Industriegasfedern sind im Allgemeinen als Helfer beim Öffnen und Schließen von Hauben, Deckeln oder auch von Klappen bekannt. In der Kfz-Industrie werden sie besonders häufig an Motorhauben, Kofferraumabdeckungen und Heckklappen genutzt. Dass sie noch wesentlich mehr können, zeigt der Einsatz in einem Rennwagen. Hier helfen sie beim diffizilen Zusammenspiel von Pedalerie und Fahrer und fungieren quasi in punkto Beschleunigung und Sicherheit als Schnittstelle.
Rennwagen haben im Gegensatz zu handelsüblichen PKW kleinere Grenzbereiche. Das heißt: der Fahrer kann fast bis ans Limit gehen, ohne dass der Wagen ihm Warnsignale z. B. in Form eines Schlingerns gibt. Schießt er allerdings sprichwörtlich übers Ziel hinaus, findet er sich schnell abseits der Strecke wieder. Das passiert im Straßenverkehr durch die stärkeren Warnsignale deutlich seltener. Auf der anderen Seite werden technische Weiterentwicklungen häufig zunächst in Rennwagen verbaut und finden über diese Zwischenstation den Weg zur Serienreife. So wundert es nicht, dass sich auch der akademische Nachwuchs mit diesem Thema beschäftigt, eigene Rennserien eingeschlossen. An der größten dieser Art nimmt auch das Team HAWKS Racing e. V. teil. Dahinter verbirgt sich eine Gruppe von Studenten der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg). Dort entwickeln und fertigen die Studenten Rennfahrzeuge, mit denen sie an der „Formula Student“ teilnehmen. Diese gilt als der größte internationale Konstrukteurswettbewerb für Studenten und unterscheidet sich von anderen Rennserien vor allem darin, dass an den einzelnen Veranstaltungstagen nicht die schnellsten Autos, sondern die besten Gesamtpakete ausgezeichnet werden. Auch die Konstruktionsmethodik, das Kostenbewusstsein und ein hypothetischer Geschäftsplan müssen die Juroren überzeugen. Das Hamburger Team schloss die Events in den vergangenen Jahren in schöner Regelmäßigkeit unter den Top 5 ab. Der zehnte Wagen des HAWKS Racing Teams besticht durch zahlreiche Details. Einige davon befinden sich an der Pedalerie des sogenannten H0X. So sind dort z. B. auch handelsübliche Industriegasfedern der ACE Stoßdämpfer GmbH integriert.
ACE liegt auch bei Studenten deutlich vorn
Sowohl die Hamburger Studenten als auch die ACE Dämpfungsspezialisten aus Langenfeld im Rheinland arbeiten innovativ und partnerschaftlich. Entsprechend unkompliziert verlief ihre Zusammenarbeit - und zwar von den ersten Gesprächen über den Einbau der Maschinenelemente und sogar darüber hinaus. Ausgangspunkt der Kooperation war einer der Studenten selbst. Nachdem das Team in der Anfangsphase an den Pedalen konventionelle Schrauben-Federn verbaut hatte und mit den von ihnen gelieferten Ergebnissen in Sachen Druckpunkt und Stabilisation des Fahrerfußes nicht zufrieden war, schwebte dem Studenten Jörn Matthaei schnell das Einbauen von Gasfedern vor: „Ich habe deshalb die Gasfeder-Datenblätter verschiedener Hersteller verglichen, und wir haben uns daraufhin im Entwicklerteam entschieden, uns näher mit denen von ACE zu beschäftigen“, so Matthaei. Nach eigener Aussage gab es gleich mehrere Faktoren, die dafür sprachen, aus dem vielfältigen Angebot die Langenfelder zu kontaktieren: „Maßgeblich für die Entscheidung für eine Gasfeder von ACE war der kompakte Bauraum, die einfache Einstellbarkeit und der theoretisch mögliche Kraftbereich der Gasfeder. Zudem stach der Internetauftritt hervor.“ Bei der Einstellbarkeit habe die angehenden Konstrukteure speziell auch das Ablassen des Gasdruckes angesprochen, so Matthaei. Diese Punkte führten in Kombination dazu, dass sich die Studenten direkt an den technischen Support des Langenfelder Unternehmens wandten. Das Gespräch über geometrische Details, Einfederwege, Anbindungs- und Einsatzmöglichkeiten einer Gasfeder in einer Pedalerie vermittelte den Studenten sofort den Eindruck, dass sie ihre erste Einschätzung nicht getäuscht hatte. Außerdem waren sie beeindruckt, dass ACE schon auf ähnliche Konstruktionslösungen bei professionellen Rennteams verweisen konnte. Eine Überraschung gab es für Jörn Matthaei dann aber doch: Seiner Bitte um Muster der Gasfeder GS-15-40-BB-120 wurde nicht nur entsprochen, ACE stellte die Produkte auch noch kostenfrei zur Verfügung. „Kooperationen mit Hochschulen sind uns sehr wichtig. Durch die Unterstützung der Konstrukteure der Zukunft haben auch wir schon häufig wertvolle Rückmeldungen erhalten, durch die wir unser Portfolio haben sinnvoll ergänzen können“, so Rainer Loh, der erfahrene Leiter des Gasfederteams bei der ACE Stoßdämpfer GmbH.
Gasfedern deutlich besser als Schrauben-Federn
Wegen der Kompaktheit des Maschinenelements einerseits und der zahlreichen Zubehörlösungen sowie der Anschlussteile andererseits vollzog sich die Integration der Gasfeder in das Cockpit der HAWKS Konstruktion schnell und einfach. Als ebenfalls hilfreich erwies sich, dass die Einbaulage der wartungsfreien und einbaufertigen ACE Industriegasfedern beliebig ist. Außerdem wurden die Montagepunkte bereits bei der Auslegung individuell festgelegt. Ein Umrüsten der bestehenden Konstruktion war so nicht nötig. „Dies ist eine unserer Grundprämissen bei der individuellen Auslegung unserer Produkte. Schließlich ist es unser großes Ziel, unseren Partnern Zeit und Geld zu sparen. Kostspielige Umbauten würden diesen Gedanken konterkarieren“, führt Rainer Loh aus. Die verwendeten Gasfedern sind dabei in der Lage, bei einem Hub von gerade einmal 40 mm eine Ausschubkraft von 150 N aufzubringen. Aufgrund der vorangegangenen Gespräche der beiden Parteien war klar, dass sie damit den Anforderungen genügen würden. Die Studenten aus Hamburg profitieren bei ihrem Rennwagen aber auch von einem Merkmal, das in den normalen, nicht auf Dauerbetrieb ausgelegten Einsatzfällen der Gasfedern nicht so wichtig ist, ihren hohen Standzeiten. Diese kommen durch eine Kolbenstange mit verschleißfester Oberflächenbe-schichtung sowie einem integrierten Gleitlager und einer Fettkammer zustande. Das Grundprinzip der geschlossenen Systeme ist dabei einfach. Sie sind mit einem unter Druck stehenden Stickstoffgas gefüllt. Die Füllung kann dabei ab Lager oder individuell vor Ort über einen Füllkoffer vorgenommen werden. Zur Endlagendämpfung in Ausfahrrichtung wird Hydrauliköl verwendet. Beim Beaufschlagen der Gasfeder, z. B. dem Schließen einer Klappe, strömt der Stickstoff durch die Drosselöffnung im Kolben. Dabei wirkt die Gasfeder entgegen der Gewichtskraft der Klappe. Beim Öffnen der Klappe strömt der Stickstoff zurück und unterstützt die Handkraft. Im vorliegenden Fall gleicht sie hingegen das Zittern des Gaspedals aus, indem sie einen Gegendruck aufbaut. Der Fahrerfuß wird so in fahrkritischen Situationen stabilisiert und kann trotz der Erschütterungen aus dem Fahrbetrieb die gewünschte Pedalposition konstanter halten. Jörn Matthaei und Team sind jedenfalls zufrieden, wie auch sein Kommilitone Nathanael Peltzer, der Leiter des Bereichs Aerodynamik, bestätigt: „Die Verwendung der Gasfedern ist ein Quantensprung. Das schlägt sich sowohl bei der Sicherheit als auch in den Rundenzeiten nieder. Außerdem berichten unsere Fahrer davon, dass sie sich nicht nur in fahrkritischen Situationen deutlich wohler in unserem H0X fühlen.“ Für Einsatzfälle, in denen Optik oder Hygiene eine größere Rolle spielen als im Motorsport, hat ACE auch Gasfedern aus Edelstahl auf Lager. In diesen Ausführungen kommen sie sogar unter anderem in der Lebensmittel- und Möbelindustrie zum Einsatz oder auch in der Elektro- und Medizintechnik.
Infokasten:
Industriegasfedern: Gern genutzte Konstruktionselemente der Verkehrsindustrie
Auch andere Bereiche der Automobilindustrie wissen die Vorzüge von Industriegasfedern zu schätzen. So kommen Sie z. B. bei Fahrzeugveredlern wie dem österreichischen Unternehmen Königseder Tuning zum Einsatz, das u. a. den Smart Roadster mittels Industriegasfedern von ACE von konventionellen Einstiegstüren auf Flügeltüren umrüstet. Auch an Leichtbaufahrzeugen mit Alternativantrieben und Straßenzulassung wie den sogenannten TWIKEs dienen die ACE Maschinenelemente an der Einstiegshaube der erleichterten Nutzung beim Ein- und Ausstieg. Und sogar bei Sondermaschinenbauern für Fahrwerke von Leichtflugzeugen und sogenannten Motorschirmtrikes kommen spezielle Industriegasfedern von ACE zum Einsatz. Letztgenannter Einsatzfall des Flugzeugbauers Martin Rüter und seiner Roll-Flight-Serie ist dabei ein gutes Beispiel für die partnerschaftliche Zusammenarbeit des Langenfelder Unternehmens mit ihren Kunden. Denn es zeigte sich bei der Kooperation zwischen Martin Rüter und ACE, dass eine bestimmte Gasfederlänge benötigt wurde, die nicht im Sortiment des Spezialisten für Dämpfungslösungen zu finden war. Statt die Anfrage einfach abzuweisen, machte man sich bei ACE daran, eine Sonder-Gasfeder zu entwickeln. Diese sollte an beiden Seiten des doppelsitzigen, von einem Rotax-Motor angetriebenen, fliegenden Trikes einen Hub von mindestens 100 mm aufweisen. Dabei war es von Vorteil, dass die Produktreihe von ACE Gasdruck-, Gaszug- und blockierbare Gasdruckfedern für industrielle Anforderungen und seit 2012 auch Tandem-Gasfedern für das Öffnen von schweren Hauben und Klappen von Hand umfasst. Bei dem fliegenden Trike ging es um Stabilisierung - und zwar beim Aufsetzen des Fahrwerks. So baut die Feder im Moment der Landung einen Gegendruck auf. Um dies zu erreichen, setzten Martin Rüter und ACE Gasdruckfedern mit einer Vorspannung von 1 cm ein. Die Piloten haben so beim Aufsetzen immer genug Luft, bis ein starrer Widerstand erfolgt. Die Landungen auf unebenem Untergrund verlaufen seit dem Einbau der ACE Industriegasfedern deutlich sicherer und komfortabler.
Die generelle Bandbreite der ACE Industriegasfedern veranschaulichen diese Zahlen: Für die unterschiedlichsten Anforderungen stehen von kleinen Modellen mit 20 Millimeter Hub und 10 Newton Ausschubkraft bis zu Großgasfedern mit 800 Millimetern Hub und einer Leistung von bis zu 13.000 Newton fast stufenfrei allerlei Varianten inklusive eines kompletten Angebots DIN genormter Anschlussteile zur Verfügung.
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Der HAWKS Racing e. V. ist die VDE-Hochschulgruppe der HAW Hamburg
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Rennwagen haben im Gegensatz zu handelsüblichen PKW kleinere Grenzbereiche. Das heißt: der Fahrer kann fast bis ans Limit gehen, ohne dass der Wagen ihm Warnsignale z. B. in Form eines Schlingerns gibt. Schießt er allerdings sprichwörtlich übers Ziel hinaus, findet er sich schnell abseits der Strecke wieder. Das passiert im Straßenverkehr durch die stärkeren Warnsignale deutlich seltener. Auf der anderen Seite werden technische Weiterentwicklungen häufig zunächst in Rennwagen verbaut und finden über diese Zwischenstation den Weg zur Serienreife. So wundert es nicht, dass sich auch der akademische Nachwuchs mit diesem Thema beschäftigt, eigene Rennserien eingeschlossen. An der größten dieser Art nimmt auch das Team HAWKS Racing e. V. teil. Dahinter verbirgt sich eine Gruppe von Studenten der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg). Dort entwickeln und fertigen die Studenten Rennfahrzeuge, mit denen sie an der „Formula Student“ teilnehmen. Diese gilt als der größte internationale Konstrukteurswettbewerb für Studenten und unterscheidet sich von anderen Rennserien vor allem darin, dass an den einzelnen Veranstaltungstagen nicht die schnellsten Autos, sondern die besten Gesamtpakete ausgezeichnet werden. Auch die Konstruktionsmethodik, das Kostenbewusstsein und ein hypothetischer Geschäftsplan müssen die Juroren überzeugen. Das Hamburger Team schloss die Events in den vergangenen Jahren in schöner Regelmäßigkeit unter den Top 5 ab. Der zehnte Wagen des HAWKS Racing Teams besticht durch zahlreiche Details. Einige davon befinden sich an der Pedalerie des sogenannten H0X. So sind dort z. B. auch handelsübliche Industriegasfedern der ACE Stoßdämpfer GmbH integriert.
ACE liegt auch bei Studenten deutlich vorn
Sowohl die Hamburger Studenten als auch die ACE Dämpfungsspezialisten aus Langenfeld im Rheinland arbeiten innovativ und partnerschaftlich. Entsprechend unkompliziert verlief ihre Zusammenarbeit - und zwar von den ersten Gesprächen über den Einbau der Maschinenelemente und sogar darüber hinaus. Ausgangspunkt der Kooperation war einer der Studenten selbst. Nachdem das Team in der Anfangsphase an den Pedalen konventionelle Schrauben-Federn verbaut hatte und mit den von ihnen gelieferten Ergebnissen in Sachen Druckpunkt und Stabilisation des Fahrerfußes nicht zufrieden war, schwebte dem Studenten Jörn Matthaei schnell das Einbauen von Gasfedern vor: „Ich habe deshalb die Gasfeder-Datenblätter verschiedener Hersteller verglichen, und wir haben uns daraufhin im Entwicklerteam entschieden, uns näher mit denen von ACE zu beschäftigen“, so Matthaei. Nach eigener Aussage gab es gleich mehrere Faktoren, die dafür sprachen, aus dem vielfältigen Angebot die Langenfelder zu kontaktieren: „Maßgeblich für die Entscheidung für eine Gasfeder von ACE war der kompakte Bauraum, die einfache Einstellbarkeit und der theoretisch mögliche Kraftbereich der Gasfeder. Zudem stach der Internetauftritt hervor.“ Bei der Einstellbarkeit habe die angehenden Konstrukteure speziell auch das Ablassen des Gasdruckes angesprochen, so Matthaei. Diese Punkte führten in Kombination dazu, dass sich die Studenten direkt an den technischen Support des Langenfelder Unternehmens wandten. Das Gespräch über geometrische Details, Einfederwege, Anbindungs- und Einsatzmöglichkeiten einer Gasfeder in einer Pedalerie vermittelte den Studenten sofort den Eindruck, dass sie ihre erste Einschätzung nicht getäuscht hatte. Außerdem waren sie beeindruckt, dass ACE schon auf ähnliche Konstruktionslösungen bei professionellen Rennteams verweisen konnte. Eine Überraschung gab es für Jörn Matthaei dann aber doch: Seiner Bitte um Muster der Gasfeder GS-15-40-BB-120 wurde nicht nur entsprochen, ACE stellte die Produkte auch noch kostenfrei zur Verfügung. „Kooperationen mit Hochschulen sind uns sehr wichtig. Durch die Unterstützung der Konstrukteure der Zukunft haben auch wir schon häufig wertvolle Rückmeldungen erhalten, durch die wir unser Portfolio haben sinnvoll ergänzen können“, so Rainer Loh, der erfahrene Leiter des Gasfederteams bei der ACE Stoßdämpfer GmbH.
Gasfedern deutlich besser als Schrauben-Federn
Wegen der Kompaktheit des Maschinenelements einerseits und der zahlreichen Zubehörlösungen sowie der Anschlussteile andererseits vollzog sich die Integration der Gasfeder in das Cockpit der HAWKS Konstruktion schnell und einfach. Als ebenfalls hilfreich erwies sich, dass die Einbaulage der wartungsfreien und einbaufertigen ACE Industriegasfedern beliebig ist. Außerdem wurden die Montagepunkte bereits bei der Auslegung individuell festgelegt. Ein Umrüsten der bestehenden Konstruktion war so nicht nötig. „Dies ist eine unserer Grundprämissen bei der individuellen Auslegung unserer Produkte. Schließlich ist es unser großes Ziel, unseren Partnern Zeit und Geld zu sparen. Kostspielige Umbauten würden diesen Gedanken konterkarieren“, führt Rainer Loh aus. Die verwendeten Gasfedern sind dabei in der Lage, bei einem Hub von gerade einmal 40 mm eine Ausschubkraft von 150 N aufzubringen. Aufgrund der vorangegangenen Gespräche der beiden Parteien war klar, dass sie damit den Anforderungen genügen würden. Die Studenten aus Hamburg profitieren bei ihrem Rennwagen aber auch von einem Merkmal, das in den normalen, nicht auf Dauerbetrieb ausgelegten Einsatzfällen der Gasfedern nicht so wichtig ist, ihren hohen Standzeiten. Diese kommen durch eine Kolbenstange mit verschleißfester Oberflächenbe-schichtung sowie einem integrierten Gleitlager und einer Fettkammer zustande. Das Grundprinzip der geschlossenen Systeme ist dabei einfach. Sie sind mit einem unter Druck stehenden Stickstoffgas gefüllt. Die Füllung kann dabei ab Lager oder individuell vor Ort über einen Füllkoffer vorgenommen werden. Zur Endlagendämpfung in Ausfahrrichtung wird Hydrauliköl verwendet. Beim Beaufschlagen der Gasfeder, z. B. dem Schließen einer Klappe, strömt der Stickstoff durch die Drosselöffnung im Kolben. Dabei wirkt die Gasfeder entgegen der Gewichtskraft der Klappe. Beim Öffnen der Klappe strömt der Stickstoff zurück und unterstützt die Handkraft. Im vorliegenden Fall gleicht sie hingegen das Zittern des Gaspedals aus, indem sie einen Gegendruck aufbaut. Der Fahrerfuß wird so in fahrkritischen Situationen stabilisiert und kann trotz der Erschütterungen aus dem Fahrbetrieb die gewünschte Pedalposition konstanter halten. Jörn Matthaei und Team sind jedenfalls zufrieden, wie auch sein Kommilitone Nathanael Peltzer, der Leiter des Bereichs Aerodynamik, bestätigt: „Die Verwendung der Gasfedern ist ein Quantensprung. Das schlägt sich sowohl bei der Sicherheit als auch in den Rundenzeiten nieder. Außerdem berichten unsere Fahrer davon, dass sie sich nicht nur in fahrkritischen Situationen deutlich wohler in unserem H0X fühlen.“ Für Einsatzfälle, in denen Optik oder Hygiene eine größere Rolle spielen als im Motorsport, hat ACE auch Gasfedern aus Edelstahl auf Lager. In diesen Ausführungen kommen sie sogar unter anderem in der Lebensmittel- und Möbelindustrie zum Einsatz oder auch in der Elektro- und Medizintechnik.
Infokasten:
Industriegasfedern: Gern genutzte Konstruktionselemente der Verkehrsindustrie
Auch andere Bereiche der Automobilindustrie wissen die Vorzüge von Industriegasfedern zu schätzen. So kommen Sie z. B. bei Fahrzeugveredlern wie dem österreichischen Unternehmen Königseder Tuning zum Einsatz, das u. a. den Smart Roadster mittels Industriegasfedern von ACE von konventionellen Einstiegstüren auf Flügeltüren umrüstet. Auch an Leichtbaufahrzeugen mit Alternativantrieben und Straßenzulassung wie den sogenannten TWIKEs dienen die ACE Maschinenelemente an der Einstiegshaube der erleichterten Nutzung beim Ein- und Ausstieg. Und sogar bei Sondermaschinenbauern für Fahrwerke von Leichtflugzeugen und sogenannten Motorschirmtrikes kommen spezielle Industriegasfedern von ACE zum Einsatz. Letztgenannter Einsatzfall des Flugzeugbauers Martin Rüter und seiner Roll-Flight-Serie ist dabei ein gutes Beispiel für die partnerschaftliche Zusammenarbeit des Langenfelder Unternehmens mit ihren Kunden. Denn es zeigte sich bei der Kooperation zwischen Martin Rüter und ACE, dass eine bestimmte Gasfederlänge benötigt wurde, die nicht im Sortiment des Spezialisten für Dämpfungslösungen zu finden war. Statt die Anfrage einfach abzuweisen, machte man sich bei ACE daran, eine Sonder-Gasfeder zu entwickeln. Diese sollte an beiden Seiten des doppelsitzigen, von einem Rotax-Motor angetriebenen, fliegenden Trikes einen Hub von mindestens 100 mm aufweisen. Dabei war es von Vorteil, dass die Produktreihe von ACE Gasdruck-, Gaszug- und blockierbare Gasdruckfedern für industrielle Anforderungen und seit 2012 auch Tandem-Gasfedern für das Öffnen von schweren Hauben und Klappen von Hand umfasst. Bei dem fliegenden Trike ging es um Stabilisierung - und zwar beim Aufsetzen des Fahrwerks. So baut die Feder im Moment der Landung einen Gegendruck auf. Um dies zu erreichen, setzten Martin Rüter und ACE Gasdruckfedern mit einer Vorspannung von 1 cm ein. Die Piloten haben so beim Aufsetzen immer genug Luft, bis ein starrer Widerstand erfolgt. Die Landungen auf unebenem Untergrund verlaufen seit dem Einbau der ACE Industriegasfedern deutlich sicherer und komfortabler.
Die generelle Bandbreite der ACE Industriegasfedern veranschaulichen diese Zahlen: Für die unterschiedlichsten Anforderungen stehen von kleinen Modellen mit 20 Millimeter Hub und 10 Newton Ausschubkraft bis zu Großgasfedern mit 800 Millimetern Hub und einer Leistung von bis zu 13.000 Newton fast stufenfrei allerlei Varianten inklusive eines kompletten Angebots DIN genormter Anschlussteile zur Verfügung.
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Der HAWKS Racing e. V. ist die VDE-Hochschulgruppe der HAW Hamburg
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