Fostabericht P 584 - Entwicklung einer innovativen PKW-Bodenstruktur in Stahlblech-Leichtbauweise mit verbessertem SeitencrashverhaltenFostabericht P 584 - Entwicklung einer innovativen PKW-Bodenstruktur in Stahlblech-Leichtbauweise mit verbessertem Seitencrashverhalten

P 584 – Entwicklung einer innovativen PKW-Bodenstruktur in Stahlblech-Leichtbauweise mit verbessertem Seitencrashverhalten

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P584

ISBN: 3-937567-28-3 Artikelnummer: P584 Kategorien: ,

Beschreibung

P 584 – Entwicklung einer innovativen PKW-Bodenstruktur in Stahlblech-Leichtbauweise mit verbessertem Seitencrashverhalten

Mit der Entwicklung höherfester Mehrphasen-Stähle und neuartiger Fertigungsverfahren haben sich im Bereich der PKW-Karosserie vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für Strukturverbesserungen und Gewichtsreduzierungen ergeben. Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand darin, das Potenzial moderner Stahlwerkstoffe und Herstellungsverfahren im Bereich der Fahrzeugbodengruppe zur Verbesserung des Seitencrashverhaltens aufzuzeigen. Mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode wurde anhand eines validierten Gesamtfahrzeugmodells gezeigt, dass Schweller, Bodenblech und Mitteltunnel als die drei wesentlichen Elemente der Bodengruppe ca. 40% der gesamten Deformationsenergie beim Pfahlaufprall dissipieren. Aus den Betrachtungen des Gesamtfahrzeugcrashs wurden Komponententests abgeleitet, in denen moderne Werkstoffe und Fertigungsverfahren für den Schweller, den Boden und den Tunnel untersucht werden konnten. Mit Hilfe von Fallturmversuchen konnten die Ergebnisse der in der Simulation ausgelegten Strukturen bestätigt werden.
Der Schweller der neu entwickelten Bodengruppe wurde in Profilbauweise ausgelegt, um insbesondere den Einsatz höherfester Stahlwerkstoffe zu ermöglichen. Grundsätzlich zeigte sich dabei ein wesentlicher Vorteil der gewählten  Schwellerbauweise in der durchgehenden Profilfläche. Die bei der Schalenbauweise üblichen lokalen Verstärkungen konnten beim Schweller in Profilbauweise durch eine belastungsangepasste Bauteilgestaltung vermieden werden, indem die Verfahren des Flexiblen Walzens und des Partiellen Vergütens kombiniert wurden.
Bei den flächigen Bauteilen für Boden und Tunnel zeigten die untersuchten Sandwich- und Gitterbleche ein deutlich besseres, wenn auch sehr viel elastischeres Deformationsverhalten als gewichtsgleiche sowie gleich steife Stahlvollbleche. Zudem wurde mit Hilfe von Sickenmustern eine merkliche Versteifung der Bleche erreicht. Aus den getrennt voneinander untersuchten Hauptgruppen wurden die jeweils besten Einzelkomponenten zu einer Gesamtstruktur der neuen Bodengruppe bestehend aus Schweller, Bodenblech, Tunnel, Sitzquerträger und Sitzwanne zusammengefügt. In einem weiteren Komponententest dieses Verbundes konnten die Intrusionen in den Fahrzeuginnenraum im Vergleich zur Ausgangsstruktur um mehr als 40% reduziert werden. Abschließend wurde die neue Struktur in der FEM-Simulation in das Gesamtfahrzeugmodell integriert und mit dem Serienfahrzeug verglichen. Dabei wurden ebenfalls deutliche Verbesserungen des Deformationsverhaltens erzielt. Als wesentlicher Vorteil erwies sich dabei vor allem die belastungsangepasste Schwellerprofilbauweise, mit der die wesentlichen Forderungen nach einer großflächigen Energieverteilung und der Erhaltung eines deutlich größeren Überlebensraumes vollständig erreicht wurden.

Autoren:
H. Wallentowitz, M. Bröckerhoff, R. Kopp, C. Abratis

Veröffentlichung:
2005