Mehr als die Hälfte aller Verkehrstoten in Deutschland ist der Unfallart Seitencrash zuzurechnen. Wegen nahezu fehlender Deformationszonen liegt das Risiko tödlicher Verletzungen im Durchschnitt fast dreimal so hoch wie beim Frontalcrash. Eine besonders hohe Gefährdung geht von lateralen Kollisionen mit Baumen oder Pfählen aus, für die bereits ab Aufprallgeschwindigkeiten von 25 km/h mit tödlichen Verletzungen zu rechnen ist. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die mit modernen Stahlwerkstoffen und Fertigungsverfahren erreichbaren Möglichkeiten zur Verbesserung der passiven Sicherheit beim Lastfall 'Seitlicher Pfahlaufprall' aufgezeigt. Für den zur Bewertung gewählten Test nach Euro NCAP wurden als wesentliche Ziele die Begrenzung der Pfahlintrusion und somit die Erhaltung eines möglichst großen Überlebensraums definiert. Damit einher ging die Forderung nach einer großflächigen Verteilung der Deformationsenergie, mit der ein lokales Versagen im Aufprallbereich verhindert wird. Zu Beginn der Arbeit wurden zunächst das Deformationsverhalten und die Verteilung der Energieaufnahme eines Referenzfahrzeugs analysiert. Mit Hilfe eines validierten Berechnungsmodells konnte gezeigt werden, dass Schweller, Bodenblech und Mitteltunnel als die drei wesentlichen Elemente der Bodengruppe ca. 40% der gesamten Deformationsenergie beim Pfahlaufprall dissipieren. Den größten Anteil daran trug der Schweller, dessen Verbesserung folglich den Schwerpunkt bei Auslegung der neuen Bodenstruktur bildete. Aus den Betrachtungen des Gesamtfahrzeugcrashs wurden dazu Komponententests abgeleitet, in denen neue Werkstoffe und Fertigungsverfahren für den Schweller sowie den Boden und den Tunnel untersucht wurden. Die Ergebnisse der in der Simulation ausgelegten Strukturen wurden dabei mit Hilfe von Fallturmversuchen validiert. Der Schweller wurde in Profilbauweise ausgelegt, damit höherfeste Stahlwerkstoffe eingesetzt werden konnten. Grundsätzlich stellte dabei die durchgehende Profilfläche einen wesentlichen Vorteil der gewählten Bauweise dar. Herkommliche Karosserien weisen, insbesondere im Knotenpunkt der B-Säule, Unterbrechungen in den Deckflächen auf, die sich negativ auf das Crashverhalten auswirken und mit Hilfe gewichtsintensiver Zusatzmaßnahmen kompensiert werden müssen. Die bei der Schalenbauweise üblichen lokalen Verstärkungen konnten beim Schweller in Profilbauweise mittels belastungsangepasster Bauteilgestaltung vermieden werden. Dazu wurden die Verfahren Flexibles Walzen und Partielles Vergüten kombiniert. Zudem erwies sich die Integration von Crashelementen in den Schweller als sinnvoll, mit der die Energieabsorption im Crashfall gesteigert und gleichzeitig die Gefahr lokalen Bauteilversagens in Form eines Biegekollapses gemindert werden konnte.
Karosserie-Strukturverbesserungen für den seitlichen Pfahlaufprall
Schriftenreihe Automobiltechnik, ika, RWTH Aachen ; 82 ; 1-162
2006
184 Seiten, 144 Bilder, 76 Quellen
(plus 22 S. Anhang)
Theses
German
Personenkraftwagen , Aufpralluntersuchung , Aufprallversuch , hochfester Stahl , Karosserie , Karosserieseitenteil , Bodenstruktur , konstruktive Gestaltung , Fahrzeugbau , Werkstoffauswahl , Stahlblech , Stahlblechkarosserieteil , Walzen (Bearbeitung) , Profilwalzen , Vergüten (Werkstoff) , Simulation , Finite-Elemente-Methode
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