Sinn und Zweck einer Gasdruckfeder
Sinn und Zweck einer Gasdruckfeder
Zum Thema Federbeine möchte ich als Hersteller noch den einen oder anderen Gedanken anfügen:
Wenn man mal den eigentlichen Verwendungszweck der Gasdruckfedern betrachtet, dann stellt man fest, dass diese für eine langsame und gleichmäßige Bewegung mit bekannten Hebelverhältnissen und Gewichten gedacht sind. Das klassische Beispiel, das auch jeder kennt, ist hier die Heckklappe eines Pkw. Dort sind die Anlenkpunkte sehr genau berechnet, das Gewicht der Klappe ist genau definiert und die Gasdruckfedern sind hierauf abgestimmt. Beim Öffnen lässt man die Gasdruckfeder einfach ihre Arbeit machen , ohne groß in diese Bewegung einzugreifen. Die Wenigsten werden den Vorgang des Öffens beschleunigen, indem man die Klappe von Hand nach oben drückt.
Beim Schließen der Klappe geht es auch nicht darum, diese so schnell wie möglich zu bewegen. Der Schließvorgang findet regelmäßig ebenfalls langsam statt.
Hierbei hat das mit bis zu 60 Bar Druck eingelagerte Gas genügend Zeit, von einer Kammer in die andere Kammer zu wechseln. Die Kammern entstehen gedanklich dadurch, dass im Inneren des Gehäuses ein Kolben mit Dichtung von A nach B wechselt. Ist der Kolben in Position A (Gasdruckfeder ist zusammengedrückt) befindet sich das Gas in Kammer A. Wenn man die Klappe öffnet, lässt das komprimierte Gas den Kolben nur langsam von Position A nach B. Nach dem Öffnen ist das Gas dann in Kammer B.
Während dem gesamten Vorgang muss die Dichtung, welche die Kolbenstange abdichtet, verhindern dass das Gas an der Kolbenstange vorbei ins Freie pfeift. Dabei muss man auch noch die Baugröße einer Gasdruckfeder in einem Pkw betrachten. Das ist eine ganz andere Hausnummer als die winzigen Gasdruckfedern, von denen wir hier reden. Wenn man mal die Dichtungen, Kolbenstangen, Kolben etc. miniaturisieren muss, dann wird es nicht einfacher dadurch.
Bei der Verwendung als Federelement in Modellflugzeugen macht man dann genau das Gegenteil dessen, was die Gasdruckfedern mögen. Während das Modell am Boden steht, ist die Vorspannung durch den Gasdruck so hoch, dass sich die Gasdruckfeder niemals bewegt z.B. beim Fahren mit dem Modell zum Startplatz. Erst bei der Landung überwindet die Last des Modells beim Aufsetzen die Vorspannung der Gasdruckfeder. Durch die sehr flache Kennlinie der Gasdruckfeder ist der Reaktionsbereich der Gasdruckfeder zudem sehr schmal. Im einen Moment ist sie noch im ausgefahrenen Zustand und im nächsten kommt eine sehr schnelle und oftmals zu hohe Last, die Feder kollabiert und gaukelt einem einem Dämpfungseffekt vor. Durch das sehr schnelle Zusammendrücken der Feder beim Aufsetzen wird das eingelagerte Gas zusätzlich komprimiert, was dazu führt, dass die Dichtung an der Kolbenstange das Gas nicht mehr vollständig zurückhalten kann und eine kleine Menge Gas entweicht.
Wenn dies oft genug passiert, wird die Vorspannung der Gasdruckfeder immer kleiner und die Last, die sie aufnehmen kann ohne einzufahren, wird immer weniger. Umkehrbar ist dieser Zustand dann nicht mehr, die Gasdruckfeder wird immer lahmer. Das führt dann schnell dazu, dass das Modell beim Kurvenfahren einknickt oder bei jeder noch so guten Landung voll "einfedert".
Wer einmal eine Gasdruckfeder zerlegt hat und sich das Innenleben anschaut, findet dort als Dichtung an der Kolbenstange eine gestanzte Gummischeibe. Auf beiden Seiten befinden sind 0,2 mm starke Scheiben (davon teilweise auch mehrere). Durch Einrollen an einem bestimmten Punkt auf der Aussenseite der Gasdruckfeder werden diese Scheiben gegen die Dichtung gepresst und diese somit gegen die Kolbenstange gedrückt. Um die Dichtung weich zu halten, befindet sich eine kleine Menge Öl im Gas, dieses findet man dann an der Kolbenstange, wenn das Gas entweicht. Eine feuchte Kolbenstange kennt hier wahrscheinlich jeder, der schon ein defekt Gasdruckfeder ausgebaut hat.
Wir haben vor Jahren die Gasdruckfedern selbst an unseren Einziehfahrwerken verwendet, dort waren bis zu drei oder vier Stück nötig bei entsprechendem Modellgewicht. Man konnte davon ausgehen, dass etwa 20% der bevorrateten Gasdruckfedern direkt ein Fall für das Altmetall waren, noch bevor sie jemals eingebaut wurden. Die haben das Gas schon verloren nur durch Herumliegen in der Schachtel. Als ich dies beim Hersteller moniert habe, hat der mir mitgeteilt, dass man diese nur mit der Kolbenstange nach unten lagern darf, sonst kommt kein Öl an die Kolbenstangendichtung und das Gas kann entweichen. Tolle Sache...
Bei einem langen Gespräch mit dem Leiter der Entwicklungsabteilung vom Hersteller der Gasdruckfedern hat dieser nur laut gelacht, als er hörte wie diese in unserem Fall eingesetzt werden. Er äußerte sich sinngemäß so, dass die Gasdruckfeder für eine solche Anwendung schlicht ungeeignet ist und dafür auch niemals gedacht war.
Wer jetzt immer noch denkt, dass Gasdruckfedern es doch tun, der muss dannn auch damit leben dass er diese mehr oder weniger regelmäßig austauschen muss und dann jeweils mit dem "Komfort" denn sie im Laufe ihres kurzen Lebens bieten, zufrieden sein.
Dem entgegen steht jetzt ein Satz Federbeine, welche sicher ein vielfaches teurer sind als es ein Satz Gasdruckfedern ist. Was ist jetzt denn genau diesen Mehrpreis wert?
- die Federbeine sind auf die Hebelverhältnisse der beiden unterschiedlichen Fahrwerksgrößen der Wilgas berechnet
- das Modellgewicht (+ - 1 kg) findet schon bei der Herstellung der Federbeine Einfluß, in dem eine entsprechende Feder gewählt wird
- im Federbein befindet sich eine sogenannte Ölzugbremse. Diese hat die Aufgabe, die Kolbenstange entsprechend der Geschwindigkeit der zusammengedrückten Feder einfahren zu lassen. Konstruktiv kann sie das auch. Beim Auseinanderschnellen der zusammengedrückten Feder würde jetzt das Modell vom Boden wegspringen. Dies verhindert die Ölzugbremse, indem sie den Kolben nur sehr langsam wieder in die Ausgangsposition fahren lässt.
- auf der Ölzugbremse ist ein metrisches Feingewinde mit Mutter. Hiermit kann man die Vorspannung der Feder sehr exakt auf das Modellgewicht oder die persönlichen Befindlichkeiten einstellen. Das kann man sogar mit nur einem Inbusschlüssel als Werkzeug direkt auf dem Platz machen
- die gewählte Feder ist mit 4G Landelast berechnet. Erst wenn die 4G überschritten werden, gehen die Federn voll auf Block und werden vollständig zusammengedrückt. Wie eine Landung mit 4G aussieht kann sich jeder selber ausdenken
- das Federbein hat Tauchhülsen d.h. die Aussenhülle besteht aus zwei Rohren die ineinander gleiten. Hierbei wird die Feder im Inneren exakt geführt und sie kann nicht Auslenken. Die seitlichen Kräfte, welche zu Lasten der Kolbenstange gehen, werden hierdurch ebenfalls auf ein Minimum reduziert
- sämtliche Teile des Federbeins sind aus rostfreiem Edelstahl hergestellt
- man hat über die gesamte Zeit der Nutzung einen ganz anderen Landekomfort. Dieser verändert sich nie und ist in weiten Grenzen vom Piloten beeinflußbar. Man kann sich entscheiden, ob man bereits beim Fahren eine Dämpfungswirkung am Fahrwerk haben möchte oder ob man dieses strenger einstellt um z.B. das Einknicken des Fahrwerkes bei engen Kurvenfahrten zu verhindern
- wir geben auf die Federbeine eine lebenslange Garantie. Hiervon ausgenommen sind mechanische Beschädigungen wie abgerissene Gewinde u.ä. und selbst da bin ich der letzte, der sich dann quer stellt. Das wird der eine oder andere sicher bestätigen können, dass ich die wenigen Fälle dieser Art bisher ausnahmslos kostenfrei geregelt habe. Jetzt mal Hand aufs Herz, wer hat den zum letzten Mal eine solche Garantie erhalten? Viele dürften mit einem solchen Garantieumfang in ihrem ganzen Leben noch nie Kontakt gehabt haben. Ich habe jedenfalls noch etwas gekauft, das mit einer solchen Garantie versehen war.
Nachteile:
- teurer in der Anschaffung
- schwerer als die Gasdruckfedern
Sorry für die langatmige Ausführung, aber das ist ein komplexes Thema und eben nicht in zwei Sätzen abhandelbar.
Gruß, Dietmar
