Bei steigenden Kraftstoffpreisen werden verbrauchsarme Fahrzeuge für die Kunden immer attraktiver. Ferner besteht ein wesentlicher Zielkonflikt zwischen der Umweltverträglichkeit moderner Fahrzeuge durch CO2-Reduktion bei gleichzeitiger Optimierung der Vibroakustik. Ziel des vorliegenden Beitrags ist die Potenzialanalyse der Gewichtsreduktion eines Spaceframe-Konzepts. Dabei werden mehrere Karosseriekonzepte im Hinblick auf ihre Eignung in diesem Spannungsfeld untersucht. Ausgehend von einem vorgegebenen Referenzmodell einer SUV-Karosserie in Blechschalenbauweise wurde im ersten Schritt ein neuartiges Stahl-Spaceframe-Blechschalenkonzept (selbsttragender Karosserierahmen aus Hohlprofilen) erstellt und desweiteren zu einem Body-in-white(BIW)-Modell vervollständigt. Mit der Finite-Elemente-Methode (FEM) werden Erkenntnisse dieses Stahl-Spaceframe-Konzepts über das schwingungstechnische Verhalten im Vergleich mit einer konventionellen Blechschalenbauweise sowie zu Hybrid-Konzeptstudien (Aluminium-Stahl-Mischbauweisen) gewonnen. Weiters wurden Kennzahlen wie Masse, Leichbaugrad, statische Torsionssteifigkeit sowie subjektive Größen (zum Beispiel Umsetzbarkeit im Produktionsprozess) zur Beurteilung der Konzepte herangezogen. Es wird gezeigt, dass innovative Stahlkarosserien ein hohes Potenzial im strukturdynamischen und akustischen Bereich aufweisen und gleichzeitig eine Gewichtsreduktion erfolgen kann. Durch den Einsatz von geschlossenen Hohlprofilen kann im Vergleich mit Blechschalenkonstruktionen eine Gewichtseinsparung erreicht werden, da Verbindungsflansche für die Positionierung von Schweißflanschen wegfallen. Die Steifigkeit der Spaceframe-Karosserie wird auch durch Schubfelder wesentlich beeinflusst. Hohe Verbesserungspotenziale sind in der geometrischen Auswahl der Hohlprofile und in der Gestaltung der Rahmenverbindungsknoten zu sehen. Durch den Einsatz von Diagonalstreben im Hinterwagen und Vorderwagenbereich, die Optimierung der Karosseriestirnwand und die Verbesserung von Blechstärken und dem Einsatz von Tailored Blanks kann die Qualität dieses Konzeptes noch weiter gesteigert werden. Hybridbauweisen haben ebenfalls ein hohes Potenzial bezüglich der Gewichtseinsparung und werden bereits in der Serienfertigung eingesetzt. Die Vergleiche zeigen auch ein ähnliches strukturdynamisches Verhalten.
Alternative Fahrzeugkarosserien. Entwicklung eines Stahl-Spaceframe-Konzepts
Automobiltechnische Zeitschrift - ATZ ; 110 , 10 ; 878-884
2008
7 Seiten, 7 Bilder, 1 Tabelle, 4 Quellen
Article (Journal)
German
Alternative Fahrzeugkarosserien - Entwicklung eines Stahl Spaceframe Konzepts
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