月: 2023年4月

Was ist eine Federung?

Federungen sind ein Bauteil, das die Reifen mit der Fahrzeugkarosserie verbindet.

Sie trägt wesentlich dazu bei, den Aufprall der Reifen auf die Fahrbahn zu verringern und die Fahrstabilität des Fahrzeugs zu erhalten, und hat daher einen erheblichen Einfluss auf die Fahrqualität des Fahrzeugs. Je nach Einstellung der Federung ist es möglich, das Gleichgewicht zwischen Fahrstabilität und Fahrkomfort einzustellen.

Federungen werden vor allem als Bezeichnung für stoßdämpfende Bauteile in Autos und Motorrädern verwendet, können aber auch als Bezeichnung für die in Maschinen eingebauten schwingungsdämpfenden Mechanismen verwendet werden.

Anwendungen von Federungen

Federungen werden in allen Autos und Motorrädern verwendet, da sie die Karosserie und die Reifen durch die Federung verbinden.

Da sie im Wesentlichen dazu dienen, Stöße auf Gegenstände abzufedern und abzustützen, werden sie auch außerhalb von Autos und Motorrädern häufig verwendet, wenn ein entsprechender Bedarf besteht. So werden Federungen beispielsweise auch bei Eisenbahnen, Panzern, Fahrrädern, Möbeln und Gebäuden verwendet.

Funktionsweise von Federungen

Federungen bestehen aus Federn, Stoßdämpfern (Dämpfern), Querlenkern, Buchsen und oberen Federungen, wobei die Hauptkomponenten die Federn, Stoßdämpfer und Querlenker sind.

Die Federn dämpfen den Aufprall der Fahrbahn auf die Reifen, und die Stoßdämpfer absorbieren die vertikale Bewegung der Federn. Dadurch wird der auf die Karosserie übertragene Stoß reduziert. Der Grad der Stoßdämpfung kann durch Anpassung der Härte und der Abmessungen der in den Federungen verwendeten Bauteile eingestellt werden.

Arten von Federungen

Federungen werden je nach Art ihrer Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie in zwei Typen unterteilt: starre und unabhängige Typen. Welcher Aufhängungstyp am besten geeignet ist, hängt von den Bedürfnissen und Leistungserwartungen des Fahrzeugs ab.

1. Starrer Typ (starres Achssystem)

Dieser Federungstyp besteht aus Rädern auf der linken und rechten Seite, die durch Achsen verbunden sind. Dieser Typ wird seit den Anfängen der Entwicklung von Federungen verwendet und hat eine lange Geschichte. Sein Hauptmerkmal ist sein einfacher Aufbau, der ihn langlebig, wartungsfreundlich und kostengünstig macht.

Der Nachteil ist jedoch, dass das linke und das rechte Rad durch eine Achse verbunden sind, was bedeutet, dass ein vom Boden ausgehender Stoß auf eines der Räder auf das Rad auf der anderen Seite übertragen wird, was die Übertragung von Stößen erleichtert. Der starre Typ wird hauptsächlich in Nutzfahrzeugen wie Lastwagen und Geländewagen verwendet.

2. Unabhängiger Typ (Einzelradaufhängung)

Bei diesem Federungstyp sind die Räder auf beiden Seiten mit separaten Achsen verbunden. Im Gegensatz zum starren Typ wird der Aufprall eines Rades nicht auf das andere übertragen, was zu einer hohen Stoßdämpfung und einer komfortablen Fahrt führt. Außerdem ist es möglich, den Achswinkel im Detail einzustellen, was als Achsverstellung bezeichnet wird.

Der Nachteil ist jedoch, dass die Kosten aufgrund des hohen Wartungsaufwands höher sind als beim starren Typ. Federungen des unabhängigen Typs werden an den Vorderrädern der meisten Autos sowie an den Hinterrädern von Luxussportwagen, Rennfahrzeugen und Fahrzeugen mit hoher Spezifikation verwendet.

Federungen des unabhängigen Typs lassen sich je nach ihrer Form in vier Typen einteilen:

1. Federbein-Typ
   Dieser Typ enthält ein Federbein mit einem eingebauten Stoßdämpfer als Komponente.
2. Mehrlenker-Typ
   Dies ist eine Variante des Doppelquerlenkertyps.
3. W-Querlenker-Typ
   Dieser Typ ist der Vorgänger des Federbeintyps.
4. Schwingarm-Typ
   Bei diesem Typ hat der Arm die Form des Buchstaben A.

3. Torsionsbalken (flexibler Balken)

Federungen mit Längslenkern, die sich auf beiden Seiten von den Rädern aus erstrecken und durch Querbalken verbunden sind. Er ist zwar nicht so leistungsfähig wie der starre Typ, aber aufgrund seiner einfacheren Struktur billiger.

Die Stoßdämpfungsleistung liegt zwischen der des starren und des unabhängigen Typs. Federungen werden hauptsächlich an den Hinterrädern von Fahrzeugen mit Vorderradantrieb und Nutzfahrzeugen verwendet, so dass die meisten Kleinwagen und leichten Fahrzeuge mit dieser Art von Federung an den Hinterrädern ausgestattet sind. Torsionsbalken können in die folgenden drei Typen unterteilt werden:

1. Achskörper-Typ
2. Drehträger-Typ
3. Gekoppelter Träger

Sonstige Informationen über Federungen

Einfluss der Federungen auf die Leistung

Wenn die Federung als ‚steif‘ beschrieben wird, sind die Federn steif und die Dämpfer haben hohe Dämpfungskräfte. Wenn die Federungen hingegen als ‚weich‘ bezeichnet werden, sind die Federn weich und die Dämpfungskraft des Dämpfers ist schwach.

Im Allgemeinen gilt: Je weicher die Federungen sind, desto höher ist die Stoßdämpfung und desto komfortabler ist die Fahrt. Andererseits ist eine weichere Federung besser, wenn die Karosserie nicht schwanken soll, wie z. B. bei Rennwagen. Die Leistung der erforderlichen Federungen hängt von den Leistungsanforderungen des Fahrzeugs und seinem Verwendungszweck ab.

Was ist ein Lenkrad?

Ein Lenkrad ist ein ringförmiges Bauteil in einem Fahrzeug, das den Lenkmechanismus betätigt und es dem Fahrer ermöglicht, es zu drehen, um die Fahrtrichtung zu ändern.

Das Lenkrad ist in der Regel kreisförmig, wobei der Kranz der vom Fahrer gehaltene Teil ist, die Nabe der zentrale Teil, der mit der Lenkwelle verbunden ist, und die Speichen die Teile sind, die das Lenkrad mit der Lenkwelle (Lenksäule) verbinden.

Anwendungen von Lenkrädern

Lenkräder werden verwendet, um den Winkel der Fahrzeugräder zu verändern und die Fahrtrichtung einzustellen. Der Fahrer ergreift das Lenkrad mit beiden Händen und dreht es, um die Fahrtrichtung zu ändern.

Die Grundfunktion besteht darin, das Rad im Uhrzeigersinn zu drehen, um nach rechts vorwärts oder rückwärts zu fahren, und gegen den Uhrzeigersinn, um nach links vorwärts oder rückwärts zu fahren, um vorwärts oder rückwärts zu fahren. Lkw und Busse mit größeren Reifendurchmessern und schwerere Fahrzeuge verwenden eine Lenkung mit größerem Durchmesser, um das Betriebsdrehmoment zu verringern.

Renn- und Sportwagen verwenden Lenkräder mit kleinem Durchmesser, damit das Fahrzeug mit einem kleinen Betätigungswinkel wendig reagiert.

Funktionsweise der Lenkräder

Das Lenkrad ist im Wesentlichen kreisförmig, und die Drehung des größeren Kreises überträgt die Drehung auf den kleineren Kreis (Lenkwelle) in der Mitte. Dieses Hebelprinzip ermöglicht es, das Lenkrad mit leichter Kraft zu lenken.

Die auf die Lenkwelle übertragene Bewegung wird über das Lenkgetriebe auf ein Bauteil namens Spurstange übertragen. Spurstangen sind Stangen, die das Lenkrad nach links oder rechts bewegen und das Lenkgetriebe mit dem Lenkrad verbinden. Dabei wird die Drehbewegung der Welle in die Bewegung der Spurstangen nach links und rechts umgesetzt.

Weitere Informationen zu Lenkrädern

1. Der Ackermann-Mechanismus

Die Spurstangenenden und die Mittelpunkte des linken und rechten Reifens sind so gestaltet, dass sie von oben gesehen ein Trapez bilden. Dadurch drehen sich die inneren Reifen in einem größeren Winkel als die äußeren Reifen in Drehrichtung der Karosserie, wenn das Lenkrad eingeschlagen wird. Dies ist der Ackermann-Mechanismus.

Eine Lenkung mit einem normalen Viergelenkgestänge wird als Parallellenkung bezeichnet. Bei einer Parallellenkung, wie sie auch genannt wird, haben die inneren und äußeren Reifen keinen unterschiedlichen Winkel. Dies führt zu einem Schräglaufwinkel bei Kurvenfahrten.

Bei der Achsschenkellenkung hingegen bilden das linke und das rechte Vorderrad einen Kreis mit gleichem Mittelpunkt, so dass das Fahrzeug unter Bedingungen einlenkt, die die Reifen weniger belasten.

2. Lenkmechanismen

Die Lenkung lässt sich grob in die folgenden Typen einteilen:

Zahnstange und Ritzel
Bei der Zahnstangenlenkung wird ein Zahnrad mit kleinem Durchmesser (Ritzel) verwendet, das koaxial zur Lenkwelle angeordnet ist, und eine Zahnstange, die dem Ritzel entspricht. Die relativ einfache Struktur ermöglicht es, ein leichtes System zu schaffen.

Außerdem ist es sehr steif und reagiert schnell auf die Lenkung, weshalb es vor allem in Sportmodellen eingesetzt wird.

Kugelmutter-Typ
Die Kugelmutterlenkung hat mehr Teile und eine komplexere Struktur als die Zahnstangen- und Ritzellenkung. Andererseits hat sie den Vorteil, dass sie leichtgängig ist und eine große Lenkübersetzung hat.

Daher wird sie in der Regel in großen Fahrzeugen wie Lastkraftwagen eingesetzt, die eine große Betätigungskraft erfordern.

Servolenkung
Heutige Fahrzeuge sind mit einer Servolenkung ausgestattet, die es dem Fahrer ermöglicht, das Lenkrad mit leichter Lenkkraft zu drehen. Schwere Gegenstände wie der Motor sind vor dem Fahrzeug angebracht, und außerdem besteht Reibung zwischen den Reifen und dem Boden.

Aufgrund dieser Faktoren kann es bei Fahrzeugen ohne Servolenkung zu einer schweren Lenkung aufgrund von Reaktionskräften kommen. Es gibt zwei Hauptarten von Servolenkungen: hydraulische und elektrische.

Um das oben beschriebene Phänomen eines schweren Lenkrads zu mildern, wird die Motor- oder elektrische Leistung zur Unterstützung der Lenkradbetätigung verwendet.

Was ist eine Scheibenbremse?

Eine Scheibenbremse ist ein Bremssystem (Bremsvorrichtung), das aus drei Komponenten besteht: dem Scheibenrotor, dem Bremssattel und den darin befindlichen Bremsbelägen.

Die Komponenten einer Scheibenbremse befinden sich im Inneren des Rades und sind von außen sichtbar, wodurch sie eine hohe Wärmeableitung haben.

Die hohe Wärmeableitung bedeutet auch, dass die Bremsen weniger anfällig für das Fading-Phänomen sind, bei dem die Bremswirkung nach ständigem Gebrauch nachlässt. Sie sind widerstandsfähiger gegen das Wasserfading-Phänomen , bei dem die Bremswirkung durch Wasser nachlässt. Der Nachteil ist jedoch, dass sie weniger restriktiv sind als Trommelbremsen.

Anwendungen von Scheibenbremsen

Scheibenbremsen zeichnen sich durch ihre hohe Wärmeableitung, ihre Widerstandsfähigkeit gegen Fading- und Wasserfading-Phänomene und ihre stabile Bremsleistung aus. Daher werden sie in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, bei denen die Räder verlangsamt oder angehalten werden müssen, z. B. in vielen Personenkraftwagen, Motorrädern, Fahrrädern, Eisenbahnen, Flugzeugen, Baumaschinen und landwirtschaftlichen Maschinen.

In den letzten Jahren hat der weit verbreitete Einsatz von elektronisch gesteuerten Bremssystemen (EBS) das Anwendungsspektrum erweitert, so dass Scheibenbremsen jetzt auch in Nutzfahrzeugen eingesetzt werden, wo Trommelbremsen die Norm sind.

Funktionsweise von Scheibenbremsen

Eine Scheibenbremse besteht aus drei Komponenten: dem Scheibenrotor, dem Bremssattel und den darin befindlichen Bremsbelägen. Der Scheibenrotor und der Bremssattel umschließen das Rad, sodass sich die Reibung verlangsamt und stoppt die Drehbewegung des Rades.

Durch die Reibung wird die Rotationsenergie (kinetische Energie) des Rades in Wärmeenergie umgewandelt, die dann nach außen abgegeben wird, wodurch die Rotationsbewegung gestoppt wird.

Der erste Schritt bei der Aktivierung einer Scheibenbremse ist die Betätigung des Bremspedals am Fahrersitz des Fahrzeugs, wodurch die vom Bremskraftverstärker ausgeübte Kraft erhöht wird. Der durch den Bremskraftverstärker erhöhte Druck wird in Hydraulikdruck umgewandelt, der durch mit Bremsöl gefüllte Leitungen fließt und den Kolben im Bremssattel nach außen drückt.

In Verbindung mit der Kraft des herausgedrückten Kolbens werden die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gepresst. Die dabei entstehende Reibungskraft betätigt die Bremsen des Fahrzeugs.

Arten von Scheibenbremsen

Es gibt zwei Haupttypen von Scheibenbremsen:

1. Schwimmend gelagerte Scheibenbremsen

Scheibenbremsen, bei denen sich der Kolben im Bremssattel auf einer Seite der Bremsscheibe befindet, werden als „schwimmend gelagerte Scheibenbremsen“ bezeichnet.

Dieser Typ wird wegen seines einfachen Aufbaus, seines geringen Gewichts und seiner niedrigen Kosten in den meisten Personenkraftwagen verwendet.

2. Entgegengesetzte Scheibenbremse

Ein Bremssystem, bei dem die Kolben in den Bremssätteln auf beiden Seiten der Bremsscheibe angeordnet sind, um einen gleichmäßigen Druck auszuüben, wird als „gegenüberliegende Scheibenbremse“ bezeichnet.

Diese auch als Gegenkolben-Scheibenbremsen bezeichneten Systeme zeichnen sich durch ihre hohe Bremskraft aus, die zu den höchsten aller Scheibenbremsen gehört. Die Anzahl der Kolben kann auch erhöht werden, wie z. B. bei der 4-Kolben-Scheibenbremse mit zwei Kolben auf jeder Seite, so dass insgesamt vier Kolben vorhanden sind, oder bei der 6-Kolben-Scheibenbremse mit drei Kolben auf jeder Seite.

Sie werden daher häufig in Sportwagen eingesetzt, wo eine höhere Bremsleistung erforderlich ist, sowie in großen Hochleistungsfahrzeugen, bei denen eine größere Bremsbelagfläche verwendet werden muss.

Weitere Informationen zu Scheibenbremsen

1. Unterschiede zu Trommelbremsen

Trommelbremsen dienen dazu, die Drehbewegung des Rades durch Reibung zu verzögern und zu stoppen, wobei die im Inneren des Rades angebrachten Bremsbacken von innen gegen das rotierende Rad drücken.

Das Prinzip ist das gleiche wie bei einer Scheibenbremse. Durch Reibung wird die Rotationsenergie des Rades in Wärmeenergie umgewandelt, um das Rad zu verzögern und anzuhalten, aber die Art und Weise, wie die Reibung erzeugt wird, ist sehr unterschiedlich.

Scheibenbremsen erzeugen Reibung, indem sie das Rad einklemmen, während Trommelbremsen Reibung erzeugen, indem sie das Rad von innen spreizen. Aufgrund dieses Unterschieds haben Trommelbremsen eine größere Kontaktfläche mit dem Rad und einen Selbsterhaltungseffekt (das Rad beißt sich bei seiner Drehung in das Reibmaterial auf der Bremsbackenoberfläche), was bedeutet, dass Trommelbremsen einen größeren Zwang ausüben.

Andererseits haben Trommelbremsen im Vergleich zu Scheibenbremsen den Nachteil einer schlechten Wärmeableitung und sind anfällig für Fading- und Wasserfading-Phänomene.

2. Lebensdauer von Scheibenbremsen

Damit Scheibenbremsen richtig funktionieren, müssen die verschleißanfälligen Bremsbeläge und Bremsscheiben in gutem Zustand sein. Bremsbeläge und Bremsscheiben sollten regelmäßig überprüft werden, da ihre Lebensdauer auf 30 000 – 50 000 km bzw. 100 000 km geschätzt wird.

Bei Scheibenbremsen mit hoher Bremsleistung ist es jedoch wichtig, immer auch die Lebensdauer der Bremse selbst zu überprüfen, da die Belastung und der Verschleiß um so höher sind und das Ende der Lebensdauer bereits nach 20 000 bis 30 000 km erreicht sein kann.

Außerdem ist die wichtigste Komponente der Scheibenbremse zum Abbremsen des Fahrzeugs der Bremsbelag. Wenn die Bremsbeläge aufgrund von Verschleiß abgenutzt sind, kann dies zu abnormalen Geräuschen und einer Verschlechterung der Bremsqualität führen.

Was ist ein Turbolader?

Ein Turbolader ist eine Art von Gerät, das auch als Supercharger bezeichnet wird.

Mit einem Turbolader kann komprimierte Luft in den Motor geleitet werden, was zu einer höheren Leistung bei gleichem Hubraum führt. Kleine Motoren in leichten Fahrzeugen sind beispielsweise weniger leistungsstark als große Motoren in Lastkraftwagen, weil sie weniger Luft ansaugen.

Druckluft kann jedoch auch bei kleineren Motoren mehr Luft als üblich liefern. So kann ein Motor mit einem Hubraum von 1.000 cm³ die gleiche Leistung erbringen wie ein Motor mit einem Hubraum von 2.000 cm³, wenn die Druckluft durch einen Turbolader geleitet wird.

Funktionsweise eines Turboladers

Ein Turbolader besteht aus den folgenden Komponenten:

• Turbine: Bauteil, das sich mit den Abgasen als Energiequelle dreht
• Kompressor: Gerät, das die Luft komprimiert
• Gehäuse: Bauteil, das die von Turbine und Verdichter erzeugte Strömung steuert

Die Turbine, die die Form eines Windradflügels hat, wird durch den Abgasstrom des Motors aus dem Auspuffkrümmer angetrieben. Der Verdichter arbeitet mit der Turbine zusammen. Er komprimiert die angesaugte Luft und führt sie dem Motor zu.

Anwendungen von Turboladern

Da der Turbolader durch die Abgase des Motors angetrieben wird, liegt seine Stärke im Betrieb bei hohen Motordrehzahlen, bei denen Abgase aus dem Motor ausgestoßen werden. Da er außerdem die Abgase nutzt, die von Natur aus emittiert werden, ist er effizienter als ein Turbolader und kann die Kraftstoffeffizienz verbessern, wenn er eingebaut wird.

Sie werden häufig in Kraftfahrzeugen eingesetzt, wo die Motoren über lange Zeit mit hohen Drehzahlen laufen, sowie in Schiffen, Generatoren, Baumaschinen, Eisenbahnen und Flugzeugen. In Automobilen und anderen Fahrzeugen werden sie häufig in Kleinwagen und Kompaktfahrzeugen eingesetzt, da die Motorleistung bei gleichem Hubraum erhöht werden kann und die Kfz-Steuer je nach Hubraum variiert.

Oft bedeutet das Wort „Turbo” hinter dem Namen eines Autos, dass es mit diesem Turbolader ausgestattet ist.

Arten von Turboladern

Es gibt drei Arten von Turboladern, je nach Bauweise:

1. Einzelturbolader

Diese Art von Turbolader hat eine Struktur mit einem einzigen Turbolader. Aufgrund des Gewichts und anderer Faktoren wird diese Art von Turbolader hauptsächlich in leichten und kompakten Fahrzeugen eingesetzt.

2. Doppelturbolader

Hierbei handelt es sich um eine Konstruktion mit zwei Turboladern, aber nicht einfach um zwei Turbolader desselben Typs, sondern um eine Kombination aus zwei verschiedenen Turboladern, von denen die meisten so ausgelegt sind, dass sie gut im niedrigen Drehzahlbereich arbeiten.

Dadurch kann zwar das Turboloch reduziert werden, was ein Nachteil von Turboladern ist, aber der Nachteil ist, dass sie schwerer sind und mehr kosten.

3. Twin-Scroll-Turbolader

Wie der Single-Turbolader hat der Twin-Scroll-Turbolader eine einzige Turbinenstruktur, jedoch mit zwei Abgaseinlässen. Dieser Lader wird auch als Twin-Entry-Turbolader bezeichnet.

Durch die zwei Einlässe können die Einlassöffnungen bei niedrigen und hohen Drehzahlen unterschiedlich genutzt werden, wodurch die Auswirkungen des Turbolochs minimiert werden. Da der Turbolader im gesamten Drehzahlbereich effizient betrieben werden kann, wird er in den letzten Jahren immer häufiger eingesetzt.

Weitere Informationen zu Turbolader

1. Elektrischer Turbolader

Elektrische Turbolader sind in der Lage, im gesamten Drehzahlbereich effizient und stabil zu arbeiten, indem sie einen Elektromotor zur Unterstützung des Betriebs im niedrigen Drehzahlbereich einsetzen, der eine Schwachstelle der Turbolader darstellt.

Andererseits hat die Ausstattung mit einem Elektromotor den Nachteil, dass er schwerer und teurer als ein herkömmlicher Turbolader ist. Außerdem muss die Konstruktion des Elektromotors den hohen Temperaturen der Abgase standhalten, und aufgrund der hohen Konstruktionsschwierigkeiten ist er noch nicht in der Praxis eingesetzt worden.

2. Downsizing-Turbo

Der Motor, der das schwerste Bauteil eines Autos ist, wird kleiner und leichter. Durch den Einbau eines Turboladers wurden Motoren entwickelt, die die gleiche Motorleistung wie vor dem „Downsizing“ erbringen.

3. Unterschied zum Supercharger

Es gibt zwei Arten von Kompressoren: Turbolader und Supercharger. Der Unterschied liegt in der Energiequelle und der Leistung. Turbolader arbeiten mit dem Abgasstrom des Motors als Energiequelle, während Kompressoren durch die Kurbelwelle oder den Riemen des Motors angetrieben werden.

Da der Turbolader von den Abgasen des Motors angetrieben wird, funktioniert er bei niedrigen Motordrehzahlen nicht sofort nach dem Anlassen des Motors, sondern erst mit zunehmender Motordrehzahl. Dies wird als Turboloch bezeichnet.

Andererseits kann ein Kompressor bei niedrigen Motordrehzahlen sofort nach dem Anlassen des Motors gut arbeiten, da die Energiequelle der Motor selbst ist. Der Nachteil ist, dass der Wirkungsgrad der Luftkompression ab einer bestimmten Leistung abnimmt, und Turbolader, die Luft insgesamt effizient komprimieren können, sind der Mainstream.

Was ist eine Ventilfeder?

Eine Ventilfeder ist eine Feder, die zum Schließen der Einlass- und Auslassventile eines Motors verwendet wird. In der Regel werden Schraubenfedern verwendet. Die Federn werden aus Klavierdraht oder hitzebeständigem Federstahl hergestellt.

Ventilfedern müssen eine mittlere Stärke aufweisen, da eine zu starke Ventilfeder nicht reibungslos öffnet und schließt und eine zu schwache Ventilfeder nicht dicht hält. Um die Bewegung des Ventils zu verbessern, werden häufig zusammengesetzte Federn verwendet, bei denen zwei Schraubenfedern kombiniert werden, oder Federn mit ungleicher Steigung, bei denen die Steigung der Windungen von Ort zu Ort variiert.

Anwendungen für Ventilfedern

Ventilfedern sind ein wesentlicher Bestandteil von Hubkolbenmotoren.

In Kraftfahrzeugmotoren werden sie häufig in Benzin- und Dieselmotoren für Personenkraftwagen und Lastkraftwagen sowie in Motoren für Rennwagen, Schneemobile, Snowboards und dieselbetriebene Fahrzeuge eingesetzt.

In Schiffsmotoren werden sie in Fischerbooten, Motorbooten, Außenbordmotoren, Hilfsmotoren für Passagierschiffe, Frachtschiffe und Yachten, Sicherheitsbooten, Kriegsschiffen und U-Booten verwendet.

In der Landwirtschaft werden sie in Grubbern, Traktoren, Erntefahrzeugen, Desinfektions- und Düngerspritzen, Reispflanzern, Mähdreschern, Mähmaschinen, Generatoren usw. eingesetzt. In der Forstwirtschaft in Kettensägen und Entastungsmaschinen. Sowie im Bauwesen in Schaufeln, Planierraupen, Rammen, Gesteinsbohrern und Straßenbaufahrzeuge.

Funktionsweise einer Ventilfeder

Bei Hubkolbenmotoren finden im Zylinder vier Zyklen statt: Ansaugung, Verdichtung, Expansion und Ausstoß. Bei je zwei Umdrehungen des Kolbens im Zylinder, d. h. zwei Umdrehungen der Abtriebswelle, werden vier Takte ausgeführt, was als Viertaktmotor bezeichnet wird.

Der Zylinderkopf enthält den Verbrennungsraum, und die Ventile öffnen sich, wenn der Kolben Luft ansaugt und wenn er die Gase nach der Verbrennung und Expansion ausstößt. Das bedeutet, dass sich die im Zylinderkopf eingebauten Einlass- und Auslassventile öffnen und schließen. Die Ventilfedern drücken die Einlass- und Auslassventile ständig gegen die Ventilsitze im Zylinderkopf, um ein Austreten aus dem Verbrennungsraum zu verhindern. Die Ventile werden dann von einem rotierenden Nocken geöffnet und geschlossen, der sie aufschiebt. Die Nockenwelle dreht sich mit der Hälfte der Drehzahl der Abtriebswelle und öffnet und schließt die Ein- und Auslassventile alle zwei Umdrehungen der Abtriebswelle.

Auch wenn die Motordrehzahl steigt, müssen die Ventile dem Nocken sicher folgen. Die Ventilfedern müssen sehr stark sein, was eine fortschrittliche Technologie erfordert, um die Funktion, Stärke und Haltbarkeit der Federn zu gewährleisten. Aufgrund der wiederholten Verformung der Feder ist ein Ermüdungsbruch zu befürchten, selbst bei Metall.

Was ist ein Airbag?

Airbags sind eine Art von Sicherheitsvorrichtung in Fahrzeugen.

Wenn Sensoren einen Aufprall erkennen, wird der Airbag sofort mit Stickstoffgas aufgeblasen, um den Insassen vor einem zweiten Aufprall auf das Lenkrad oder das Armaturenbrett zu schützen. In der Regel wird er bei einem Aufprall von 20 km/h oder mehr ausgelöst, was der Geschwindigkeit eines Frontalaufpralls gegen eine feste Wand entspricht.

Fahrer- und Beifahrerairbags sind nur bei einem Aufprall aus der Frontrichtung des Fahrzeugs wirksam und dürfen bei einem Schräg- oder Seitenaufprall nicht ausgelöst werden. Immer mehr Fahrzeuge sind mit Seitenairbags und seitlichen Vorhangairbags ausgestattet, um die Insassen vor einem Seitenaufprall zu schützen.

In Europa sind Airbags obligatorisch.

Anwendungen von Airbags

Airbags sollen verhindern, dass die Insassen eines Fahrzeugs bei einem Aufprall auf das Lenkrad, die Instrumententafel, das Armaturenbrett oder die Windschutzscheibe prallen.

Wenn der Insasse nicht angeschnallt ist, kann der Airbag den Insassen möglicherweise nicht ausreichend schützen, selbst wenn er ausgelöst wird.

Außerdem entleert sich der Airbag nach dem Auslösen und Aufblasen automatisch, so dass er bei einem Unfall mit mehr als einem Aufprall, z. B. bei einer Mehrfachkollision, wirkungslos bleibt.

Funktionsweise von Airbags

Ein Airbag ist eine Vorrichtung, die aus einem Sensor, der den Aufprall eines Unfalls erkennt, einer Aufblasvorrichtung (Gasgenerator), einem Luftsack, einem Steuergerät und einem Drehverbinder (nur für den Fahrersitz) besteht.

Der Sensor erkennt den Aufprall auf einen bestimmten Teil des Fahrzeugs und sendet ein Signal an das Steuergerät des Airbags.

Das Signal wird empfangen und der in den Airbag eingebaute Inflator zündet, was zu einer Gasexplosion im Airbag führt und den Nylonsack mit dem erzeugten Gas in etwa 0,03 Sekunden aufbläst.

Dadurch wird verhindert, dass der Körper durch die Wucht des Unfalls nach vorne geschleudert wird und direkt gegen das Lenkrad oder das Armaturenbrett prallt, wodurch die Auswirkungen auf den menschlichen Körper verringert werden. Die Luft entweicht automatisch, nachdem der Aufprall des Insassen abgefangen wurde.

Arten von Airbags

Es gibt zwei Haupttypen von Airbags:

• Mechanische Airbags
  Diese Airbags werden durch mechanische Zündung des Gasgenerators aktiviert. Ältere Fahrzeuge sind häufig mit mechanischen Airbags ausgestattet.
• Elektronische Airbags
  Hierbei handelt es sich um Airbags, bei denen die Zündung des Gasgenerators durch ein computergesteuertes Signal ausgelöst wird. Neuere Fahrzeuge sind mit elektronischen Systemen ausgestattet.

Je nach dem Teil des Fahrzeugs, in dem sie untergebracht sind, gibt es auch verschiedene Typen.

Am gebräuchlichsten sind Fahrer- und Beifahrerairbags, aber es gibt auch Seitenairbags und Seitenvorhangairbags für seitliche Kollisionen von Fahrzeugen. In Europa und den USA sind diese beiden Arten von Airbags als Standardausrüstung vorgeschrieben.

Darüber hinaus gibt es die folgenden Arten von Airbags, je nachdem, wo sie untergebracht sind:

• Knie-Airbag
• Sitzkissen-Airbag
• Vorhang-Airbag für die Heckscheibe
• Fond-Airbag
• Mittelairbag hinten
• Sitzgurt-Airbag
• Vorhang-Airbag in der Tür
• ITS-Kopf-Airbag
• Becken-Airbag

Sonstige Informationen zu Airbags

1. Arten von Gasgeneratoren

Es gibt die folgenden drei Arten von Airbag-Gasgeneratoren:

• Pyro-System
  Verwendet einen festen Gasgenerator, um durch die Verbrennung eines Sprengstoffs Gas zu erzeugen. Es zeichnet sich durch seine geringe Größe und sein geringes Gewicht aus.
• Speichergassystem
  Verwendet Hochdruckgas, das in einen druckfesten Behälter gefüllt wird. Da das Gas unter hohem Druck steht, entfaltet sich der Airbag schnell.
• Hybride Methode
  Hierbei handelt es sich um ein Hybridsystem, das das Pyro- und das Speichergassystem kombiniert. Es zeichnet sich durch Kompaktheit, geringes Gewicht und schnelle Entfaltung des Airbags aus.

2. Nicht-Automobile Airbags

Airbags werden auch in Nicht-Automobilen eingesetzt. Die folgenden Arten von Airbags wurden hauptsächlich für nicht-automobile Anwendungen entwickelt:

• Airbags für den Fußgängerschutz
• Airbags für Motorräder
• Airbags für Fahrräder
• Airbags für den Lawinenschutz
• Airbags für Planetensonden

Sie unterscheiden sich in Form und Funktionsweise, haben aber alle den Zweck, einen Aufprall zu dämpfen.

3. Absorbieren von Stößen

Airbags sind mit Gasentlüftungsöffnungen ausgestattet. Wenn eine Person auf einen aufgeblasenen Airbag aufprallt und der Druck des Gases im Airbag ansteigt, wird das Gas durch die Entlüftungsöffnung freigesetzt.

Dadurch zieht sich der Airbag zusammen, sobald eine Person auf den Airbag aufprallt, und die Aufprallenergie wird in kinetische Energie in Form von ausgestoßenem Gas umgewandelt, das dann nach außen abgegeben wird. Gäbe es keine Entlüftungsöffnung, würde der Aufprall direkt auf den menschlichen Körper einwirken und zu schweren Verletzungen oder sogar zum Tod führen.

Was ist Kanonenbohren?

Kanonenbohren ist ein Bearbeitungsverfahren, mit dem schmale, tiefe Löcher in das Werkstück gebohrt werden. Wie der Name schon sagt, wurde das Verfahren ursprünglich für die Herstellung von Löchern in Pistolen entwickelt und verwendet einen langen Bohrer zur Herstellung der Löcher.

Kanonenbohren zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, Löcher mit kleinem Durchmesser zu bohren, und durch die hohe Linearität dieser Löcher. Tiefe Löcher können auch in harte Materialien gebohrt werden, z. B. in Chrommolybdänstahl, Kohlenstoffstahl für den Maschinenbau und Chromstahl.

Anwendungen des Kanonenbohrens

Kanonenbohren ist ein Bearbeitungsverfahren, mit dem Teile mit tiefen Löchern hergestellt werden können und das in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt wird.

So wird das Kanonenbohren beispielsweise zur Herstellung einer sehr breiten Palette von Teilen und Produkten verwendet, darunter Teile für elektrische, elektrotechnische und elektronische Geräte, Teile für Schienenfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe, Kraftfahrzeuge, Maschinenteile wie Spindeln, Wellen und Zylinder. Weitere Produkte sind Düsen für Einspritzmaschinen, Teile für hydraulische Geräte, thermische Platten für Halbleiter, Teile für LCD-Herstellungsgeräte, Teile für Baustellen und schwere Maschinen.

Funktionsweise des Kanonenbohrens

Das Kanonenbohren setzt sich aus folgenden Teilen zusammen:

• Hartmetallschneide (Bohrerschneide)
• Schaft (der Griff des Bohrers)
• Mitnehmer (Teil, der den Schaft hält und ihn mit der Maschine verbindet)

Der Pistolenbohrer verfügt über Kanäle, durch die das Schmiermittel fließt, und über Löcher an der Spitze, in die das Schmiermittel eingespritzt wird. In die Hartmetallschneide und die Seiten des Schafts sind Rillen eingearbeitet, um Bearbeitungsspäne abzuleiten. Durch die Rotation mit hoher Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Einspritzung von Schmieröl durch die Bohrung in der Spitze ist das Bearbeitungswerkzeug so ausgelegt, dass es das Material abträgt und die Bearbeitungsspäne durch die Rille nach außen abführt.

Der oben beschriebene Mechanismus ermöglicht die Durchführung von Arbeiten bei gleichzeitigem Abführen von Bearbeitungsspänen aus dem Bauteil und zeichnet sich daher durch eine höhere Effizienz bei der Bearbeitung im Vergleich zu anderen Tieflochbohrverfahren aus. Das Schmieröl hat außerdem den Effekt, dass es den Temperaturanstieg des mit dem Bauteil in Kontakt stehenden Teils und den Werkzeugverschleiß unterdrückt.

Kanonenbohren ist auf das Bohren von kleinen Löchern spezialisiert, typischerweise von 1 mm bis ca. 30 mm Durchmesser, was das Bohren von tiefen Löchern mit großen Durchmessern erschwert.