Meistens besitzen die Fahrzeuge neben Federn auch Stoßdämpfer. In der nebenstehenden Abbildung sind Feder und Stoßdämpfer eines Motorrads dargestellt.
Erkläre, welchen Zweck der Stoßdämpfer erfüllen soll.
c)
Joachim Herz Stiftung
Abb. 3 Skizze eines Lastwagens
Manche Lastwagen haben an den Hinterrädern doppelte Federn. Die innere Feder wird erst zusammengedrückt, wenn sich der Wagenkasten um die Strecke \(s = 10{\rm{cm}}\) abgesenkt hat.
Erläutere den Zweck dieser Konstruktion.
d)
Für die äußere Feder sei \({D_1} = 100\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}}\), für die innere Feder \({D_2} = 200\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}}\).
Zeichne für die Doppelfeder eine \(s\)-\(F\)-Diagramm für \(s\) von \(0{\rm{cm}}\) bis \(20{\rm{cm}}\).
e)
Bestimme sowohl mit Hilfe der Zeichnung aus Teilaufgabe d) als auch durch eine Rechnung, wie stark jede Doppelfeder belastet werden muss, damit sich der Wagenkasten um \(15{\rm{cm}}\) senkt.
Die Federung ermöglicht ein bequemeres Fahren. Sie sorgt dafür, dass die Erschütterungen, welche durch die unebene Fahrbahn entstehen, nicht direkt auf den Fahrer übertragen werden.
Bei den beiden Fahrrädern sind folgende Federungen zu erkennen:
Federung durch die am Sattel angebrachten Federn
Federung der Gabel
Geringe Federung durch die gebogenen Rahmenrohre
Extra-Federung des Hinterrades durch Feder oberhalb des Tretlagers
Federung durch die mit Luft aufgepumpten Reifen
b)
Federung ohne Stoßdämpfer würde zu einem Schwingen des Fahrzeuges führen. Dies wäre abträglich für die Straßenlage.
c)
Wenn die äußere Feder um die Strecke \(s\) gestaucht ist, muss für eine weitere Stauchung die äußere und die innere Feder zusammengedrückt werden. Die Federhärte der Kombination erhöht sich.
d)
Wird die Ladefläche nach unten gedrückt, so braucht man für die ersten \(10{\rm{cm}}\) die Kraft \({F_1}\):\[{F_1} = {D_1} \cdot s_1 \Rightarrow {F_1} = 100\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}} \cdot 10{\rm{cm}} = 1000{\rm{N}} = 1,0{\rm{kN}}\]
Für die zweiten \(10{\rm{cm}}\) braucht man die Kraft \({F_1} + {F_2}\):\[{F_2} = {D_2} \cdot s_2 \Rightarrow {F_2} = 200\frac{{\rm{N}}}{{{\rm{cm}}}} \cdot 10{\rm{cm}} = 2000{\rm{N}} = 2,0{\rm{kN}}\]\[ {F_1} + {F_2} = 1,0{\rm{kN}} + 2,0{\rm{kN}} = 3,0{\rm{kN}}\]
