flat4 - Luftfederung
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Einführung
Auslegung für VW Typ 1
Aufgebaute Luftfedersysteme
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Einführung
Luftfedersysteme stellen für luftgekühlte VW-Fahrzeuge realistisch betrachtet keine ernstzunehmende Alternative zu der serienmäßigen Stahlfederung mit Torsionsstäben oder Schraubenfedern dar. Es ist jedoch denkbar, eine Reihe von Vorteilen oder zusätzliche Funktionen damit zu realisieren.

Hier soll versucht werden, eine Luftfederanlage für den Einsatz im VW Typ 1 auszulegen und ein Urteil über die technische Machbarkeit herbeizuführen. Es werden folgende Vorteile erwartet:

  • Die Fahrzeugstandhöhe kann vom Innenraum eingestellt werden. Die Spannweite reicht theoretisch von der Extremtieferlegung bis zur Geländefahrhöhe.
  • Durch individuelle Anpassung der Luftmenge ermöglicht die Luftfederung eine vom Beladungszustand unabhängige Niveaueinstellung des Fahrzeugs.
  • Die Aufbaueigenfrequenz des Fahrzeugs bleibt bei Beladung nahezu konstant.
  • Der Fahrkomfort wird erhöht und die Rollgeräuschübertragung verringert.
Der Aufwand für eine Ausrüstung mit einer Luftfederung ist jedoch beträchtlich und bringt Unwägbarkeiten und Nachteile mit sich.
  • Notwendige Komponenten sind neben den Luftfedern ein Kompressor, Befestigungselemente am Fahrwerk, Ventile, Steuergerät, Bedieneinheit, neu abgestimmte Dämpfer, Verkabelung und Luftleitungen. Die Kosten dafür dürften nicht unbeträchtlich sein.
  • Elektronisch geregelte Luftfedersysteme, die die Federwege während der Fahrt messen und die Luftmenge laufend anpassen, sind wegen des Adaptionsaufwands der Elektronik und Software für die Nachrüstung (Einfachsystem) nicht verfügbar.
  • Es liegen keine Gutachten für eine Zulassung zum Straßenverkehr vor.
  • Die Dimensionierung der Luftfedern und die Dämpferabstimmung muß im Fahrversuch optimiert werden.
  • Es sind keine "Luftfederbeine" für den 1302/1303 an der Vorderachse im Handel erhältlich.
  • Es ist auf dem Markt nur ein Umrüstsatz bekannt (Just Buggin Inc., Oroville, California (USA)).
Theoretisch lassen sich volltragende, aber auch - als Ergänzung zur vorhandenen Stahlfederung - teiltragende Lösungen realisieren. Den Aufbau einer separat angeordneten Luftfeder für Bundbolzen-, Kubellenker, Pendel- oder Schräglenkerachsen zeigt das folgende Bild.
 
Schnitt
Prinzipieller Aufbau:

1: Gewindebolzen für Chassis-Befestigung
2: Gewindebolzen mit Luftzuführung
3: Obere Balgverschlußplatte
4: Luftfederbalg (4 Gummi- und Textilcordlagen)
5: Kolben (Aluminium oder Kunststoff)
6: Verschraubung des Balgs mit dem Kolben

 
Auslegung für VW Typ 1
Unter Zugrundelegung der Fahrzeugdaten der in der Tabelle aufgeführten Fahrzeuge ergeben sich Luftfedern mit einem Außendurchmesser von 100 mm für alle Achsen. Die Balglänge und der Kolbendurchmesser variieren. Die geforderten Federwege entsprechen den Federwegen der Serien-Stahlfederungen. Die Balgstärke ist bei allen Luftfedern mit 2,8 mm angenommen worden.

Bei der Vorderachse des 1303 ist die Luftfeder koaxial wie bei einem Federbein um den Dämpfer angeordnet. Die durch die Luftfeder führende Kolbenstange habe einen Durchmesser von 18 mm. Die Torsionsstäbe bzw. Schraubenfedern dienen nur noch zum Führen der Achslenker und tragen nicht mehr zur Federwirkung bei.
 

Fahrzeug-
parameter
Kurbellenker
VW 1300 (1973)
Federbein
VW 1303 (1974)
Pendelachse
VW 1300 (1973)
Schräglenker
VW 1303 (1974)
Balgdurchmesser
100 mm
100 mm
100 mm
100 mm
Kolbendurchmesser
50 mm
50 mm
74 mm
70 mm
Max. Höhenverst.
+ 20 mm
+ 20 mm
+ 20 mm
+ 20 mm
Max. Einfederweg
62 mm
58 mm
92 mm
76 mm
Max. Ausfederweg
74 mm
107 mm
118 mm
98 mm
Min. Achslast
331 kg
364 kg
494 kg
489 kg
Max. Achslast
490 kg
540 kg
710 kg
760 kg

Ergebnisse der Luftfederauslegung:
 

Größe:
Kurbellenker
VW 1300 (1973)
Federbein
VW 1303 (1974)
Pendelachse
VW 1300 (1973)
Schräglenker
VW 1303 (1974)
Höhe Luftfeder in 
Normalniveau
180 mm
179 mm
203 mm
177 mm
Druck eingefedert
bei max. Achslast
10,1 bar
11,4 bar
22,4 bar
21,1 bar
Druck ausgefedert
bei min. Achslast
2,9 bar
3,0 bar
2,9 bar
3,3 bar
Federsteifigkeit radbezogen leer
9,3 N/mm²
9,3 N/mm²
17,6 N/mm²
17,8 N/mm²
Federsteifigkeit rad-
bezogen Stahlfeder
9,0 N/mm²
8,5 N/mm²
17,8 N/mm²
17,8 N/mm²
Eigenfrequenz bei
max. Achslast
1,18 Hz
1,12 Hz
1,35 Hz
1,35 Hz
Eigenfrequenz bei
Serien-Stahlfeder
1,17 Hz
1,05 Hz
1,30 Hz
1,33 Hz

Für die o.g. Achsen sind Luftfedern mit einer Höhe von ca. 180 bis 200 mm (zzgl. Befestigung am Fahrwerk) vorzusehen. Der Bauraum für diese Federn ist wie in den Bildern unten dargestellt vorhanden.

Die statische Belastung dieser Luftfedern liegt im eingefederten Zustand bei max. 22 bar (Hinterachse) und ist damit im erlaubten Rahmen für diese Luftfedern. Voll ausgefedert sollte ein Restdruck von mindestens 3 bar bestehen bleiben.

Die Federsteifigkeiten können beim unbeladenen Fahrzeug genauso abgestimmt werden, wie bei der Serien-Stahlfeder, so daß die gleichen Komforteigenschaften erreicht werden. Bei Beladung steigt die Federsteifigkeit der Luftfeder automatisch an, so daß die Aufbaueigenfrequenz (Schwingungskomfort) beladungsunabhängig gleich bleibt. Die berechneten Aufbaueigenfrequenzen der Luftfederung sind so abgestimmt, wie von der Serien-Stahlfederung vorgegeben (Vorderachsen ca. 1,1 Hz, Hinterachsen ca. 1,3 Hz).

Es ist hiermit gezeigt, daß es möglich ist, eine sinnvolle Auslegung eines Luftfedersystems zu finden, das bei vorgegebenem Bauraum die Federungseigenschaften der Serien-Stahlfederung erreicht und in einigen Punkten sogar übertrifft. Änderungen der Niveaulagen durch Luftablassen oder Nachfüllen ist möglich und kann von einem Kolbenkompressor, wie er z.B. bei den BMW-Modellen der 5er- und X5er-Reihe (Modelljahr 2000) verwendet wird versorgt werden. Die pneumatische Schaltung der Luftfedern und Ventile ist noch zu definieren.

Aufgebaute Luftfedersysteme
Ein ausgeführtes Luftfedersystem zum Nachrüsten wurde im Oktober 1999 in USA vorgestellt. Die Bilder zeigen den Einbau in ein Typ 1-Fahrgestell mit Bundbolzenvorderachse und hinterer Pendelachse. Aussagen über die Funktion und Haltbarkeit sind nicht bekannt. Für den Aufbau war der Wunsch nach maximaler, variabler Tieferlegung (Show-Car) maßgebend. Fahrdynamische Aspekte und Fahrkomfort wurden nicht betrachtet.
 
Bundb. VA
Anordnung der Luftfeder an einer Bundbolzenvorderachse
Quelle: Brock's VW Magazine Online
Pendelachse
Anordnung der Luftfeder an einer hinteren Pendelachse
Quelle: Brock's VW Magazine Online
System
Komplettbausatz mit Kompressor, Verkabelung, Bedienelemente, Halter Luftfedern und Dämpfer
Vertrieb: Just Buggin Inc., Oroville, California (USA)
Quelle: Brock's VW Magazine Online

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Stand 18.01.2000