Federung im Hochniveau

[anieder]

Hallo Henning

Ist aber physikalisch nicht schlüssig für den Fall den Tom und Pit meinen.

Ersetzte im Gedankenexperiment die ölsäule durch eine Solide Stange die den Wagen hochfährt.

Das hätte dann auf die Gasfeder keine Auswirkung.


Gruß

Andreas

[M. Ferchaud]

Hallo Henning

Ist aber physikalisch nicht schlüssig für den Fall den Tom und Pit meinen.

Ersetzte im Gedankenexperiment die ölsäule durch eine Solide Stange die den Wagen hochfährt.

Das hätte dann auf die Gasfeder keine Auswirkung.


Gruß

Andreas

Das stimmt schon, aber ein hydraulischer Zylinder mit Ein- und Auslassventil ist eben keine starre mechanische Verbindung.

Ich beziehe mich in meinen Ausführungen auf die dynamische Situation innerhalb des hydraulischen Systems, wenn die Höhenkorrektoren öffnen und das Druckgefälle zum Tragen kommt.

Gehen wir nochmals von den Screenshots mit den C6-Werten aus (hier die Werte von der Vorderachse):

Niedrige Position = 102,20 bar (nicht minimale Position)
Normale Position = 130,31 bar
Erhöhte Position = 143,54
Maximale Position = 155,67

Eine gemessene Höhendifferenz von 103,24 mm bedeutet demnach 53,47 bar Unterschied.

Das System arbeitet mit Maximaldrücken um 165
bis 180 bar.

Gehen wir davon aus, dass wir uns in der normalen Position befinden.

Auf der Federungsseite haben wir ~130 bar.

Auf der anderen Seite liegen ~180 bar an.

Wird beispielsweise die Zwischenstellung gewählt, öffnet nun das Korrektorventil (egal, ob mechanisch oder elektrisch betätigt) den Zulauf zur Federung, und die Flüssigkeit ist bestrebt, die Druckdifferenz auszugleichen. Aus diesem Bestreben resultiert eine entsprechende Erhöhung der Flüssigkeitsmenge im Federzylinder.
Das ist der Ausgleich des Druckverhältnisses: Der Druck in der Federung steigt, während er auf der Seite der Druckquelle sinkt. Der (intakte) Druckspeicher hilft dabei, das Druckgefälle sanft auszugleichen.
Wird der untere Regelwert (~135 bar) erreicht, springt die Pumpe an, fördert Flüssigkeit nach und baut entsprechend
Druck auf.
Vor Erreichen des Maximalwertes schließt das Korrektorventil der Federung in der Zwischenstellung.

Der statische Wert beträgt nun ~144 bar,
also 14,4 bar mehr als in der Normalstellung.

Auf der Seite der Druckquelle wird der Druck weiter bis auf 180bar erhöht. Damit ist das Druckgefälle wieder stabil.



Würden die Anstellwinkel der Quer- oder Längslenker den größten Anteil haben, müsste sebastians Theorie zutreffen:

Bei erhöhter Fahrzeugposition (nicht: Höchststellung !!) muss der Druck im Federsystem sogar geringer sein als in Normalstellung

(…)

Also: bei normaler Fahrzeughöhe: maximaler Druck im System ! Das ist einfache Mechanik.

Die Werte sagen aber das Gegenteil.

Die Verhärtung kommt durch die Anschläge

Auch das ist falsch, wie wir anhand der versteiften Federung in Zwischenstellung sehen können.

Wenn nun Systemdruck einschiesst, bewegt sich der Kolben, zu keinem Zeitpunkt ändert sich der Druck im Zylinder.

Dir ist die Widersprüchlichkeit dieser Aussage bewusst, oder? Ohne Druckänderung kein Einschiessen von Flüssigkeit und keine Verschiebung des Kolbens (- dem Pascalsches Theorem: „Flüssigkeiten im Ruhezustand übertragen die Druckschwankungen, denen sie ausgesetzt sind, vollständig und an alle Punkte.“

Bei dieser Betrachtung ist es auch egal, ob das andere Ende des Zylinders mit einer Federkugel oder einem Stopfen verschlossen ist, denn der Druck auf die Membrane ist ja auch konstant, so dass auch deren Position sich mit unterschiedlicher Höhe nicht verändert, solange kein Anschlag erreicht wird.

Ob ein Gaspolster am Ende des Federzylinders vorhanden ist, hat tatsächlich keine Auswirkung auf den Druck im System, sondern lediglich minimal auf eine Verzögerung der Niveauänderung. Man kann beobachten, dass bei defekten Federkugeln das Anheben etwas zügiger erfolgt als bei intakten.

Ansonsten verändert die Membrane ihre Lage sehr wohl
entsprechend der Druckverhältnisse im System, denn die verwendeten Gase und Flüssigkeiten unterliegen denselben physikalischen Gesetzen.

Eure Argumentation ist meiner Ansicht nach nicht schlüssig. Eine befreundete Physikerin, die vorhin getroffen habe, bestätigte das.

Hydraulische Grüße
Henning

[tusset]

danke erstmal für Eure Ausführungen, ich hatte offensichtlich ein interessantes Thema losgetreten.

An einem Punkt hänge ich noch: das ist der teils hier geschriebene bleibende höhere Druck in der höheren Zwischenstellung, also der Stellung wo die Gummipuffer noch nicht berührt werden.

Daß die Achskinematik bezüglich Federbeinübersetzung abhängig vom Radhub einen Einfluß hat ist klar, deren Einflußgröße kann ich schwer einschätzen. Lassen wir das gedanklich mal weg.

Dann würde das bedeuten, wenn ich mit einem klassischen hydraulischen Wagenheber ein Fahrzeug 100mm hochhebe habe ich einen bestimmten hydraulischen Druck. Wenn ich das Fahrzeug jedoch um weitere 50mm anhebe, müßte sich nach dieser Theorie der verbleibende Druck im Wagenheber im eingeschwungenen Zustand erhöhen. Und das ist nicht richtig, keine Berechnungsformel gibt das her. Einzig die Aufstandskraft des Fahrzeuges bestimmt den Druck, auch hier angenommen daß der Hydraulikzylinder senkrecht steht bzw. über den Hub seine Winkellage und somit Übersetzung nicht ändert.

Fakt jedoch ist auch, wie hier schon geschrieben, daß die Federung in den beiden erhöhten Fahrbahnlagen (also nicht der Maxstellung) härter als in der Normalstellung ist, einfach mal ausprobieren und das Fahrzeug vorne und hinten runterdrücken.

[M. Ferchaud]

Dann würde das bedeuten, wenn ich mit einem klassischen hydraulischen Wagenheber ein Fahrzeug 100mm hochhebe habe ich einen bestimmten hydraulischen Druck. Wenn ich das Fahrzeug jedoch um weitere 50mm anhebe, müßte sich nach dieser Theorie der verbleibende Druck im Wagenheber im eingeschwungenen Zustand erhöhen. Und das ist nicht richtig, keine Berechnungsformel gibt das her. Einzig die Aufstandskraft des Fahrzeuges bestimmt den Druck, auch hier angenommen daß der Hydraulikzylinder senkrecht steht bzw. über den Hub seine Winkellage und somit Übersetzung nicht ändert.

Das ist richtig beobachtet. Auf der Suche nach Beispielen, die meine Ausführungen untermauern, habe ich nach Videos mit hydraulischen Wagenhebern mit Manometer gesucht und dabei Sequenzen entdeckt, in denen man erkennen kann, dass der Druck im Hydraulikzylinder bis zum eigentlichen Hebevorhang steigt und ab dann konstant bleibt - abgesehen von kurzen Druckspitzen bei jedem mechanisch aktuierten Hub.
Der wesentliche Unterschied zur Hydropneumatik dürfte darin liegen, dass deren Energiequelle zum Anheben einen deutlich oberhalb des Federungsdrucks angesiedelten Arbeitsdruck aufweist und diesen kontinuierlich einbringt.
Beim mechanischen Wagenheber wird über die Hebelbewegung gerade genug Druck aufgebaut, um das Rückschlagventil zu öffnen und Flüssigkeit nachzuschieben.

Das ist es, was ich meine: Nicht die rein statischen Zustände sind hier zu betrachten, sondern auch die dynamischen Wechselwirkungen unterschiedlich hoher, teils stark differierender Druckverhältnisse.

[anieder]

Der Druck im Übertragungssystem hat aber doch nichts mit dem Druck in der Kugel zu tun.

Und das war die Ausgangsfrage.

Wenn du auf den Wagenheber eine belastete Federkugel legst ändert sich darin nichts wenn du sie hochpumpst….

[anieder]

Nur kommt die Druckerhoehung eben durch die geaenderten Hebelverhaeltnisse zustande. Senkrecht nach oben druecken die Federzylinder im C6 ja auch nicht. Nur dabei wuerde sich der Druck mit der Hoehe nicht aendern

Interessant, dass Ihr nicht auf den eigentlichen Hebevorgang eingeht…
Dieser kann nur durch das Einbringen von Flüssigkeit unter höherem Druck als dem vorhandenen erfolgen, und zwar egal, welche Hebelverhältnisse und welche Ausrichtung der Federelemente vorliegen.
Demzufolge steigt der Druck in der Federung, da sich Druck auf Flüssigkeiten innerhalb eines Systems gleichmäßig auswirkt. Und der Druck wird nach Abschluss des
Hebevorgangs nicht auf magische Weise wieder den ursprünglichen Wert einnehmen.

Oder?

Nein.

Zum Heben braucht es physikalisch gesehen Kraft Energie Leistung.

Das korreliert mit dem Druck im Hebesystem. Und das misst Lexia.

Das ist ja unstrittig nötig zum Anheben.

Nur das ist dem höhergelegenen System aber egal.

Die Energie wird ja nicht in die Federkugel eingebracht. Die verbindet die Systeme ja nur mechanisch.

Wenn es eine Gummifederung wäre würde sie sich ja nicht zusammendrücken nur weil das Fahrzeug höher gelegt wird.
Das nur wenn sie durch das Übertragungssystem gequetscht würde.

Die Federkugel ist auch nur eine Feder und verhält sich daher gleich.


Andreas

[Robert]

Der wesentliche Unterschied zur Hydropneumatik dürfte darin liegen, dass deren Energiequelle zum Anheben einen deutlich oberhalb des Federungsdrucks angesiedelten Arbeitsdruck aufweist und diesen kontinuierlich einbringt.

Du meinst also, während des Hochpumpens herrscht im HD-System ein höherer Druck als im Federzylinder? Wie soll das denn gehen, die beiden Systeme sind doch durch den geöffneten Korrektor verbunden und sind deshalb in diesem Betriebszustand ein System, in dem überall der gleiche Druck herrscht, nämlich der der durch die auf dem Federzylinder lastende Kraft des Fahrzeuggewichts. Also: Korrektor öffnet, der Druckspeicher schiebt so viel Flüssigkeit ins Federungssystem, bis der Druck ausgeglichen ist, das Fahrzeug hebt sich durch diese Flüssigkeit ein wenig (denn so viel Flüssigkeit hat der Druckspeicher ja gar nicht zu bieten). Der Regler "bemerkt"den gesunkenen Druck im HD-System und schliesst seinen Rücklauf, die Pumpe beginnt zu arbeiten. Erst wenn der Korrektor geschlossen ist, steigt der Druck im HD-System wieder über den im Federungssystem. Das ist der Grund, warum die Lenkung auch in Autos mit perfektem Gesamtsystem, wie den rechts im Bild zu sehenden, während des Hochfahrens so schwergängig ist. Im übrigen ist das System ja so ausgelegt, dass der Druck im HD-System zwar höher, aber auch nicht extrem höher als der bei maximalem Fahrzeuggewicht in der Federung herrschende Druck ist. Nur so kann der Korrektor zuverlässig funktionieren.
Und was den Druck in der Federkugel angeht: Wenn der Druck im Zylinder konstant ist, bleibt auch dieser konstant.

Viele Grüsse,
Robert

[Pit]

Hallo M. Ferchaud,
du hast Recht. Meine Aussage zu den Anschlägen war falsch.

Ich kann die Verhärtung nicht erklären. Und will es jetzt auch nicht.

Ich möchte nur sichergehen, dass ich dich richtig verstanden habe.
Zunächst eine Frage:
Akzeptierst du eine Einsäulen-Hebebühne als vereinfachtes Modell?
Wenn ja:
Bist du der Ansicht, dass der hydraulische Druck, wenn das Auto in 2m Höhe gehalten wird größer ist, als wenn es in 1m Höhe gehalten wird?

Brauchst du um einen Wassereimer in 40cm Höhe zu tragen mehr Kraft als in 20cm?

Auf den Hebevorgang kann ich gerne noch eingehen.
Viele Grüße,
Pit

[M. Ferchaud]

Der Druck im Übertragungssystem hat aber doch nichts mit dem Druck in der Kugel zu tun.

Doch, hat er.

Die Druckverhältnisse im Hydrauliksystem und im Gaspolster gleichen sich aus. Ansonsten würde beispielsweise ein Druckspeicher nicht funktionieren.
Deswegen kann man den Tarierdruck einer Federkugel mit hydraulischen Prüfgeräten ermitteln: Man kann solange den Druck auf die Flüssigkeit erhöhen, bis der Tarierdruck des Gaspolsters erreicht ist. Der Punkt, ab dem das Gaspolster beginnt, zu komprimieren, ist dann deutlich spürbar.

Liegt hingegen ein höherer Druck auf der hydraulischen Seite an, wirkt dieser auf das Gaspolster und komprimiert dieses auf den entsprechenden Druck - so, als würde man einen Reifen aufpumpen.

Das System ist auf die Balance zwischen dem
hydraulischen Druck, der nötig ist, um das Fahrzeug anzuheben und dem Gasdruck, der erforderlich ist, um ein gleichmäßiges Ein- und Ausfedern zu gewährleisten, ausgelegt.

Wird nun eine höhere Position als die normale Fahrstellung gewählt, erhöhen sich durch den hydraulischen Ladevorgang die Drücke auf beiden Seiten der Membrane gleichermaßen. Das Federungsverhalten entspricht dann einem beladenen Fahrzeug (bei dem sich das Gaspolster naturgemäß progressiv verhärtet), obwohl keine Erhöhung des Gewichts vorliegt. Daher die verhärtete Federung in erhöhten Positionen bis hin zur quasi vollständigen Verspannung in Maximalstellung.

Umgekehrt kann man beobachten, dass die Federung grundsätzlich weicher wird, wenn man den Verstellhebel auf eine niedrige Zwischenstellung bringt. Wer seinem Spieltrieb während der Fahrt nachgegeben hat, wird das bestätigen.

[Thomas Held]

Hallo M. Ferchaud,
du hast Recht. Meine Aussage zu den Anschlägen war falsch.
Ich kann die Verhärtung nicht erklären. Und will es jetzt auch nicht.

Hallo Pit,

ich halte das Anschlagen an die Gummipuffer fuer den entscheidenden Grund der Verhaertung bei erhoehter Fahrposition. Da ist nicht viel Luft, bis die Puffer errreicht werden. Sie federn selbst in Normalstellung bei grossen Auslenkungen mit.
Welche Aussage von dir zu den Anschlaegen meinst du war falsch?
Gruss