Stoßdämpfer
Für weitere Bedeutungen des Begriffs Dämpfer siehe Dämpfer.
Der Stoßdämpfer ist ein Dämpfer-Element und hat verschiedenste Einsatzbereiche. Bei Kraftfahrzeugen ist es ein sicherheitsrelevantes Bauteil im Fahrwerk. Ein Stoßdämpfer dient dazu, die Schwingungen der Radmassen unterdrücken bzw. schnell abklingen zu lassen. Er dient nicht dazu, durch Unebenheiten der Fahrbahn ins Fahrzeug eingeleitete Stöße abzufangen, diese werden durch Reifen und Federn "geschluckt". Richtiger wäre daher die Bezeichnung Schwingungsdämpfer. Diese Fehlbezeichnung verleitet viele Laien dazu unter einem Stoßdämpfer, das in PKW oft eingesetzte McPherson-Federbein, eine Kombination von Feder und Dämpfer, zu verstehen.
| Inhaltsverzeichnis |
Funktionsweise
Stoßdämpfer bestehen einfach ausgedrückt aus einem Kolben, der in einem ölbefüllten Zylinder hin- und hergleitet. Bei der Bewegung des Kolbens muß das Öl durch enge Kanäle/Ventile strömen, der Strömungswiderstand steigt mit der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung.
Bedeutung des Stoßdämpfers in Automobilen
Nach Bremsen, Reifen und der Lenkung ist der Stoßdämpfer das wichtigste Bauteil, um ein Fahrzeug sicher beherrschen zu können. Dennoch wird eine aussagekräftige Prüfung dieser Bauteile in Deutschland im Rahmen der Hauptuntersuchung (z.B. bei TÜV) nicht durchgeführt. Die Prüfung kann mit einem Schocktester durchgeführt werden, bei dem die einzelnen Räder des Fahrzeugs in Schwingung versetzt werden und danach die Abklingkurve der Schwingung aufgezeichnet wird.
Durch die Stoßdämpfer werden die Reifen vor allem beim Durchfahren von Kurven, aber auch bei Vollbremsungen auf der Straße gehalten. Ohne deren Schwingungsdämpfung würden die Räder nach dem Einfedern selbsttätig wieder ausfedern, dadurch das Fahrzeug nach oben beschleunigen, und somit die Normalkraft der Räder auf die Fahrbahn verringern, was dazu führen würde, dass die Reibkraft, die die Reifen auf die Fahrbahn bringen können, sinkt. Das Fahrzeug rutscht dann (Übergang von Haft- in Gleitreibung: es tritt Schlupf auf, diesen kann man als Quietschen wahrnehmen). Bildlich formuliert "hüpft" das Fahrzeug wie ein Gummiball auf der Fahrbahn. Die Reifen können jedoch nur Antriebs-, Brems- und Querkräfte (Kurvenfahrt) übertragen, wenn sie mit einer bestimmten Kraft auf die Fahrbahn gepreßt werden. Ein Fahrzeug mit Federn ohne Stoßdämpfer ist daher nicht sicher steuerbar.
Gelegentlich wird angegeben, dass bei Fahrzeugen ohne ABS der Bremsweg von 50 km/h bis zum Stillstand um 4m länger ist, wenn die Stoßdämpfer verschlissen sind (dies ist abhängig vom Fahrbahnzustand). Mit nicht funktionierenden Stoßdämpfern verdoppelt sich die Wahrscheinlichkeit eines Überschlags bei einem Notausweichmanöver (Iso-Spurwechseltest, Elchtest). Die Lebensdauer von Stoßdämpfern in PKW ist von der Einsatzart abhängig und kann zwischen 60.000 km bis 250.000 km betragen.
Bei der Auslegung eines Fahrzeuges werden Federn und Dämpfer aufeinander abgestimmt. In der Praxis können Nachrüstsätze aus dem Zubehörhandel, bei denen kürzere Federn (Tieferlegung) mit dem vorhandenen Dämpfer kombiniert werden, zu schlechterem Fahrverhalten führen: Wenn die Federraten höher sind, die Dämpfungsraten jedoch unverändert bleiben, können sich Schwingungen im Fahrwerk länger halten, das Fahrzeug "hüpft" im Discotakt nach Überfahren von Bodenwellen. Bei Serienfahrwerken mit defekten Dämpfern ist die Frequenz etwas niedriger, es wippt langsamer. In beiden Fällen ist die maximal erreichbare Kurvengeschwindigkeit bei einem bestimmten Radius niedriger, als bei intakten bzw. auf die Federn abgestimmten Stoßdämpfern, da die Reifen bei Unebenheiten wegen auftretender Schwingungen schneller den Kontakt zur Fahrbahn verlieren.
Feder- und Dämpfungsrate, Zug- und Druckstufe
Die Federrate multipliziert mit dem Hubweg ergibt die Federkraft. Die Dämpferrate multipliziert mit der Hubgeschwindigkeit ergibt die Dämpfungskraft, die dem Hub entgegen wirkt. In Fahrzeugen werden Dämpfer eingesetzt, die verschiedene Dämpferraten für Zug- und Druckbewegung haben. Die Zugstufe ist die Dämpfungsstufe, die wirkt, wenn das Rad ausfedert. Damit beim Überfahren einer Bodenwelle die Feder ihre Aufgabe erfüllen kann, und den dabei entstehenden Stoß des Rades nach oben (in Richtung Karosserie) auffangen kann, ist die Dämpfungsrate der Druckstufe niedriger als die der Zugstufe. Der Grund dafür ist, dass die entstehende Druckstufendämpfungskraft in der selben Richtung wirkt, wie die Federkraft, die Zugstufendämpfungskraft entgegengesetzter Richtung.
Schwingungsdämpfung bei Blattfedern
Geschichtete Blattfedern bestehen aus mehreren Federblättern und stellen kombinierte Feder-Dämpfereinheiten dar, die wegen ihres robusten, langlebigen und kostengünstigen Aufbaus bevorzugt in LKW´s eingesetzt werden. Durch die Biegung der Feder wird der Stoß aufgefangen und in der Feder gespeichert. Die Reibung zwischen den einzelnen Federblättern dämpft die Schwingung und überführt einen Teil der Federkraft in Wärme. Diese Dämpfung ist jedoch nicht abhängig von der Geschwindigkeit, mit der die Federbewegung stattfindet und ist deshalb im Vergleich zur geschwindigkeitsabhängigen Dämpfung von Stoßdämpfern weniger effektiv. Oft werden deshalb bei Klein-LKW mit Blattfederung zusätzlich noch Stoßdämpfer verbaut (z. B. bei großen Wohnmobilen).
Erkennen von defekten Stoßdämpfern in PKW
Nachlassende Dämpfung wird oft unbewußt durch ein geändertes Fahrverhalten des Fahrers ausgeglichen. Es gibt einige Anzeichen von nachlassenden Stoßdämpfern:
- Mehrfaches Nachschwingen, wenn man das Fahrzeug in Radnähe mit der Hand in Schwingungen versetzt (einfacher Funktionstest)
- Nach Unebenheiten schwingt das Fahrzeug nach
- Poltergeräusche auf schlechten Straßen bei niedriger Geschwindigkeit (30er Zone)
- Ungleichmäßige Abnutzung von Reifen und erhöhter Reifenverschleiß
- Flatternde Lenkung oder vielfach unterbrochene Bremsspur nach einer Vollbremsung wegen springender Räder
- schwammiges Kurvenfahrverhalten
- erhöhte Seitenwindempfindlichkeit
Gänzlich defekte Dämpfer erkennt man auch durch erhebliche Mengen austretenden Öls an den Kolbenstangen der Dämpfer.