Im Beitrag wird auf Basis erster experimenteller Untersuchungen an Pkw-Hybrid-Rädern mit einer Felge aus faserverstärkten Kunststoffen (CFK) und Stern/Nabe aus Metall gezeigt, wie über die Eigenschaft der Schadenstoleranz ein Betriebsfestigkeitsnachweisversuch an Kunststoffrädern durchgeführt werden könnte. Die mehraxialen Betriebsbelastungen setzen sich somit prinzipiell aus zwei Anteilen zusammen, einer mit der Radumdrehung periodischen Spannungsänderung unter statischer Radlast beim Rollen auf ideal glatter Straße und den ihr überlagerten Zusatzspannungen, die durch die im Fahrbetrieb veränderlichen senkrechten und horizontalen Radkräfte unterschiedlicher Frequenz und Phasenlage hervorgerufen werden. Auf Basis am Fahrzeug ermittelter Lastdaten kann eine experimentelle Betriebslastensimulation am drehenden Rad auf Prüfeinrichtungen durchgeführt werden. Für einen schnellen und wirtschaftlich vertretbaren Nachweis der Betriebsfestigkeit wird daher am Fraunhofer LBF die Zweiaxiale Radprüfeinrichtung (Zwarp) verwendet. Unter Verwendung von Original-Anbauteilen werden programmgesteuerte Versuche mit dem bereiften Rad durchgeführt. Unter einem Belastungsprogramm wird der Lastablauf beim Fahren auf unterschiedlichen Strecken wie Schlechtwegstrecken und Kurvenfahrten simuliert. Hierbei werden Vorschädigungen zum Beispiel durch Bordsteinüberfahrten im Vorfeld eingebracht. Zur ersten Bewertung der Betriebsfestigkeit von Pkw-Rädern aus FVK wurden zwei Aluminium/Magnesium-FVK-Hybridkonstruktionen (Felge aus FVK und Stern aus Al beziehungsweise Mg) von zwei unterschiedlichen Herstellern in der Zwarp getestet. Die an vorhandenen Hochleistungsfelgen durchgeführten Prüfungsergebnisse belegen in erster Näherung die Robustheit und Schadenstoleranz von Faserverbundbauteilen. Auf Basis dieser Ergebnisse und unter besonderer Berücksichtigung der Schadenstoleranz konnte ein erstes experimentelles Betriebsfestigkeitsnachweiskonzept ('worst case') für Kunststoffräder abgeleitet werden, wobei drei Versagenskriterien unterschieden werden: Steifigkeitsverlust, fehlende Restfestigkeit und Bruch.
Hochfeste Kunststoffstrukturen für CFK-Fahrzeugräder
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 110 , 2 ; 146-152
2008
7 Seiten, 10 Bilder, 8 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Deutsch
Hochfeste Kunststoffstrukturen für CFK-Fahrzeugräder
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