Warum Federn und Dämpfer im Fahrwerk?
Das Fahrwerk eines Fahrzeugs besteht aus einer Reihe von mechanischen Komponenten wie, Federn und Dämpfern, die die Räder mit dem Fahrgestell verbinden. Es hat zwei Hauptaufgaben:
Erstens hält das Fahrwerk die Fahrgastzelle (und das Fahrzeug selbst) ruhig, indem es Störungen durch holprige Straßen, Kurvenfahrten, Bremsen oder Beschleunigung herausfiltert. Dies trägt zu einer sanften und angenehmen Fahrt bei. Sie sind Rallye-Fahrer? Verzichten Sie erstmal auf den Fahrspaß und lesen Sie weiter!
Zweitens wird der Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn maximiert, um bei allen Fahrbedingungen Stabilität und gutes Handling (und damit Sicherheit!) zu gewährleisten. Auch das ist für Rallye-Fahrer, die es vorziehen, auf der Strecke zu driften, nicht unbedingt erforderlich.
Federn und Dämpfer
Federn und Dämpfer verbinden das Rad mit dem Fahrzeug oder dem Cockpit (siehe Bild).
FEDERN
Federn gleichen Unebenheiten der Fahrbahn aus (z.B. Schlaglöcher), indem sie die entsprechenden Schwingungen herausfiltern. Genauer gesagt werden sie zusammengedrückt, wenn das Rad eintaucht - zum Beispiel beim Überrollen einer Bodenwelle - und speichern dabei Energie. Sobald das Rad wieder ausfährt, dehnen sich die Federn aus und geben die gespeicherte Energie wieder frei.
Stahl- und Luftfedern im Vergleich
Die am häufigsten auf dem Markt angebotenen Federn sind Stahlfedern. Stahlfedern sind robust und bieten ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, aber sie sind nicht „intelligent", d.h. sie können nicht dynamisch auf sich ändernde Bedingungen reagieren.
Luftfedern sind intelligenter; sie reagieren auf wechselnde Fahrbedingungen und halten das Fahrzeug unabhängig von dessen Beladung auf einem konstanten Niveau. Wie der Name schon sagt, haben Luftfedern mit Luft gefüllte Kammern, da Luft komprimierbar ist, verhalten diese sich wie Federn.
Luftfedern können die Höhe des Fahrzeugs verändern. Wenn sie etwa über einen Bordstein oder durch unwegsames Gelände fahren, wird die Luftfeder durch Hinzufügen von Luft "aufgepumpt", das Cockpit hebt sich an. Bei höheren Geschwindigkeiten wird die Luft abgelassen, wodurch sich die Karosserie absenkt, der Luftwiderstand verringert sich und der Kraftstoff- oder Stromverbrauch sinkt.
Stahlfedern werden bei hoher Belastung zusammengedrückt. Dies führt zu einer Verringerung der Bodenfreiheit und des Federwegs und damit zu weniger Stabilität und Komfort. Dagegen kann ein mit Luftfedern ausgestattetes Fahrzeug bei schwerer Beladung zusätzliche Luft in die Kammern einfüllen, wodurch das Fahrzeug wieder auf das ursprüngliche Niveau angehoben wird, und Komfort und Sicherheit erhalten bleiben.
Anpassung der Luftfeder-“härte“ während der Fahrt
Die Federrate („härte“) einer Feder kann auch während der Fahrt on-the-fly eingestellt werden. Die Luftfeder ist dazu in mehrere Kammern unterteilt. Diese können bei Bedarf zugeschaltet werden.
Es gibt eine "immer aktive Kammer" mit einem kleinen Luftvolumen, die für eine "straffe" Abstimmung sorgt. Durch das Zuschalten weiterer Kammern erhöht sich die aktive Luftmenge, was die Einstellung "weicher" macht. Je weicher die Abstimmung, desto effektiver werden Stöße gefiltert, aber desto "schwammiger" fühlt sich das Fahrverhalten an.
Bei Fahrten im Gelände wird eine "weiche" Abstimmung bevorzugt, bei Notbremsungen oder Notfallmanövern ist eine "harte" Einstellung die bessere Wahl.
DÄMPFER
Dämpfer regeln, wie schnell die Feder ein- und ausfedert. Dabei wird die kinetische Energie ("Bewegung") in Wärme umgewandelt.
Es gibt zwei Arten von Dämpfungen: Zug- und Druckstufendämpfung
Betrachten wir zunächst die Zugstufendämpfung (Rebound): Dies ist die Dämpfung beim Ausfedern. Unbelastet dehnen sich Federn explosionsartig aus, ähnlich wie ein Gummiball, der auf dem Boden aufschlägt. Der Dämpfer verlangsamt die Ausfederungsgeschwindigkeit und vermeidet so den "Gummiball-Effekt".
Die Druckstufendämpfung (Compression) ist die Dämpfung beim Einfedern. Diese wird in dynamischen Fahrsituationen eingesetzt. Beim Bremsen werden die Federn vorne zusammengedrückt und hinten entlastet, beim Beschleunigen verhält es sich umgekehrt. Biegt das Fahrzeug in eine Kurve ein, werden die äußeren Federn zusammengedrückt, während sich die inneren Federn ausdehnen.
Eine harte Druckstufendämpfung macht die Aufhängung weniger empfindlich gegenüber Unebenheiten und Schlaglöchern und trägt dazu bei, das Cockpit in solchen Situationen stabil zu halten.
Nun ein brauchbarer Hinweis für Rally-Fahrer: Für „Jumps“ ist eine harte Druckstufendämpfung sehr wichtig! Diese unterstützt die Federung bei der Landung und verhindert ein Durchschlagen.
Modernde Dämpfer können das. Sie sind während der Fahrt anpassbar und können auf wechselnde Fahrbedingungen reagieren. So kann z. B. bei Geradeausfahrt mit konstanter Geschwindigkeit (Autobahn) eine normale Dämpfung eingestellt werden, während die Dämpfung beim Abbiegen, Bremsen oder Beschleunigen wie oben beschrieben „härter“ wird. Genau wie bei Luftfedern ist es ratsam, je nach Fahrsituation die Einstellungen "hart" oder "weich" zu wählen. Keine Sorge, die perfekte Einstellung übernimmt die Software für Sie 😉
Next-Gen Fahrwerkssysteme
Next-Gen Fahrwerkssysteme kombinieren Luftfedern und einstellbare Dämpfer mit Kameras, die die Straße scannen. Diese ausgereiften Systeme passen das Fahrwerk in Millisekunden perfekt an jede Situation an. Erkennt die Kamera beispielsweise ein Schlagloch, wird die Zugstufendämpfung auf „weich“ gestellt. Somit kann das Rad schnell ausfedern und dem Loch „folgen“. Damit bleibt der Kontakt zur Fahrbahn erhalten.
Soweit die kurze Erläuterung der wichtigsten Merkmale und Funktionsprinzipien eines Fahrwerks. Hinter diesem Thema steckt viel mehr, als man auf den ersten Blick sieht! Wenn Ihnen dieser Artikel gefallen hat oder Sie Fragen haben, schreiben Sie uns.
