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Hydropneumatik
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Die Hydropneumatik ist ein Federungssystem, das mittels Hydraulik und Pneumatik die Funktionen von Dämpfung und Federung leistet. Es wurde erstmals von dem französischen Automobilhersteller Citroën für dessen PKW entwickelt.
Hydropneumatik bietet potentiell sehr hohe Federungselastizität, variable Bodenfreiheit sowie automatische Niveauregulierung, passt sich also der Fahrzeugbelastung an.
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Aufbau
Anstelle von klassischen mechanischen Federn und Stoßdämpfern ist jedes Rad durch den Kolben eines Hydraulikzylinders mit einer Federkugel verbunden. Diese ist mit Stickstoff unter hohem Druck gefüllt, welcher durch eine Membran von der auf ihn einwirkenden Hydraulikflüssigkeit getrennt ist. Dieses Gas stellt das eigentliche Federungselement dar. Die Verbindung zum Rad wird über eine variable Menge an Hydraulikflüssigkeit hergestellt, die die Radbewegungen über die Hydraulikzylinder eines jeden Rades auf die Membran der zugehörigen Federkugel überträgt. Die Menge der Hydraulikflüssigkeit in den Radzylindern der jeweiligen Achse wird von einem automatischen Regulierventil, den sog. Höhenkorrektor, beeinflusst. Die Hydraulikflüssigkeit wird hierzu von einer Hochdruckpumpe permanent zur Verfügung gestellt. Die Schwingungsdämpfung wird über biegsame Ventilplättchen und Bypassbohrungen realisiert, welche den Durchfluss der Flüssigkeit zur Federkugel bremsen.
Das System ersetzt auf diese Weise sowohl herkömmliche Federn als auch Stoßdämpfer und arbeitet durch seine ständige Druckzuführung selbst bei Leckverlusten spielfrei, wodurch jederzeit eine voll wirksame Dämpfung gewährleistet ist.
Funktion
Solange das Hydrauliksystem drucklos ist, steht kein Federweg zur Verfügung. Nach dem Motorstart hebt der von der Hydraulikpumpe aufgebaute Druck über die Höhenkorrektoren das Fahrzeug an: Die Karosserie wird auf die sogenannte „Idealhöhe“ angehoben, auf der die vollen Federwege den Rädern zur Verfügung stehen.
Eine Federung geht durch Belastung des Fahrzeugs „in die Knie“. Dieser Effekt muss bei Stahlfedern normalerweise durch eine ausreichend hohe Federhärte begrenzt werden, um einen gewissen Restfederweg aufrechtzuerhalten. Die Federung ist dann aber unbelastet härter als nötig, und es steht bei zunehmender Belastung immer weniger Federweg zur Verfügung – die Straßenlage verschlechtert sich zunehmend, die Karosserie hat praktisch nie ihre „Idealhöhe“.
Hier setzt nun die Hydropneumatik an: Bei Beladung des Fahrzeugs wird das Gas der Federkugel komprimiert, sein Volumen nimmt ab, die Karosserie sinkt ein. Dies wird über den besagten Höhenkorrektor mittels einer Regelung durch Nachleiten von Flüssigkeit unter Druck in die Radaufhängungszylinder wieder kompensiert. Das verringerte Volumen des Gases wird durch dasselbe Volumen an Flüssigkeit ersetzt, die Karosserie erreicht so wieder die besagte Idealhöhe.
Da nun ein Aufzehren des Federweges bei Belastung kompensiert ist, kann die Federung in ihrem Arbeitspunkt, der Idealhöhe, sehr „weich“ ausgelegt werden. Eine wichtige Eigenschaft des federnden Stickstoffgases wird zudem zunutze gemacht, das Gesetz von Mariotte, wonach das Produkt aus Druck und Volumen einer gegebenen Menge Gas immer konstant ist. Je mehr das Gas komprimiert wird, je geringer also sein Volumen wird, umso mehr Druckkraft ist nötig, um eine bestimmte Radbewegung zu bewirken. Das ergibt automatisch eine lastabhängige, proportionale Verhärtung der Federung, womit auch ein beladenes Fahrzeug durch eine jetzt straffere Federung sicher fährt, ohne dass man generell auf eine weiche, komfortable Abstimmung verzichten müsste.
Das Fahrzeugniveau kann übrigens auch manuell eingestellt werden, etwa zum Überfahren schwieriger unbefestigter Wege oder zum Beladen.
Als Nebenprodukt dieses Federungssystems ergibt sich die sogenannte „Zentralhydraulik“. Darunter versteht man die Einbindung der Lenk- und Bremsunterstützung in das Hochdruck-Hydrauliksystem der Federung, wodurch getrennte Organe wie eine Lenkservopumpe und ein Bremskraftverstärker entbehrlich werden!
Fahrzeuge
Typisch ist die Hydropneumatik für die größeren Pkw von Citroën. Erstmalig – experimentell – verwendet wurde es an der Hinterachse des Citroën 15CV des letzten Baujahres. Offiziell eingeführt und berühmt wurde es mit der Citroën DS (1955 bis 1975).
In Lizenz haben Rolls-Royce (im Silver Shadow und dem baugleichen Bentley T1/T2) und Daimler-Benz (serienmäßig im Mercedes-Benz 450 SEL 6.9 der Baureihe Mercedes-Benz W116 – 1975 bis 1980 – und optional gegen Aufpreis in den 8-Zylinder-SEL-Modellen der Baureihe Mercedes-Benz W126 – 1979 bis 1991) die Hydropneumatik-Technologie eingesetzt, allerdings nur zum Zweck der Federung; Servolenkung und Bremssysteme wurden von Rolls-Royce und Daimler-Benz nicht integriert.
Hydropneumatisch gefederte Modelle von Citroën waren oder sind:
- 15CV des letzten Baujahres (nur an der Hinterachse)
- einige Krankenwagen-Varianten des HY (nur an der Hinterachse)
- DS / ID
- SM
- GS / GSA
- CX
- BX
- XM
- Xantia
- C5
- C6
Citroën-Modelle ab den späten 1960ern bis zum Ende der 1990er verwendeten Hydraulikflüssigkeit vom Typ LHM, welche leicht an der grünen Farbe zu erkennen ist.
Im Citroën XM war die Hydropneumatik erstmals mit der elektronischen Steuerung Hydractive ausgestattet.
Die Hydropneumatik im Citroën C5 und C6 arbeitet nicht mehr mit einer an den Fahrzeugmotor gekoppelten, sondern mit einer elektrisch angetriebenen Pumpe. Lenkung und Bremssystem sind konventionell aufgebaut und nicht mehr wie bei früheren Konstruktionen mit der Hydropneumatik verbunden, es ist hier also nicht mehr von einer „Zentralhydraulik“ die Rede. Ein derartiges System ist auch bei der Allradversion des Peugeot 405 (nur Hinterachse) zu finden.
Nachteile des Systems, Dichtung und Wahrheit
Der Zentralhydraulik des Systems Citroën wurde nachgesagt, dass sie, insbesondere alterungsbedingt, zur Undichtigkeit neige und hohen Wartungs- und Reparaturaufwand verursachen könne. Dieser Vorwurf traf in aller Regel nicht zu; teils waren es Argumente der Konkurrenten und teils von Werkstätten, die den Einarbeitungsaufwand in das System scheuten. Auch ältere Modelle lassen sich heutzutage mit Unterstützung von Oldtimerclubs relativ preiswert instandhalten. Den etwas höheren Kosten der Hydropneumatik steht ein hoher Komfort- und Sicherheitsgewinn gegenüber. Ohne Systemdruck ist das Abschleppen unmöglich, da das Fahrwerk nicht aktiv ist und der Wagen „aufsetzt“.
Das Bremsen mit dem Citroën ID / D Super war gewöhnungsbedürftig: Statt eines „normalen“ Bremspedals hatten diese Modelle einen „Gummiknopf“, ein fußbetätigtes Ventil, das keine Rückmeldung über die Bremskraft liefert. Ein bei anderen Fahrzeugen normaler Druck auf die Bremse führte hier zum abrupten Stillstand.
Weblinks
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