Hallo Zusammen,
um noch mehr Unruhe zu stiften gebe ich auch mal meinen Senf dazu:
Wenn wir von SPIRALFEDREN sprechen ist das was anderes als von Federn im allgemeinen;
Eine Spiralfeder ist ein aufgewickelter Torsionsstab(Drehstabfeder), der genau so auf Torsion (Verdrehung) beansprucht wird.
Dessen Federsteifigkeit c erhält man aus dem polaren Flächenträgheitsmoment (des runden Drahtes= (pi x d hoch 4) /32), dem Schubmodul (des Materials) und der
STABLÄNGE.
Umgerechnet auf eine Schraubenfeder erhält man für c = (Schubmodul (G) x Drahtdurchmesser hoch 4) / (Anzahl der Windungen i x 8 x Windungsdurchmesser D hoch 3).
Die Federlänge bezieht sich aber nicht auf die Höhe der gewickelten Feder, sondern auf die DRAHTLÄNGE = STABLÄNGE.
Zu behaupten, das die Federlänge nichts mit der Federsteifigkeit zu tun hat, ist bullshit.
(Die Länge des Stabes ist natürlich im Windungsdurchmesser D und der Windungszahl i versteckt, durch Umformung entfällt das Pi bla bla bla...)
Die "Länge" der Spiralfeder ist eigentlich die Federhöhe, das schafft hier zusätzlich Verwirrung. Wir reden also eigentlich von Federhöhe.
Kürze ich die Höhe der (linearen) Feder, lege ich das Auto tiefer, da ja das Gewicht des Fahrzeuges (nennen wir es Vorspannkraft, ist nicht ganz richtig) gleich bleibt.
Strecke ich diese Feder wieder auf die ursprüngliche Höhe (ohne die Materialeigenschaften zu verändern, was praktisch kaum möglich ist), ist die Federsteifigkeit bei bei etwa gleicher Fahrzeughöhe tatsächlich höher, da der Windungsdurchmesser, der nichts anderes als die Federlänge ist, unter dem Bruchstrich steht. Zwar reduziert sich auch die Anzahl der Windungen, der Windungsdurchmesser geht aber in der dritten Potenz ein.Dieser Zusammenhang ist also nicht linear.
Die angegebene Pfundzahl pro inch(oder N/mm) ist also Einstellungsache der Federhöhe und der Federsteifigkeit zueinander!
Der Grund der Diskussion hier ist die a) Betrachtungsweise und die b) die Dynamik:
a) Prüfe ich die Kraft, die eine 60 mm hohe Feder auf das Messgerät ausübt, bei einer Höhe von 30mm, bekomme ich Wert a. Kürze ich diese Feder um eine Windung, verändere ich die Höhe und habe bei 30mm eine geringere Kraft b. Ich messe also
wegabhängig.
Würde ich nun
kraftabhängig messen, das heißt ich drücke so lange zusammen bis ich mit der gekürzten Feder wieder bei Kraft a bin, stelle ich fest, das die Höhe der Feder dann geringer ist als mit ungkürzter Feder(was der Tieferlegung entspricht).
b) Alles, was wir bisher betrachtet haben, war rein statisch.
Dummerweise reden wir aber über Dynamikvorgänge, und genau da liegt der Hund begraben.
Wir haben eine Feder/Dämpferkombination, und die Feder hat die Aufgabe, den Aufbau nach einem DÄMPFUNGSVORGANG (Einfedern) wieder in die Ursprungslage zurück zu bringen("Ausfedern"). Auch hält sie den Aufbau in der vorgesehenen Lage.
Natürlich kann man die Eigenschaften beider Bauteile nicht voneinander trennen, diesbezüglich ist die o.g Trennung rein theoretisch und dient nur der Verdeutlichung.
Feder und Dämpfer sind parallel geschaltet. Nimmt die Härte der Aufbaufeder zu, verringert sich die
relative Dämpfung des Aufbaus. Die veringerte Dämpfung wird als weichere Feder interpretiert. Das ist auch schon alles und der Grund der Diskussion zwischen erlebtem und ergoogeltem...
Die Formel dafür ist ein wenig zu lang, als das ich sie hier wie oben einstellen würde, ich denke die obere ist schon (so geschrieben) kompliziert genug. Bei Interesse kann ich sie aber einstellen.
Wenn sich jetzt jemand fragt, warum dann nicht alle Hersteller von Fahrwerken diese Eigenschaft ausnutzen, ist die, das gewisse Frequenzbereiche stärker an den Aufbau übertragen werden und andere Eigenschaften leiden. Der Komfort bzw die Sicherheit, je nach dem in welche Richtung man das betreibt, geht flöten. Ausserdem funktioniert das nur in einem gewissen Rahmen, irgendwann ist die Feder so kurz, das sie z.B in einem McPherson Federbein gar keinen Halt (Vorspannung) mehr hat.
Das ist es wirklich sehr kurz und teilweise unvollständig erklärt.
Wer es genau wissen möchte kann nachlesen in :
Vertikal/Querdynamik von Kraftfahrzeugen,
Schriftenreihe Automobiltechnik,
Prof.Dr.-Ing. Henning Wallentowitz
Institiut für Kraftfahrwesen Aachen
Es grüßt der Dipl. Ing Fahrzeug und Verkehrstechnik
DomE
(Sorry, ich könnte mir das nicht verkneifen
)
Ich stelle demnächst Fotos in meine Galerie.
