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Stoßdämpfer sind ein sicherheitsrelevanter Bestandteil des Fahrzeuges und unterliegen dem Verschleiß. Aus diesem Grund sollten sie regelmäßig auf ihre Funktionstüchtigkeit überprüft werden. Laut aktuellen Studien weisen circa 15 Prozent aller Dämpfer der in Deutschland zugelassenen Fahrzeuge Mängel auf.

Dies ist sehr gefährlich, wenn man bedenkt, dass der Stoßdämpfer Schwingungen aufnimmt und diese in Wärme umwandelt. Dieser Energieumwandlung bewirkt, dass das Auto nicht nachschwingt und eine stabile Fahreigenschaft erhält.

Häufig wird der Begriff „Federung“ als Synonym für die Stoßdämpfer verwendet, dies ist jedoch nicht korrekt. Während die Federung dafür verantwortlich ist, Unebenheiten oder Stöße abzuleiten, dämpft der Stoßdämpfer nur die Schwingungen.

Da Stoßdämpfer die Schwingungen reduzieren, werden sie teilweise auch als Schwingungsdämpfer bezeichnet.

Wozu dienen Stoßdämpfer in Fahrzeugen?

Der Stoßdämpfer ist neben den Bremsen, den Reifen und der Lenkung das wesentlichste Bauteil, um das Fahrzeug sicher zu beherrschen. Stoßdämpfer dienen dazu, das Fahrzeug beim Durchfahren der Kurven und bei Vollbremsungen auf der Straße zu halten.

Würden Fahrzeuge nicht über Stoßdämpfer verfügen, würde Folgendes passieren: nach dem Einfedern würden die Räder wieder selbständig ausfedern. Das Fahrzeug würde selbst nach oben beschleunigen, die Normalkraft der Räder auf die Fahrbahn verringern und die Reibkraft würde sinken. Versucht man diesen Vorgang bildlich zu formulieren, könnte man sagen, das Fahrzeug „hüpfe“ wie ein Ball auf der Straße. Reifen können jedoch ihre Antriebs-, Brems- und Querkraft nur dann übertragen, wenn sie mit einer physikalischen Kraft auf die Straße gedrückt werden. Hätte ein Fahrzeug keine Stoßdämpfer, wäre es unmöglich, dieses zu steuern. Sind Stoßdämpfer defekt, ist die Wahrscheinlichkeit eines Überschlags bei einem Notausweichsmanöver doppelt so hoch.

Aufbau und Funktionsweise des Stoßdämpfers

Grundsätzlich lassen sich Stoßdämpfer in verschiedene Arten unterscheiden. Für den Straßenverkehr sind vor allem die öl- und gasdruckbasierenden hydraulischen Schwingungsdämpfer von Bedeutung. Letztere lassen sich dabei sogar noch grundsätzlich in Einrohr- und Zweirohrsysteme unterscheiden. Unabhängig von der Spezifikation ähneln sich jedoch der Aufbau und die Funktionsweise aller Dämpfer. Sie bestehen alle aus einer Metallhülse, in der sich ein beweglicher Kolben befindet. Bei Belastung der Karosserie bewegt sich der Kolben und die Räder bekommen Bodenkontakt.

Hydraulische Stoßdämpfer

Im Grunde bestehen hydraulische Stoßdämpfer aus einem Kolben, der an einer Kolbenstange in einem mit Öl befüllten Zylinder geführt wird. Bewegt sich die Stange axial (also entlang des Kolbens) gegenüber dem Zylinder, fließt das Öl durch die im Kolben befindlichen Kanäle und Ventile. Gegenüber dem Öl wird ein Widerstand entgegengebracht und somit ein Druckwiderstand erzeugt. Auf diese Weise entstehen Dämpfungskräfte. Bei der daraus entstehenden Dämpfarbeit entsteht Wärme. Die Dämpfwirkung des Öls ist abhängig von der Temperatur. Damit der Temperaturanstieg auch für die anderen Bauteile tragbar ist, muss der Dämpfer genügend Wärme an die Luft in der Umgebung abgeben können. Bei diesem Vorgang entsteht Volumen in der Kolbenstange, welches innerhalb des Dämpfers ausgeglichen werden muss. Bei Öl handelt es sich um eine sogenannte inkompressible Flüssigkeit, das bedeutet, dass die Dichte des Öls nicht vom Druck abhängt. Der Ausgleich kann z.B.: durch ein Gaspolster aus Stickstoff oder Luft ausgeglichen werden, das unter etwa 30 Bar hohem Druck steht, welches durch einen beweglichen Kolben vom Öl getrennt wird. Wird der trennende Kolben verschoben, gleicht das Gaspolster das Volumen beim Einfahren der Kolbenstange aus. Damit wird das Gas zu einer zusätzlichen Feder und die Wirkung der Federung wird unterstützt.

Der hydraulische Stoßdämpfer wird auf Zug beim Ausfedern und auf Druck beim Einfedern beansprucht, darum bezeichnet man das Ausfedern als Zusgstufe und das Einfedern als Druckstufe. Fährt man auf rampenförmige Hindernisse auf, wird die Zugstufe zumeist mehr beansprucht als die Druckstufe.

Mechanische Stoßdämpfer

Mechanische Stoßdämpfer werden bevorzugt bei LKW eingesetzt. Sie zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie robust, langlebig und kostengünstig aufgebaut sind. Mechanische Stoßdämpfer bestehen aus federbelasteten Reibflächen. Sie bestehen aus mehreren Federblättern und sind kombinierte Feder- / Dämpfereinheiten.

Die gebogene Feder fängt den Stoß auf und speichert diesen in der Feder. Durch Reibung wird die entstehende Schwingung in den Federnblättern gedämpft und bei diesem Vorgang wird Wärme erzeugt. Da diese Dämpfung jedoch nicht von der Geschwindigkeit ist, mit welcher die Federbewegung stattfindet, ist diese im Vergleich zur hydraulischen Stoßdämpfung weniger effektiv. Die hydraulische Stoßdämpfung funktioniert nämlich geschwindigkeitsabhängig.

Trocken reibende Blattfedern neigen dazu zu quietschen, weil der Reibbeiwert zwischen den Federblättern vom Zustand der Schmierung abhängig ist. Daher werden Blattfedern grundsätzlich eingefettet oder es werden Kunststoffzwischenlagen und hydraulische Stoßdämpfer eingebaut.

Andere Formen von Stoßdämpfern

Darüber hinaus gibt es noch andere Formen von Stoßdämpfern. In der Formel 1 werden bevorzugt Drehstoßdämpfer eingesetzt, welche außen anliegen.

Eine neue Form von Stoßdämpfern sind Luftfederdämpfer, welche vor allem für LKW und PKW verwendet werden. Luftfederdämpfer bieten den besonderen Vorteil, dass sie neben einer Dämpfung und Federung zusätzlich für eine Niveauregulierung sorgen; diese werden auch gerne bei einspurigen (Kraft-)Fahrzeugen, wie Motorrädern und Fahrrädern eingesetzt.

Derzeit werden noch elektromechanische Dämpfersysteme erforscht, die bei Straßenfahrzeugen eingesetzt werden sollen. Elektromechanische Dämpfersysteme sollen insbesondere den Vorteil bieten, dass die dabei entstehende Wärme in elektrische Energie umgewandelt wird, welche sodann vom Fahrzeug genutzt werden kann. Diese Energierückgewinnung wird vor allem bei Elektrofahrzeugen angewandt. Neben den Stoßdämpfern wird dort auch Energie aus den Bremsen zurückgewonnen.

Bauformen von Stoßdämpfern

Grundsätzlich werden drei Bauformen von Stoßdämpfern unterschieden:

• Achsdämpfer sind allein eingebaute Schwingungsdämpfer
• Federbein, Feder-Dämpfer-Einheit, dabei werden die Feder und der Dämpfer zu einer Einheit zusammengefasst
• MacPherson-Federbein, wobei das Rad sowohl in Längs- als auch in Querrichtung geführt wird.

In der Regel werden bei PKW hydraulische Stoßdämpfer in Form der Ein- und Zweiohrbauweise hergestellt und verwendet.

Einrohrdämpfer

Einrohrdämpfer werden auch als Gasdruckdämpfer bezeichnet. Diese werden in zwei Kammern unterteilt, den Ölraum, die sogenannte „Arbeitskammer“ und die Gaskammer, den Gegendruckraum. Der Ölraum verrichtet die eigentliche Arbeit. Die am Kolben befindlichen Dämpfungsventile setzen dem Öl, welches durch den Kolben fließt, einen Widerstand entgegen. Dabei entsteht eine Druckdifferenz. In der Gaskammer werden Volumenveränderungen ausgeglichen, welche beim Ein- und Ausfahren der Kolbenstangen und Temperaturschwankungen entstehen. Der Innendruck von Einrohrdämpfern beläuft sich auf ca. 20-30 Bar, welche nötig ist, damit die Ölsäule in der Kammer über der Kammer abreißt und sich im Öl Gasblasen bilden. Sonst entsteht die Gefahr einer Kavitation, was sich äußerst negativ auf die Dämpfung auswirken würde. Unter Kavitaiton versteht man die Bildung und Auflösung von mit Dampf gefüllten Hohlräumen in Flüssigkeiten.

Zweirohrdämpfer

Der Zweirohrdämpfer besteht einerseits aus einem Zylinderrohr und andererseits aus einem Behälterrohr. Der an der Kolbenstange befestigte Kolben bewegt sich axial und wird mit zusätzlichen Ventilen versehen. Der Ölraum wird durch den Kolben in zwei Kammern geteilt, nämlich in den oberen und in den unteren Arbeitsraum. Beim Einfahren der Kolbenstange in der Druckstufe, strömt durch das Kolbenventil aus der unteren in die obere Kammer. Das Ölvolument wird durch ein Bodenventil in den Ausgleichsraum gedrückt, welcher sich zwischen dem Zylinder- und Behälterraum befindet. Durch das Bodenventil wird eine Druckdifferenz erzeugt, welche für die Dämpfung von Bedeutung ist. Auf der Zugstufe, das heißt, wenn die Kolbenstange ausfährt, wird die Dämpfung vom Kolbenventil übernommen. Durch das Bodenventil fließt das Ölvolumen ungehindert zurück.

Reibungs- und Hebelstoßdämpfer

Noch bevor Ein- und Zweirohrdämpfer zum Einsatz kamen, bediente man sich mit Reibungs- sowie mit Hebelstoßdämpfern.

Reibungsdämpfer

Früher wurden Fahrzeuge mit Reibungsdämpfern ausgestattet. Zwar ließen diese Schwingungen rascher abklingen, allerdings wirkten sich diese federungsverhärtend aus. Reibungsdämpfer setzten sich einerseits aus zwei Zylindern zusammen, welcher ineinander lagen und andererseits aus mehreren Stahlscheiben und Reibbelägen. Während der äußere Zylinder mit dem Aufbau fest verbunden war, wurden die Stahlscheiben im Zylinder gegen ein Verdrehen gesichert. Die Reibbeläge verband man fest mit dem inneren Zylinder und diesen über eine Stange mit der Achse des Fahrzeuges. Die Wirkungsweise kann mit der einer Mehrscheibenkupplung gleichgesetzt werden.

Hebelstoßdämpfer

Hebelstoßdämpfer sind über einen Hebel zu betätigende Stoßdämpfer, entweder über einen Schwenkkolben, der sich in einem unterteilten zylindrischen Gehäuse befand oder es wurde ein in einem Zylinder befindlicher Hubkolben über einen Kniehebel betätigt. Der Hebel war zumeist Teil einer Radaufhängung. Hebelstoßdämpfer wurden in den 1930er bis in die 1970er Jahre eingesetzt.

Überprüfung der Funktionstüchtigkeit

Lässt die Dämpfwirkung nach, gleicht der Fahrer dies in der Regel durch geändertes Fahrverhalten aus. Es gibt eine Reihe von Anzeichen, woran die nachlassende Wirkung von Stoßdämpfern erkannt werden kann. Die Effekte treten oft nicht schlagartig auf, sondern mit dem Verschleiß des Dämpfers einhergehend.

Mit Durchführung eines einfachen Funktionstests kann das Fahrzeug in der Nähe des Randes mit der Hand in Schwingungen versetzt werden. Schwingt danach das Fahrzeug mehrfach nach, kann unter Umständen daraus geschlossen werden, dass die Stoßdämpfer schon völlig funktionslos geworden sind. Weitere Anzeichen sind auch:

• Nachschwingen nach Unebenheiten,
• Poltergeräusche auf schlechten Straßen und bei niedrigen Geschwindigkeiten,
• Reifen nutzen sich ungleichmäßig ab,
• erhöhter Reifenverschleiß,
• flatternde Lenkung,
• unterbrochene Bremsspur nach einer Vollbremsung,
• schwammiges Kurvenverhalten
• sowie steigende Seitenwindempfindlichkeit.

Eine völlig defekte Dämpfung ist insbesondere daran erkennbar, dass erhebliche Mengen Öl an den Kolbenstangen des Dämpfers auftreten. Zu beachten ist jedoch, dass ein völlig dichter Stoßdämpfer nicht zwingend einwandfreie Funktion bedeutet.

Aus diesen Gründen sollte eine Überprüfung der Funktionstüchtigkeit von Schwingungsdämpfern regelmäßig durch eine Fachwerkstatt erfolgen. Dies ist beispielweise durch die Sicht- und durch die Lastkontrolle möglich. Die Sichtkontrolle erfolgt wenn das Fahrzeug auf der Hebebühne steht. Austretendes Öl sowie Materialfehler sind ein Zeichen für defekte Schwingungsdämpfer.

Die zweite wichtige Form der Überprüfung ist die Lastkontrolle. Bei dieser wird Druck auf die Motorhaube ausgeübt und überprüft wie weit das Fahrzeug nach dem Loslassen nachschwingt.

Auch bei einer Probefahrt erkennt der Fachmann ob die Dämpfer defekt sind. Mit ein wenig Konzentration ist dies jedoch auch für den Laien möglich. Ein unruhiges Fahrverhalten sowie das sogenannte Aufschaukeln bei höheren Geschwindigkeiten können Anzeichen für einen Defekt sein. Gleiches gilt, wenn das Fahrzeug extrem auf Seitenwind reagiert oder beim Bremsen nach vorn abtaucht.