Geschichte der Lenkung und Aufhängung

Die Geschichte der Aufhängung

Aufhängung ist der Begriff, der das System aus Federn, Stoßdämpfern und Gestänge bezeichnet, mit dem ein Fahrzeug mit seinen Rädern verbunden ist und das eine relative Bewegung zwischen den beiden erlaubt. Aufhängungssysteme dienen einem doppelten Zweck: Sie unterstützen das Fahr- und Bremsverhalten des Fahrzeugs zwecks Verbesserung der aktiven Sicherheit und des Fahrvergnügens für den Fahrer. Weiterhin sorgen sie für den Komfort der Insassen und isolieren diese relativ gut gegenüber Straßengeräuschen, Unebenheiten im Boden und Vibrationen. Für die Aufhängung ist es wichtig, einen optimalen Kontakt zwischen Rad und Straßenoberfläche aufrechtzuerhalten, da alle Kräfte, die auf das Fahrzeug einwirken, über die Aufstandsfläche des Reifens übertragen werden. Die Aufhängung schützt außerdem das Fahrzeug selbst und alle Lasten und Gepäck vor Beschädigung und Verschleiß. Die Ausführung der vorderen und hinteren Aufhängung eines Fahrzeugs kann unterschiedlich sein. Nachstehend werden die häufigsten Aufhängungsarten beschrieben.

Aufhängung mit Starrachse

Im Grunde handelt es sich um eine steife Achse, die zwischen dem linken und rechten Rad befestigt ist. Die Karosserie ist über Blattfedern oder Spiralfedern an der Achs-/Radbaugruppe aufgehängt. Die Räder sind nicht voneinander unabhängig. Wenn ein Rad über eine Bodenwelle fährt, wird der Stoß an das andere Rad übertragen. Beide Räder sind gewölbt, sodass ein nicht neutrales Lenkverhalten unvermeidbar ist. Heutzutage wird diese Art von Aufhängung bei Pkw aufgrund ihrer fragwürdigen Leistung nicht mehr gerne eingesetzt. Diese Art von Aufhängung wird hauptsächlich an der Hinterachse von Fahrzeugen eingesetzt.

Einzelradaufhängungen

Die Einzelradaufhängung mit MacPherson-Federbeinen wurde in den 1940er-Jahren von Earl S. MacPherson erfunden. Aufgrund ihrer Kompaktheit und niedrigen Kosten ist sie heute eine der weltweit dominierenden Aufhängungsbauformen. Anders als andere Aufhängungen dient bei einer MacPherson-Aufhängung der Teleskopstoßdämpfer auch als Verbindungsglied zur Kontrolle der Radposition, sodass der obere Querlenker wegfallen kann. Aufgrund der vertikalen Positionierung des Federbeins ist die gesamte Aufhängung sehr kompakt. Bei Fahrzeugen mit Vorderradantrieb, bei denen der Motor und das Getriebe sich im vorderen Fahrzeugraum befinden, werden Vorderradaufhängungen benötigt, die nur einen geringen Teil der Fahrzeugbreite einnehmen. Das MacPherson-Federbein weist Probleme auf, da die Wankbewegungen der Karosserie und die Radbewegungen zu einer Änderung des Radsturzes führen können. Die relative hohe Gesamthöhe erfordert eine höhere Haube und einen höheren Kotflügel, was bei Sportwagen nicht unbedingt wünschenswert ist. Das MacPherson-Federbein kann sowohl als Vorder- als auch als Hinterradaufhängung verwendet werden.

Doppelquerlenkeraufhängungen können sowohl an der Vorder- als auch der Hinterachse eingesetzt werden. Da es sich um eine Einzelradaufhängung handelt, kann der Radsturz beinahe perfekt kontrolliert werden. Seit 40 Jahren ist diese Aufhängung bis heute die erste Wahl bei Rennwagen, Sportwagen und Luxuslimousinen. Doppelquerlenkeraufhängungen halten das Rad unabhängig von den Radbewegungen senkrecht zur Straßenoberfläche. Dadurch wird ein gutes Fahrverhalten sichergestellt. Herkömmliche Doppelquerlenkeraufhängungen bestehen aus zwei parallel angeordneten Querlenkern gleicher Länge, was aufgrund der großen Schwankung der Spurweite, wenn sich die Räder aus der neutralen Position wegbewegen, zu einem übermäßigen Reifenabrieb führen kann. Daher haben Ingenieure nichtparallele Dreieckslenker mit ungleicher Länge entwickelt, um dieses Problem zu lösen. Indem der obere Lenker geneigt wird, vermindert sich das Bremsnicken. Doppelquerlenkeraufhängungen sind bei amerikanischen Wagen sehr beliebt. Europäische Fahrzeuge sind dagegen kleiner und können daher diese relativ viel Platz einnehmende Aufhängung nicht aufnehmen. Doppelquerlenkeraufhängungen sind normalerweise teurer als MacPherson-Federbeine und Verbundlenker, da sie mehr Komponenten und Aufnahmepunkte am Wagenkörper bedeuten. Nur sehr wenige Kleinwagen verwenden Doppelquerlenkeraufhängungen. Aufgrund ihrer Leistung werden heutzutage jedoch vielen europäische Fahrzeuge der Kompakt- und D-Klasse mit diesem System an der Vorder- und Hinterachse ausgestattet.

Viele moderne Kleinwagen bis zum C-Segment setzen als Hinterradaufhängung einen Verbundlenker ein. Im Vergleich zu Doppelquerlenker-, Mehrlenker- und Längslenkeraufhängungen benötigen Verbundlenker nur eine geringe Fahrzeugbreite und ermöglichen daher mehr Platz für die Rückbank. Außerdem sind sie kostengünstiger. Der Stoßdämpfer ist gegenüber dem MacPherson-Federbein kürzer und kann von der Vertikalen steil weggeneigt werden, sodass weniger Kofferraumplatz eingenommen wird. Die Verbundlenkeraufhängung ist nur zum Teil eine Einzelradaufhängung – der Verbundlenker verbindet beide Räder miteinander und erlaubt bei Lastaufbringung nur ein eingeschränktes Spiel. Bei einigen weniger anspruchsvollen Kompaktwagen kann der Stabilisator weggelassen werden. Diese Aufhängung bietet jedoch nicht denselben Grad an Fahrverhalten und Handling wie Doppelquerlenker- oder Mehrlenkeraufhängungen. Die meisten der europäischen GTIs mit dem besten Fahrverhalten setzten diese Aufhängung ein.

Seit Ende der 80er-Jahre werden Mehrlenkerachsen immer häufiger in der Hinterachse moderner Limousinen und Coupés eingesetzt. Der Aufbau lässt sich nur schwer beschreiben, da er nicht streng definiert ist. Theoretisch ist jede Einzelradaufhängung mit drei oder mehr Querlenkern eine Mehrlenkerachse. Unterschiedliche Ausführungen können sehr unterschiedliche Geometrien und Eigenschaften besitzen. Es handelt sich um ein relativ viel Raum einnehmendes System, das jedoch ein sehr gutes Fahrverhalten bietet. Einige Mehrlenkerachsen sind im Grunde Doppelquerlenkeraufhängungen mit einem fünften Querlenker. Sie ähneln der Doppelquerlenkerausführung, eliminieren jedoch die Antriebseinflüsse. Viele Sportwagen und die besten Rennwagen verwenden weiterhin Doppelquerlenker.

Längslenker- und Schräglenkeraufhängungen sind recht alt. Diese Ausführung wurde praktisch in allen Limousinen der mittleren bis hohen Preisklasse eingesetzt, bevor die Mehrlenkerachsen in den 1990er-Jahren populär wurden. Reine Längslenker sind inzwischen veraltet, da Fahrzeughersteller Schräglenker bevorzugten. Schräglenker haben den Nachteil, dass sich der Radsturz anders als bei Doppelquerlenkern mit den Auf- und Abbewegungen des Rads verändert. Längs- oder Schräglenkeraufhängungen sind fest mit den Rädern verbunden, sodass mehr Stöße und Geräusche an Karosserie übertragen werden, insbesondere bei extremen Kurvenfahrten oder auf holprigen Straßen. Darüber hinaus führt eine hohe ungefederte Masse des Längslenkers zu einer Reduzierung der Fahrqualität. Daher haben die meisten modernen Limousinen diese Aufhängung durch Mehrlenker- oder Doppelquerlenkeraufhängungen ersetzt. Die Längs- und Schräglenker verschwinden allmählich aus der Branche.

Die Reduzierung der NVH-Werte (Noise, Vibration, Harshness, zu Deutsch: Geräusch, Vibration, Rauheit) ist ein sehr wichtiges Thema bei modernen Fahrzeugen. Herkömmliche Aufhängungen werden direkt mit dem Fahrwerk (über Gummibuchsen) verbunden, sodass NVH leicht an den Fahrzeuginnenraum übertragen werden können. Eine beliebte Lösung besteht darin, die Aufhängung an einem Unterrahmen (ebenfalls über Buchsen) zu montieren, der im Allgemeinen aus einer Aluminiumlegierung oder mittels Hydroformverfahren gefertigt wird, um das zusätzliche Gewicht zu minimieren. Der Unterrahmen selbst kann einen Teil der NVH aufnehmen. Er ist seinerseits über weitere Buchsen am Wagenkörper montiert, sodass die NVH-Werte weiter reduziert werden. Heutzutage werden Unterrahmen nicht mehr ausschließlich in Fahrzeugen der oberen Preisklasse eingesetzt. Die neuesten europäischen Wagen besitzen diese auch.