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Fahrwerk

 

Hydropneumatische Federsysteme 

- Citroen Hydraktiv 3

 

Für viel Komfort und eine ausgeklügelte dynamische Fahrwerksregelung sorgen hydropneumatische Federungssysteme. 

Seit mehr als 50 Jahren gibt es die Citroen- Hydro-Pneumatik. Sie funktioniert rein mechanisch, erst die Federungen von XM, Xantia, C5 wurden durch elektronische Rechner und Sensorik-Systeme ergänzt. D.h. bei Ausfall der Elektronik funktioniert die Federung nach dem alten mechanischen Prinzip.

Die Franzosen halten an der größten Eigenentwicklung fest: dem hydropneumatischen Fahrwerk für „ultimativen Federungskomfort“.

Grundsätzliches zur Hydropneumatischen Federung

Das Prinzip der Hydropneumatik ist einfach: 

Statt herkömmlicher Stahlfedern übernehmen ein Gas und ein Hydrauliköl gemeinsam die „Feder-Arbeit“. Das funktioniert nach den Grundgesetzen der Physik: 

Während gasförmige Medien sich verdichten lassen, sind Flüssigkeiten nicht komprimierbar.  

Im Gegenteil: Sie geben den auf sie ausgeübten Druck (fast) verlustfrei weiter. Das machen sich die Techniker zu Nutze und sperren eine genau definierte Menge Stickstoff in eine Stahlkugel. Durch eine Membran voneinander getrennt, wirkt das im Federbein eines Rades zusammengedrückte Hydrauliköl auf das Gas. Wie bei einer zugehaltenen Fahrrad-Luftpumpe federt das Gas in der Stahlkugel zurück, weil es nach dem Verdichten bemüht ist, sich wieder auszudehnen.

Federkugel

Aufbau der Federkugel: Der blaue Bereich ist mit Stickstoffgas gefüllt, rechts von der Membran (rot) befindet sich das Öl
Das Hydrauliköl dient bei der Hydropneumatik gleichzeitig auch zur Dämpfung. Dazu muss lediglich der Durchfluss zwischen Federzylinder und -kugel verringert werden. Solche Feder und Dämpfervorgänge laufen schnell ab, eine mechanische Reibung gibt es nicht. Und diese Federung wird bereits bei kleinen Unebenheiten aktiv. Das nehmen wir als Komfortgewinn wahr. 

Hydraulikfeder

In der grünen Kugel befindet sich federnder Stickstoff, im Federbein das Hydrauliköl

Als willkommenen Bonus haben hydropneumatische Fahrwerke stets eine Niveauregulierung mit an Bord. Sie funktioniert folgendermaßen: 

Geht der Wagen beim Beladen in die Knie, wird das Gas in den Federkugeln zusammengedrückt. Das registriert ein Höhensensor und wirft eine Öldruckpumpe an, die zusätzliche Flüssigkeit in die Stahlkugeln presst, bis das Auto seine ideale Höhe wieder erlangt hat.

Die Höhenkorrektur kann der Fahrer auch per Hand regulieren – wenn er zum Beispiel auf einem Feldweg kurzfristig mehr Bodenfreiheit benötigt.

Hydraktiv mit 3. Kugel

Hydraktiv mit dritter Kugel: erhöhtes Gasvolumen und verbesserter Federungskomfort

3 Generationen Hydraktives Fahrwerk

1989 brachte Citroën mit der so genannten Hydraktiv-Federung im XM erstmals eine „denkende“ Feder auf den Markt.

Diese passte sich den Fahrsituationen selbsttätig an. Fünf Sensoren fütterten einen Rechner, der dann entschied, ob die Federung mehr in Richtung weich – für besseren Fahrkomfort – oder eher straff getrimmt werden sollte für eine sichere Straßenlage in Kurven. 

Mit Hydraktiv II startete 1993 im Xantia ein leistungsfähiger Rechner, der innerhalb von Millisekunden aus dem komfortablen in den straffen Modus wechseln kann. Vorteil: So lässt sich die Seitenneigung bei flotter Kurvenhatz drastisch reduzieren. Dazu verpasst die Anlage dem kurvenäußeren Rädern etwas mehr Öldruck und nimmt ihn rechtzeitig – vor dem Kurvenausgang – wieder zurück.

Bei der Hydraktiv 3 im aktuellen Citroën C5 integrierten die Franzosen eine automatische Regelung der Bodenfreiheit in das Federungssystem. Mit steigender Fahrgeschwindigkeit senkt das Fahrwerk den Schwerpunkt des Autos. Das soll die Straßenlage verbessern und gleichzeitig den Luftwiderstand senken. Straßen mit schlechten Belägen erkennt ein Sensor am Querstabilisator. Dann sorgt das Hydraktiv-3-Fahrwerk für 13 Millimeter mehr Bodenfreiheit und somit größere Federwege. Der Fahrer bemerkt von diesen Aktivitäten nichts. Nur eine Anzeige im Kombi-Instrument am Armaturenbrett informiert über die Regeltätigkeit. 

Das Hydraktiv 3 im Detail

Die Fahrwerksteuerung bietet dem Fahrer zwei Abstimmungen – Komfort oder Fahrdynamik – und steuert beide, indem sie gleichzeitig die Dämpfungskennlinien und die Federungswirkung beeinflusst. Durch diese Auslegung erreicht das Hydraktiv-Fahrwerk der 3. Generation einen neuen Höchststand in der Harmonie von Straßenlage und Komfort, meint Citroën. Der Fahrer verfügt zusätzlich über einen Sport-Schalter, der bewirkt, dass die Federung häufiger auf die dynamische Abstimmung übergeht und sie länger beibehält.
Eine weitere Stärke des Fahrwerks ist die automatische Regelung der Bodenfreiheit in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit: durch die Absenkung des Schwerpunkts um 15 mm wird nicht nur die Straßenlage des Wagens stabiler, sondern zugleich der Cw-Wert verbessert und damit der Kraftstoffverbrauch reduziert. Auf stark ausgefahrenen Straßen kann das Hydraktiv-Fahrwerk der 3. Generation die Bodenfreiheit des Fahrzeugs um 200 mm erhöhen. Ein neuer elektronischer Tippschalters gibt dem Fahrer die Möglichkeit, die Bodenfreiheit auch manuell verstellen. 1) Der Citroën C5 in seiner „Normalhöhe“ bei Tempi bis 90 km/h

2) Bei Autobahn-Geschwindigkeiten wird der Citroën C5 automatisch tiefergelegt (vorne: - 15 mm/ hinten: - 11 mm)

3) Registriert die Technik Unebenheiten, schaltet sie auf „Geländehöhe“ (vorne: + 13 mm/ hinten: + 13 mm)

Das Citroën-Fahrwerk soll sich insbesondere durch die hohe Zuverlässigkeit seiner Komponenten auszeichnen. Sein Kernstück ist die integrierte Hydroelektronik-Einheit (IHE) – das Nervenzentrum des Systems, das den Hydraulikdruck regelt und die Federung steuert. Diese Einheit ist ausschließlich für das Fahrwerk zuständig. Für die Federungskugeln wurden neue Technologien entwickelt, die deren Lebensdauer erheblich verlängern. Und das optimierte Fließverhalten der neuen synthetischen Hydraulikflüssigkeit reduziert die im System auftretende Reibung. Dank dieser Verbesserungen ist das Hydraktiv-Fahrwerk der 3. Generation 5 Jahre oder 200.000 km wartungsfrei, konstatiert Citroën.

Die wichtigsten Bestandteile des Hydraktiv-Fahrwerks der 3. Generation im Überblick:

  • Die Integrierte Hydroelektronik-Einheit (IHE), die eine leistungsstarke Steuerelektronik mit einem autonomen Hydraulikdruckgenerator und einem Elektromotor kombiniert

  • Die vier Trägerelemente mit neuen Federungskugeln

  • Die vorderen und hinteren Abstimmungsregler mit ihren Federungskugeln

  • Die elektrischen Höhensensoren auf den Stabilisatoren

  • Der Flüssigkeitsbehälter

  • Das vereinfachte Hydrauliknetz mit Verbindern der neuen Generation  

 

Die Meinung von Herr Joos möchte Herr Schranzhofer widersprechen:

Sehr geehrter Herr Joos Der Beitrag (Erklärung) ist hervorragend dokumentiert. Was fehlt ist die Heraushebung der Zuverlässigkeit dieses Federsystems. Ich fahre nun den 24-igsten Citroen C5 V6 Diesel Turbo und hatte auf dem ersten Benziner Turbo 380‘000 km gefahren ohne je ein Federungs- problem gehabt zu haben. Noch nie hatte ich Federungsprobleme mit einem Citroen, diese wurden immer von Fachgaragen gewartet. Mein jetziger wird vermutlich der Letzte sein, weil ich schon über 71 bin. Ich fahre aber auf deutschen Autobahnen immer noch 250 km schnell, wenn sie frei sind, das Auto wird nicht geschont. Auf noch viele gute Beiträge hoffend verbleibe ich

Mit den besten Grüßen aus der Schweiz
Alois Schranzhofer
Von Herrn Fabian Joos möchte ich die folgenden Anmerkungen  abdrucken:

"Ich beschäftige mich hobbymäßig schon lange Zeit mit der Marke Citroen und deren "Eigenheiten", die, wie ich finde, jedoch nicht schlechter sind als die vieler anderer Hersteller, wobei es auch berechtigte Kritik gibt. Nur möchte ich folgende Anmerkungen machen:

Zu den Vorteilen gehört zweifelsfrei die lastabhängige Federrate, bedingt durch - bei Zufuhr von Flüssigkeit - steigenden Öldruck im Federzylinder und dadurch stärkere Kompression des Gases in der Federkugel - die Federung wird deutlich härter und wirkt so der gestiegenen Achslast entgegen. -> weniger Wankbewegungen.

Undichtigkeiten treten allenfalls vereinzelt auf und auch nur dann, wenn bei der Inspektion geschlampt bzw. unsachgemäß gearbeitet wird. Ein Motor/ Servolenkung verliert im Lauf seines Lebens wahrscheinlich genauso viel Öl!

Beim Ausfall lässt sich das Auto fahren: Sollte bei den neuen Fahrzeugen (C5) die Hydraulikeinheit ausfallen, so ist das Auto uneingeschränkt fahrfähig, solange ein Restdruck in der Federung verbleibt. Bei (unwahrscheinlichen) völligem Druckverlust liegt die Karosserie auf Gummipuffern auf, die es ermöglichen unter äußerster Vorsicht mit geringer Geschwindigkeit zur Werkstatt zu fahren.

Sollte es ein älteres Modell treffen, wäre dies zugegebenermaßen gravierender, da dann auch die hydraulische Fremdkraftbremse funktionslos wäre. Das System verfügt jedoch über einen Druckspeicher ausreichender Kapazität um einen schlagartigen Druckausfall zu verhindern, sie können dadurch ohne Motor, bzw. laufende Hydraulikpumpe mindestens eine, sogar mehrere, Vollbremsung aus voller Geschwindigkeit durchführen, bzw. mit der auf die Vorderräder wirkenden Handbremse im Notfall ohne Schwierigkeiten zum Stillstand kommen! Für das Fahrwerk gilt das gleiche wie oben."

Fabian Joos

Von Herrn Markus Bill möchte ich die folgende Kritik abdrucken. 

Es freut mich dass sie die Funktionsweise dieses Federungssystems verstanden haben. Die Erklärungen und Illustrationen sind sehr anschaulich dargestellt.

Etwas Mühe habe ich mit der Vereinfachung und mit der etwas emotionalen Kritik, die ja schon zu Zeiten des Citroen DS gleich geklungen haben. Schade dass sie zahlreiche weitere positive Eigenschaften unterschlagen haben, die Citroen mittels diese Fahrwerks (ohne elektronische Hilfe) schon zu Zeiten des DS hingekriegt hat. 

Eigenartigerweise schreibt man der Hydraulik immer noch Pannenanfälligkeit zu, obwohl gerade solche Systeme z.B. in Verkehrsflugzeugen, Baumaschinen etc. eingesetzt werden! Ich persönlich fahre seit mehr als 8 Jahren einen Xantia z.T. mit Anhängerlast und hatte noch nie ein Problem mit der Federung, und habe mit mehr als 170'000 km immer noch die gleichen Federkugeln und bin noch nie stehen geblieben.

Der Vergleich z.B. mit BMW und VW (Peugeot haben sie vergessen!) hinkt, setzen sie z.B. den Federungskomfort in Relation zu den Gestehungskosten. Testen sie selber, fahren sie z.B. mit einem Audi A4über ein Holpersträßchen und fahren sie z.B. mit einem Xantia oder C5 über das gleiche Holpersträßchen, dann verstehen sie was ich meine.

Und wenn sie dann noch die Erschütterungen messen würden und die Kurven danach vergleichen würden, spätestens dann würden sie begreifen was der Unterschied zwischen einer Stahl- und einer (intelligenten) Gasfederung ist. Mercedes hat für die teure Oberklasse inzwischen auch eine Gasfederung (mit LUFT). Meine Frage warum hat Mercedes solange gebraucht und warum ist das System so kompliziert (gemäß Aussage eines Mercedes KFZ Mechanikers)?

Übrigens wussten sie, dass Rolls Royce eine Lizenz vom hydropneumatischen Federungssystem von Citroen besitzt und die Fahrwerke einsetzt!

Mit freundlichen Grüßen aus der Schweiz

Markus Bill

Quellen und Hinweise: 

  • www.auto-news24.de,  
  • Dipl.-Ing. Holger Ippen, 
  • www.auto-zeitung.de |
  • einige nachträgliche Anmerkungen von Fabian Joos und Herrn Bill sowie Herrn Alois Schranzhofer per E-Mail | 
  • Lesen Sie auch den Bericht zum ABC |

Autor: Johannes Wiesinger
bearbeitet: 07.04.2016

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