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Fahrwerkstechnik im Detail, Teil 2 - Die Stoßdämpfer

Viele Stellräder für den besten Kompromiss

Foto: k.A. 5 Bilder

Zugstufe, Druckstufe, Lowspeed, Highspeed – ein Stoßdämpfer hat viele technische Facetten und bildet damit sozusagen das Herzstück des Fahrwerks.

13.02.2006 Wolfgang Weber Powered by

Teil 1 unserer Serie „Fahrwerkstechnik im Detail“ widmete sich dem Thema Federn. Sie stützen den Aufbau, mildern Stöße, bilden bei sehr hochwertigen Fahrwerken jedoch auch ein äußerst komplexes Paket aus Hauptfeder, Vor- und Helferfeder. Ohne ihren Gegenspieler – den Stoßdämpfer – sind allerdings die ausgeklügelsten Federpakete nichts wert. Erst aus dem optimalen Zusammenspiel zwischen Feder und dem doch so wichtigen Schwingungsdämpfer ergibt sich ein hochkarätiges Fahrwerk.

Eine Fülle von Stellrädchen - Wie dreht man daran?

Somit tauchen wir mit dem zweiten Kapitel unserer Serie in die technischen Tiefen der Stoßdämpfer ein, die durch ihre Komplexität mittlerweile eine Fülle an Einstellmöglichkeiten bieten, die das Fahrverhalten grundlegend verändern können. Doch welcher Dreh an welchem Rädchen bewirkt was? Hier tut Aufklärung Not.

Die weiteren Folgen befassen sich mit der Achsgeometrie und den zum Verständnis der Materie erforderlichen physikalischen Grundlagen. In der abschließenden fünften Folge werden die Mosaiksteinchen des Fahrwerkswissens zusammengesetzt. Hier geht es um das Gesamt-Setup.

Hüpfende Räder soll er verhindern

Die prägnanteste, eindrucksvollste, aber auch durchaus gefährlichste Darstellung der Arbeitsweise eines Stoßdämpfers hat wohl nahezu jeder schon einmal beobachten können: Wenn bei einem Fahrzeug ein Rad so hüpft, dass es nur alle paar Meter kurz den Boden berührt.

Damit eben genau das nicht passiert und die Bodenhaftung unter allen möglichen oder eventuell auch unmöglichen Fahrzuständen erhalten bleibt, erledigen die Stoßdämpfer – im technischen Sinn besser Schwingungsdämpfer genannt – wichtige Dienste. Diese bremsen die durch Federn, Fahrstil und Fahrbahn entstehenden Schwingungen ab, indem im Kolbengehäuse Öl durch genau definierte Öffnungen oder Ventile gepresst wird.

Die Härte der Stoßdämpfer lässt sich steuern

Dies lässt sich sogar so steuern, dass man verschiedenen Kennlinien der Dämpferkraftverteilung über die Kolbengeschwindigkeit erhält: Progressiv verhält sich ein Dämpfer, wenn er mit zunehmender Kolbengeschwindigkeit immer härter wird. Dies geschieht, wenn man das Öl zum Beispiel durch relativ kleine Bohrungen hindurchpresst.

Degressiv bedeutet hingegen eine Reduzierung der Dämpfkräfte je höher die Kolbengeschwindigkeiten werden. Hierbei wird das Öl durch relativ große Öffnungen gedrückt, die aber durch federbeaufschlagte Konstruktionen (Nadelventile oder Federscheiben) verschlossen oder geöffnet werden. Die lineare Kennlinie bildet den Mittelweg und steigt gleichmäßig in Relation zur Kolbengeschwindigkeit an.

In den Ventilen und der uhrmachergleichen Konstruktion im Innern des Dämpfers steckt das meiste Know-how und sozusagen die Programmierung des Systems. Die Kräfte, die ein Stoßdämpfer bei der Arbeit liefert, werden in Newton (N) in Bezug zur Kolbengeschwindigkeit (m/sec) gemessen. In Zahlen: Ein aufwändiges Sportfahrwerk für die Straße liefert zum Beispiel bei 0,5 m/sec Ausfedergeschwindigkeit eine Zugkraft von zirka 3.000 N. Man unterscheidet zwischen Zugstufendämpfung beim Ausfedern und der Druckstufendämpfung beim Einfedern eines Rades.

Verschiedene Situationen können unterschieden werden

Die Druckstufe wird bei hochwertigen Fahrwerken auch noch in einen High- und Lowspeedbereich unterteilt. Der Übergang von Low- in Highspeed liegt bei einer Kolbengeschwindigkeit von zirka 0,1 bis 0,2 m/sec. Diese Art von Stoßdämpfern können verschiedene Situationen sozusagen „mechanisch“ anhand der Kolbengeschwindigkeit unterscheiden. Eine Bodenwelle oder eine Querfuge drückt nämlich die Kolbenstange des Dämpfers wesentlich schneller in das Dämpfergehäuse, als dies bei einer Lenkbewegung oder einem Tritt aufs Bremspedal geschieht.

Bei fahrdynamischen Einflüssen muss erst einmal das ganze Auto samt seiner trägen Masse in Bewegung versetzt werden, bevor die Dämpfer überhaupt ihre Arbeit beginnen. Bei einer Bodenwelle werden jedoch primär die ungefederten Massen (Rad, Bremsanlage) bewegt. Das geht wesentlich schneller vonstatten. Eine Kombination aus verschiedenartigen Ventilen im Dämpfer reagiert auf die unterschiedlichen Kolbengeschwindigkeiten auch in unterschiedlicher Manier.

Das bedeutet in der Praxis am Beispiel des Nürburgrings, dass man bei Problemen beim Einlenken in langsame Streckenteile wie „Adenauer Forst“ am Lowspeedrädchen drehen könnte, ohne sich Nachteile im Bereich „Tiergarten“ mit all den kleinen Wellen und Schlägen einzuhandeln. Hier kümmert sich weiterhin die Highspeedeinstellung um den nötigen Fahrbahnkontakt.

Der Rennsport geht noch weiter

Im professionellen Rennsport geht die Technik sogar noch einen Schritt weiter: Hier wird zusätzlich in der Zugstufe zwischen High- und Low-speed unterschieden. Denn auch beim Ausfedern können verschiedene Kolbengeschwindigkeiten auftreten, wenn die Strecke Kuppen und Sprünge aufweist.

Ein weiterer spezieller Anwendungsfall wurde bereits im ersten Teil unserer Fahrwerksserie behandelt: Beim dort beschriebenen Porsche GT3 besteht das komplette Fahrwerkspaket aus drei unterschiedlichen Federn. Durch die verschiedenen Verstellmöglichkeiten am Dämpfer lässt sich nun auch ein derart kompliziertes Federpaket wieder „zähmen“ und so dämpfen, dass die einzelnen Komponenten optimal zusammenarbeiten können.

Im unten abgebildeten Kennliniendiagramm der Zugverstellung sind die verschiedenen Dämpfkraftkurven dargestellt, wie sie bei verschiedenen Einstellungen der „Klicks“ auftreten. Gut zu sehen ist dabei auch der Übergangsbereich zwischen Low- und Highspeed.

Auch wenn es in Zukunft noch so viele Stellrädchen an den Stoßdämpfern geben sollte – das perfekte Setup, das immer und überall funktioniert, existiert nicht. Denn eine gute Abstimmung ist immer auch ein guter Kompromiss.

Wolfgang Weber

Wolfgang Weber ist dem Fahrwerk nicht nur aufgrund seiner Ausbildung zugetan. Der studierte Feinwerktechniker und Wirtschaftsingenieur hat die Tücken des Fahrzeug-Unterbaus auch bei seinen motorsportlichen Aktivitäten kennen gelernt. Nach Erfolgen in der Rallye-EM (Meister der Gruppe A 1992 und 1995) arbeitet er seit 1996 als Test- und Demonstrationsfahrer für die Firma RUF-Automobile. Seit Anfang 2005 ist Weber fester Bestandteil des sport auto-Instruktoren-Kaders.

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