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Die Hydropneumatik

Veröffentlicht in Wissen und Technik

Die hydropneumatische Federung

Das revolutionärste Merkmal des Citroën DS offenbarte sich unter dem avantgardistischem Äußeren. Unter ihrem Blechkleid verliefen rund 34 Meter Hydraulikleitungen! Citroën steuert mit diesem Hydrauliksystem nicht nur die Federung, auch die Lenkung wird unterstützt. Das Getriebe wird ebenfalls hydraulisch betätigt wie die Bremsen.

Um das Maß dieser Seite nicht zu sprengen, möchten wir nur auf die Federung etwas näher eingehen.

Schema der hydropneumatischen Federung des Citroën DS Abb.1 - Hydropneumatische Federung
  1. Schwingarm
  2. Kolben
  3. Federzylinder
  4. Federkugel
  5. Hydrauliköl
  6. Gas (Stickstoff)

Die hydropneumatische Federung ist auf zwei Elemente aufgebaut: Gas und Flüssigkeit. Das Gas, hier Stickstoff, stellt das elastische Element dar, die unter Druck stehende Flüssigkeit dient als Verbindung zwischen den Radbewegungen und dem Gas.

Zeichnung eines Federelements


Abb.2 - Federelement

  1. Verschlußstopfen für Einfüllöffnung
  2. Membrane
  3. Untere Kugelhälfte
  4. Stoßdämpfer
  5. Zylinder
  6. Druckstück
  7. Dichtsystem
  8. Dichtstulpen
  9. Federungsstößel
  10. Rücklauf
  11. Kolben
  12. Zufuhr Hydrauliköl
  13. Obere Kugelhälfte
An jedem der einzeln aufgehängten Räder wirkt über einen Schwingarm ein einzelnes Federelement. Dieses Element besteht aus einer Kugel die mit einem Zylinder verschraubt ist (Abb.2). Die Kugel ist durch eine Membran in zwei Hälften geteilt; in der oberen Hälfte befindet sich der unter Druck stehende Stickstoff. In dem Zylinder bewegt sich ein Kolben, der mit einer lose gelagerten Stößelstange mit dem Schwingarm verbunden ist. Eine bestimmte Menge Drucköl (Hydraulikflüssigkeit) verbindet nun als nicht komprimierbares Element den Kolben mit der Membran.

Liegt keine Beanspruchung vor, unterliegen Stickstoff und Flüssigkeit dem gleichen Druck. Trifft nun ein Rad auf ein Hindernis, verschiebt sich der Kolben in dem Zylinder. Federt das Rad ein, wird der Kolben in den Zylinder gedrückt, die Flüssigkeit überträgt diese Bewegung auf die Membran und der Stickstoff wird komprimiert. Federt das Rad hingegen aus, wird der Kolben herausgezogen, die Flüssigkeit überträgt diese Bewegung ebenfalls auf die Membran, und der unter Druck stehende Stickstoff entspannt sich (Abb.1). Diese Komprimierung oder Entspannung des Gases verhindert, daß die Unebenheiten der Fahrbahn an die Karosserie weitergeleitet werden. Ist das Hindernis passiert, bewegt sich der Kolben in seine Ausgangsstellung zurück, Gas und Flüssigkeit sind wieder im Gleichgewicht.

Um beim Ein- und Ausfedern unkontrolliertes Auf- und Abschwingen der Karosserie zu vermeiden, sind zwischen Federkugel und Zylinder Stoßdämpfer eingebaut, die die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit regeln.

Die zur Übermittlung der Radausschläge dienende Hydraulikflüssigkeit hat allerdings auch einen exzellenten Nebeneffekt. Durch Hinzufügen oder Ablassen von Flüssigkeit kann somit auch die Bodenfreiheit des Fahrzeuges verändert werden.

Zwei sogenannte Höhenkorrektoren, einer an der Vorderachse, einer an der Hinterachse, überwachen unabhängig voneinander die vorher eingestellte Bodenfreiheit. Der Korrektor ist ein einfaches 3-Wege-Ventil (Abb.3), das den Federelementen einer Achse vorgeschaltet ist. Dieses Ventil wird mechanisch über ein Gestänge, das an den Stabilisatoren einer Achse angelengt ist, geregelt. Wird die Beladung im z.B. im Kofferraum erhöht, federt das Heck des Fahrzeuges ein. Dadurch wird durch das Gestänge das Ventil am Korrektor geöffnet, das Drucköl strömt in die Federzylinder und drückt das Fahrzeugheck in die Ausgangsposition (Normalposition) zurück. Wird das Heck des Fahrzeuges hingegen entlastet, federn die Räder aus, das Ventil öffnet, und die Flüssigkeit fließt ab, bis das Heck die Normalposition erreicht. So wird das Fahrzeug, unabhängig vom Beladungszustand, immer optimal abgefedert.

Durch eine mechanische Handverstellung, die auf beiden Höhenkorrektoren wirkt, kann der Fahrer die Bodenfreiheit seines Fahrzeuges verändern. Der sich im Fahrerfußraum auf der linken Seite befindliche Hebel erlaubt fünf Einstellungen. Eine für den normalen Fahrbetrieb und zwei für eine größere Bodenfreiheit im Falle unwegsamer Straßenverhältnisse. Sowie eine Stufe für die höchste Einstellung und eine Position für die niedrigste Bodenfreiheit. Die Bodenfreiheit läßt sich so von 9cm in der niedrigsten Stufe bis auf 28cm in der höchsten Stufe verstellen (Abb.4).

In der höchsten Stellung werden die Kolben unter Druck bis zum Anschlag ausgefahren. Die unterste Stufe läßt den Druck in dem Federungskreislauf entweichen, der Wagen sinkt vollständig ab. Diese beiden Stufen sind nicht für den Fahrbetrieb geeignet und dienen dem Reifenwechsel (Abb.5) und einigen Wartungsarbeiten.

Wir hoffen, daß wir diese komplexe Technik verständlich erklären konnten. Sie sehen, daß die hydropneumatische Federung kein Hexenwerk ist, sondern angewandte Physik.

 

Zeichnung eines Höhenkorrektors Abb.3 - Höhenkorrektor
  1. Gummimembran
  2. Federn
  3. Schieber
Die verstellbare Bodenfreiheit ermöglicht den Radwechsel
Abb.4 und 5
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