein- oder mehrachsig anzuheben, die Höhe der Karosserie zu verändern und die Fahrbahnoberfläche nur geringfügig zu beschädigen. Allerdings weist sie auch eine komplexe Struktur und strenge Anforderungen an die Abdichtung auf. Sie wird in Nutzfahrzeugen, Lastkraftwagen, Anhängern und einigen Personenkraftwagen eingesetzt.

Nicht unabhängige Aufhängung mit Öl- und Gasfeder

Bei der nicht unabhängigen Federung mit Öl-Luftfeder handelt es sich um eine nicht unabhängige Federung, bei der das elastische Element eine Öl-Luftfeder ist.

Es besteht aus Öl- und Gasdruckfedern, Querdruckstangen, Pufferblöcken, Längsdruckstangen und weiteren Komponenten. Das obere Ende der Öl-Luftfeder ist am Fahrzeugrahmen, das untere an der Vorderachse befestigt. Links und rechts befindet sich jeweils eine untere Längsdruckstange zwischen Vorderachse und Längsträger. Eine obere Längsdruckstange ist an der Vorderachse und der inneren Halterung des Längsträgers montiert. Obere und untere Längsdruckstangen bilden ein Parallelogramm, das den Nachlaufwinkel des Achsschenkelbolzens bei Radschwingungen stabil hält. Die Querdruckstange ist am linken Längsträger und der rechten Halterung der Vorderachse montiert. Unter den beiden Längsträgern befindet sich ein Pufferblock. Die zwischen Rahmen und Achse eingebaute Öl-Luftfeder wirkt als elastisches Element und dämpft die auf das Rad wirkenden Aufprallkräfte der Fahrbahnoberfläche bei der Übertragung auf den Rahmen und dämpft gleichzeitig die entstehenden Vibrationen. Die oberen und unteren Längsschubstangen dienen zur Übertragung der Längskraft und zur Aufnahme des durch die Bremskraft verursachten Reaktionsmoments. Querschubstangen übertragen Querkräfte.

Bei der Verwendung einer Öl-Gas-Feder in einem Nutzfahrzeug mit hoher Beladung sind Volumen und Masse geringer als bei einer Blattfeder und die Steifigkeit ist unterschiedlich, stellt jedoch hohe Anforderungen an die Abdichtung und ist schwierig zu warten. Die Öl-Gas-Federung eignet sich für Nutzfahrzeuge mit hoher Beladung.

Unabhängige Aufhängung – Redaktionelle Sendung

Bei einer Einzelradaufhängung sind die Räder jeder Seite einzeln elastisch am Rahmen bzw. an der Karosserie aufgehängt. Die Vorteile sind: geringes Gewicht, geringere Belastung der Karosserie und bessere Bodenhaftung der Räder; weiche Federn mit geringer Steifigkeit erhöhen den Komfort; der Motor kann tiefer gelegt werden, wodurch der Schwerpunkt des Fahrzeugs gesenkt wird, was die Fahrstabilität verbessert; die linken und rechten Räder springen unabhängig voneinander, was Neigung und Vibration der Karosserie reduziert. Nachteile einer Einzelradaufhängung sind jedoch ihre komplexe Konstruktion, die hohen Kosten und der hohe Wartungsaufwand. Die meisten modernen Fahrzeuge verfügen über Einzelradaufhängungen. Je nach Bauform werden Einzelradaufhängungen in Querlenker-, Längslenker-, Mehrlenker-, Kerzen- und MacPherson-Aufhängungen unterteilt.

Querlenker

Bei der Querlenkeraufhängung handelt es sich um eine Einzelradaufhängung, bei der die Räder in der Querebene des Fahrzeugs schwingen. Je nach Anzahl der Querlenker wird zwischen Doppel- und Einlenkeraufhängung unterschieden.

Die Einzelquerlenkeraufhängung bietet die Vorteile einer einfachen Konstruktion, eines hohen Rollzentrums und einer starken Wankstabilisierung. Mit zunehmender Geschwindigkeit moderner Fahrzeuge führt ein zu hohes Rollzentrum jedoch zu einer deutlichen Spurveränderung beim Radsprung und damit zu erhöhtem Reifenverschleiß. Zudem ist die vertikale Kraftübertragung zwischen linkem und rechtem Rad in scharfen Kurven zu groß, was zu einem erhöhten Sturz der Hinterräder führt. Die Kurvensteifigkeit der Hinterräder nimmt ab, was zu starkem Heckdrift bei hohen Geschwindigkeiten führt. Die Einzelquerlenkeraufhängung wird meist als Hinterradaufhängung verwendet, wird aber derzeit kaum eingesetzt, da sie den Anforderungen beim Fahren bei hohen Geschwindigkeiten nicht gerecht wird.

Doppelquerlenker-Einzelradaufhängungen werden in gleich lange und ungleich lange Doppelquerlenker unterteilt, je nachdem, ob die oberen und unteren Querlenker gleich lang sind. Die gleich lange Doppelquerlenkeraufhängung kann die Achsschenkelneigung konstant halten, wenn die Räder auf und ab springen, aber der Radstand verändert sich stark (ähnlich wie bei der Einzelquerlenkeraufhängung), was zu starkem Reifenverschleiß führt und heute nur noch selten verwendet wird. Bei der ungleich langen Doppelquerlenkeraufhängung lassen sich die Änderungen des Radstands und der Vorderradeinstellung in akzeptablen Grenzen halten, solange die Länge der oberen und unteren Querlenker richtig gewählt und optimiert wird und durch eine sinnvolle Anordnung die Änderungen des Radstands und der Vorderradeinstellung in akzeptablen Grenzen gehalten werden, wodurch die gute Fahrstabilität des Fahrzeugs gewährleistet wird. Derzeit wird die ungleich lange Doppelquerlenkeraufhängung häufig für Vorder- und Hinterradaufhängungen von Autos verwendet, und auch die Hinterräder einiger Sportwagen und Rennwagen verwenden diese Aufhängungsstruktur.