Entwicklung einer neuartigen crashadaptiven Vorderwagenstruktur für Fahrzeuge mit alternativen Antriebsvarianten

Abstract

Fahrzeugfrontstrukturen leisten einen wesentlichen Beitrag für die Sicherheit heutiger Fahrzeuge. Im Falle eines geraden oder schrägen Frontalunfalls wandelt die vor der Stirnwand liegende Fahrzeugstruktur - meist durch elastische und vor allem plastische Deformation - Bewegungsenergie und verzögert dadurch das Fahrzeug und die Insassen. Bei diesem Vorgang wird die Struktur durch weitere, im Vorderwagen platzierte Komponenten, wie z. B. dem Verbrennungsmotor, unterstützt (Blockbildung). Alternative Antriebsvarianten führen zu deutlichen Änderungen im Bereich der Bauraumbelegung. Daher wird die Auslegung der Vorderwagencrashsysteme durch zusätzliche antriebssystembedingte Parameter, wie z. B. geänderter Blockbildung, und Änderungen bei der Verteilung von Massen im Fahrzeug, zunehmend komplexer. Die Reduzierung von Abhängigkeiten zwischen Antriebsart, -architektur und dem Crashverhalten eines Vorderwagens würde die für Anpassungsarbeiten an der Fahrzeugstruktur entstehenden Entwicklungs-, Herstellungs- und Logistikaufwendungen signifikant verringern. Crashmodulare Eigenschaften der zu entwickelnden Bauweise sollen die kostengünstige Anpassung des Crashverhaltens mit minimierten Ver-änderung der eigentlichen Vorderwagentragstruktur ermöglichen. Die Arbeiten im Rahmen dieser Dissertation beschäftigen sich mit der Entwicklung einer neuartigen Fahrzeugvorderwagenstruktur, mit dem Ziel, durch Einsatz geeigneter Energieabsorptionselemente und Umsetzung neuer Bauweisenkonzepte, die oben erwähnten crashmodularen Struktureigenschaften zu erreichen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf den Bauteilen welche im Bereich des Vorderwagens die Hauptfunktionen „Energieabsorption“ und „Struktursteifigkeit“ erfüllen. Wichtiges Element in der geplanten wissenschaftlichen Arbeit ist die Erweiterung des Verständnisses über funktionale Zusammenhänge zwischen Struktursteifigkeit und Crashenergieabsorption in Vorderwagenstrukturen. Mit Hilfe der numerischen Simulation werden Konzepte und Konstruktionen im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften optimiert. Für die Energieabsorption gilt es, den bestgeeigneten adaptierbaren Energieabsorptionsmechanismus zu identifizieren und durch ingenieurwissenschaftliche Untersuchungen zu bewerten. Mit Hilfe von statischen und dynamischen Versuchen an Teilstrukturen und Vorderwagenbaugruppen werden Simulationsergebnisse verifiziert und Funktionsnachweise erbracht.