~2025-32008-80: /* Pkw, Kleintransporter und Anhänger */ das liest sich so, als ob das Federschwert die Drehstabfeder gewesen wäre

2025-11-09T20:26:46Z

Pkw, Kleintransporter und Anhänger: das liest sich so, als ob das Federschwert die Drehstabfeder gewesen wäre

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[[Datei:Twisted bar.png|mini|Prinzip einer Torsionsfeder, links eingespannt, rechts [[Torsionsmoment]]. Zur besseren Veranschaulichung ist ein rechteckiger Querschnitt gewählt.]]
[[Datei:Alfetta front suspension antiroll.jpg|miniatur|Zwei längs liegende Drehstabfedern und eine quer liegende Drehstabfeder (rot, als [[Stabilisator (Automobil)|Stabilisator]]) an der Vorderachse einer Alfa Romeo [[Alfetta]]]]

Eine '''Drehstabfeder''' (auch '''Torsionsstab''' oder '''Drehstab''') ist eine [[Stab (Statik)|stab]]<nowiki/>förmige [[Feder (Technik)|Feder]]. Beim [[Torsion (Mechanik)|Verdrehen]] des Stabes um seine Längsachse entstehen in seinen Querschnitten [[Scherspannung]]en, die Torsions[[Mechanische Spannung|spannungen]] genannt werden und mit dem von außen angebrachten [[Torsionsmoment]] im Gleichgewicht stehen. Drehstabfedern haben einen kreisförmigen oder rechteckigen [[Querschnitt (Mechanik)|Querschnitt]].

Die Drehstabfeder ist wie auch die [[Schraubenfeder]] eine '''Torsionsfeder'''. Bei der Schraubenfeder ist der Stab [[Helix|schrauben]]<nowiki/>förmig gewickelt, und er wird ebenfalls über seine ganze Länge vorwiegend auf Torsion [[Beanspruchung (Technische Mechanik)|beansprucht]] (seine zusätzliche [[Biegespannung|Biegebeanspruchung]] ist vernachlässigbar).

== Berechnung von Verformung und Festigkeit ==

=== Elastische Verformung ===
Der Verdrehwinkel  <math>\phi</math>  ist der Länge  <math>L</math>  des Stabs und dem ihn belastenden Torsionsmoment  <math>M_t</math>  [[proportional]]:

:<math>\phi = \frac{M_t \cdot L}{G \cdot I_p}</math>

mit:
* dem [[Schubmodul]]  <math>G</math>, einer [[Materialkonstante]]n
* dem polaren [[Flächenträgheitsmoment]]  <math>I_p</math> des Querschnitts, welches dessen Form und Größe berücksichtigt.

=== Festigkeit ===
Unter Festigkeit wird die Grenze zwischen elastischer und [[Plastische Verformung|bleibende Verformung]] bzw. Bruch verstanden. Das Maß dafür ist die an dieser Grenze in der Drehstabfeder herrschende [[Torsionsspannung]], die ertragbare bzw. zulässige Torsionsspannung <math>\tau_\mathrm{zul}</math>.

In über den Umfang geschlossenen Stabquerschnitten tritt die maximale Torsionsspannung <math>\tau_\mathrm{max}</math> am Rand des Querschnittes auf.

Die Bemessungs-Formel lautet:
:<math>\tau_\mathrm{max} = \frac{M_t}{W_p} < \tau_\mathrm{zul}</math>

Form und Größe des Querschnitts werden hier mit dem polaren [[Widerstandsmoment]] <math>W_p</math> berücksichtigt.

== Verwendung ==
=== Zur Stabilisierung von Fahrzeugen ===
Drehstabfedern dienen vielfach als [[Stabilisator (Automobil)|Stabilisator]]-Elemente in Kraftfahrzeugen. Gelegentlich sind Drehstabfedern auch an [[Hinterradschwinge (Motorrad)|Hinterradschwingen von Motorrädern]] anzutreffen.

Bei [[Schienenfahrzeug]]en werden Drehstabfedern als [[Drehgestell#Wankstütze|Wankstütze]] eingesetzt; sie mindern die [[Wanken|Wankbewegung]] des [[Fahrzeugkasten]]s um die Längsachse.

Vor allem bei [[Luftfederung|luftgefederten]] Fahrzeugen sind Wankstützen ein entscheidender Teil der Fahrzeugfederung.

=== Zur Federung von Fahrzeugen ===
[[Datei:Federstabbündel im Harburger Transporter.jpg|mini|Federstabbündel in der vorderen Radaufhängung eines Harburger Transporters, hier DB L 206D]]
==== Pkw, Kleintransporter und Anhänger ====
In der Vergangenheit wurden Drehstabfedern auch zur primären Federung des Wagenkörpers verwendet. Eines der bekanntesten drehstabgefederten Autos ist der [[VW-Käfer]] mit einem verdrehweichen „Federschwert“ als Längslenker zwischen der Drehstabfeder im Tragrohr der Hinterachse und dem Halbachspendel mit dem Radlager. Auch in den Achsrohren der [[Kurbellenkerachse|Kurbellenkervorderachse]] waren Federblattbündel, die auf Torsion beansprucht wurden. Weitere bekannte [[Kraftwagen]] mit Torsionsstabfederung – meistens sind die Drehstäbe quer zur Fahrtrichtung angeordnet – sind der [[Audi 60]] (Vorderachse: Drehstäbe in Fahrtrichtung, Hinterachse: quer), [[BMW 501/502]] (Drehstäbe in Fahrtrichtung), [[DAF 55]] (Drehstäbe in Fahrtrichtung), [[Simca 1100]], [[Peugeot 205]] (Hinterachse), [[VW-Bus]] [[VW T1|T1]], [[VW T2|T2]] und [[VW T4|T4]], [[VW Typ 82]] (Kübelwagen), [[Porsche 356]], [[Porsche 911]] (bis 1989) und [[Barkas B 1000]]; Drehstabfederung ist auch an den Hinterachsen vieler Automodelle von [[Peugeot]] und [[Renault]] zu finden – bei Renault [[Renault 4|4]], [[Renault 5|5]], [[Renault 6|6]] und [[Renault 16|16]] mit leicht unterschiedlichem [[Radstand]] für die linke und rechte Fahrzeugseite, weil die beiden parallelen Drehstäbe über die Fahrzeugmitte herüberragen. Bei manchen Drehstabfederachsen, beispielsweise beim Peugeot 205, Porsche 356 und BMW 501/502, kann durch Stellelemente an der fest eingespannten Seite der Feder die Vorspannung und damit die [[Bodenfreiheit]] des Fahrzeugs justiert werden.

Die sogenannten [[Harburger Transporter]] haben Drehstabfedern mit rechteckigem Querschnitt, die gebündelt verwendet werden (''Federstabbündel''). Diese Bauweise findet sich zum Teil auch an leichten Pkw-Anhängern. Aufwändiger ist das Bündeln zylindrischer Drehstabfedern.

===== Sonderwege der US-Autohersteller =====
[[Packard (Automobilhersteller)|Packard]] verwendete in den Jahren 1955 und 1956 für die meisten Modelle ein [[Packard Torsion-Level Ride|Torsion-Level Ride]] genanntes Verbundsystem, das im Wesentlichen aus zwei Hauptdrehstäben längs und zwei auf die Hinterachse wirkenden Hilfsstäben bestand. Mit einem dazwischengeschalteten, [[relais]]gesteuerten [[Elektromotor]] funktionierte das System als automatische Niveauregulierung: Es hielt das Auto stets waagerecht und glich innerhalb von 7 Sekunden die Zuladung im Kofferraum selbständig aus. Außerdem konnte es einen Radwechsel unterstützen. Die zeitliche Verzögerung war notwendig, damit die Elektrik nicht bei jeder Bodenunebenheit eingriff, sondern erst, wenn eine dauerhafte Gewichtsveränderung eintrat, zum Beispiel wenn Fahrgäste ein- oder ausstiegen oder der Kofferraum beladen wurde.<ref>''Packard, a history of the motor car and the company'' – General Edition – Beverly Rae Kimes, Editor – 1978 Automobile Quarterly, ISBN 0-915038-11-0.</ref>

[[Chrysler]] hatten von 1957 bis 1970 eine ''Torsion-Aire'' genannte Drehstabfederung für die Vorderachse. Sie sollte auch die exzessive Seitenneigung in Kurven vermindern. Für die Aufhängung der Hinterachse wurde lange an Blattfedern festgehalten. Das System wurde 1971 zur ''Torsion Quiet'' weiterentwickelt (bis 1992).<ref>[https://www.allpar.com/threads/chrysler-torsion-bar-car-suspensions-1957-1992-torsion-aire-torsion-quiet.229918/#post-1085224016 Chrysler Torsion Bar Car Suspensions, 1957–1992: Torsion-Aire, Torsion-Quiet] bei Allpar.com (in engl. Sprache).</ref>

[[General Motors]] ging mit seinen 1966 resp. 1967 eingeführten Luxus-Coupés [[Oldsmobile Toronado]] und [[Cadillac Eldorado]] (bis 1978) einen ähnlichen Weg, allerdings wohl eher aus Platzgründen. Hinten wurden stets [[Schraubenfeder]]n verwendet.<ref>Gunnell, John (Herausgeber): ''The Standard Catalog of American Cars 1946–1975'', Krause Publications (1987), ISBN 0-87341-096-3.</ref>

==== Zweiräder ====
Auch an Zweirädern kam die Anwendung von Drehstabfederung vor, darunter an der Hinterachse der Stadtroller [[IWL SR56 Wiesel|Wiesel]] und [[IWL SR59 Berlin|Berlin]] sowie – vorn und hinten – bei Fahrzeugen von [[Lutz (Fahrzeughersteller)|Lutz]], Braunschweig. In Fahrtrichtung liegende lange Drehstäbe hatte die englische [[Douglas Motors|Douglas]] ''Mark III'' um 1949.

==== Seitenwagen ====

Die Seitenwagenräder einiger Hersteller (z. B. Felber) haben Drehstabfederung.

==== Lkw ====
Die tschechischen [[Tatra 813]] und [[Tatra 815]] sind bis zu vierachsige extrem geländegängige [[Nutzfahrzeug]]e mit [[Zentralrohrrahmen]] und einzeln an Halbachsen aufgehängten Rädern. Die 4x4-Varianten sind an allen Achsen und die 6x6-Varianten sind an der hinteren Achse mit längs eingebauten Drehstäben gefedert. Die Vorderachsen der 6x6- und alle Achsen der 8x8-Variante sind mit Halbelliptik-Blattfedern gefedert ([[Bogie-Achsen]]). Die Sattelzug-Variante ist an den Vorderachsen mit Drehstabfederung und an den Hinterachsen mit Luftfedern ausgerüstet.

==== Militär ====
[[Datei:Triebwerkraum Leopard 2A5.jpg|mini|Zwei Drehstabfedern (quer zum Fahrzeug) im Triebwerkraum des [[Leopard 2]]]]
Ein weiteres Einsatzgebiet für Drehstäbe sind [[Panzerkettenlaufwerk]]e: Seit dem Zweiten Weltkrieg beruht die Federung von mittleren ([[Panzerkampfwagen III|PzKw III]] – ab Ausf. E, [[Panzerkampfwagen V Panther|Panther]]) und schweren Panzern ([[Panzerkampfwagen VI Tiger|Tiger]] und [[Panzerkampfwagen VI Tiger II|Königstiger]]) sowie bei neueren Kampfpanzern wie dem [[Leopard 2]], [[T-80]] oder dem [[M1 Abrams]] auf Drehstäben.

=== Weiteres ===
Drehstabfedern kommen als [[Ventilfeder]]n in [[Viertaktmotor]]en vor ([[Honda]]).

Die Abstützung der [[Heckklappe]] des [[WAS-2102]] erfolgt mittels Drehstabfedern.

Über Fahrzeuge hinaus werden Drehstabfedern angewendet:
* als [[Torsionspendel]] in [[Räderuhr|mechanischen Uhren]]
* als Torsionsband in [[Drehspulmessinstrument]]en (zur Erzeugung des [[Actio und Reactio|Reaktions]]<nowiki/>moments und als [[Lager (Maschinenelement)|Lagerelement]] für die Drehspule)
* als [[Kupplung|kuppelbare]] [[Seilbahn]]<nowiki/>klemme „DT“ („Doppelmayr Torsion“), die seit 1993 von [[Doppelmayr/Garaventa-Gruppe|Doppelmayr Garaventa]] hergestellt wird.
* zur Begrenzung des Drehmoments eines Schlagschraubers beim Anziehen von (Rad-)Schrauben.<ref>[https://atico.ch/produkte/schlagnuesse/drehmomentstaebe/ Drehmomentstäbe / Torsionbars] Erklärung der Funktionsweise auf atico.ch</ref>

== Literatur ==
[[Siegfried Hildebrand]]: ''Feinmechanische Bauelemente'', [[Hanser]], 1968, S. 310: ''Verdrehungsfedern''
== Weblinks ==
{{Commonscat|Torsion bar suspension|Drehstabfeder}}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Feder (Technik)]]
[[Kategorie:Baugruppe (Panzer)]]

Drehstabfeder - Versionsgeschichte

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