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Fritzi Michel
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1 DEKRA Niederlassung Bielefeld Fachbereich: Fahrzeugtechnik / Verkehrsunfallanalyse Ladungssicherung Leitung: Dipl.-Ing. Wolfgang Bühren Anforderungen an Fahrdynamikregelungen gewichtsreduzierter Fahrzeugaufbaukonstruktionen bei Übernahme von Ladungssicherungsfunktionen

2 2 DEKRA VDI Symposium Ladungssicherung auf Straßenfahrzeugen Eurospeedway Lausitz Media Center 23. und 24. Oktober 2013 Wolfgang Bühren Alexander Berg DEKRA Automobil GmbH

3 Inhalt: 3 Leichtbau eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Gewichtsreduzierte Sattelanhänger Erkenntnisse aus fahrdynamischen Versuchen Lösungsansätze

Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 4 - Leichtbau spart Kraftstoff und wirkt sich dadurch positiv auf Umweltbelastung und

technischen Eigenschaften und Entwicklungspotenzialen - Leichtbau-Innovationen werden vorrangig durch die integrale Betrachtung von Bauweisen,

4 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 4 - Leichtbau spart Kraftstoff und wirkt sich dadurch positiv auf Umweltbelastung und Betriebskosten eines Fahrzeugs aus - Erschließung der Potenziale erfolgt mit geeigneten Leichtbau- Werkstoffen unter Berücksichtigung von spezifischen technischen Eigenschaften und Entwicklungspotenzialen - Leichtbau-Innovationen werden vorrangig durch die integrale Betrachtung von Bauweisen, Werkstoffeigenschaften und Herstellverfahren ermöglicht I-Trail Leichtbau Trailer, Quelle: Hamacher et al., 2013 Future Steel Vehicle (Pkw), Quelle: Broek et al., 2012

5 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 5 Hochleistungs-Sportwagen als Treiber der Entwicklung Beispiel: Porsche Carrera Bei Modell 991 Übergang von Stahlleichtbau zur Aluminium-Stahl- Mischbauweise Gesamtfahrzeug Porsche Carrera Baureihe 991 ist bei vergleichbarer Variante und Ausstattung erstmals leicht als Vorgängermodell kg kg = - 40 kg Masse der Rohbaustruktur Coupe Cabriolet /1.Gen. 996/2.Gen Modellgenerationen der Carrera Baureihe nach Heinisch, %

Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 6 Im Pkw-Bau wurde der Trend zu immer schwerer werdenden Fahrzeugen (bedingt durch Ausstattung, Sicherheitsanforderungen, ) gebrochen.

6 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 6 Im Pkw-Bau wurde der Trend zu immer schwerer werdenden Fahrzeugen (bedingt durch Ausstattung, Sicherheitsanforderungen, ) gebrochen. Beispiel: VW Golf VII Stahlleichtbau mit hoch-, höher- und höchstfesten Stahlsorten Gewichtsreduzierung der Karosseriestruktur um 23 kg Leichtbau ohne Mehrkosten durch Reduzierung von Materialkosten und Fertigungszeit Quelle: Kleimann und Schorn, 2012

auf die Steifigkeit ist durch profilintensiven Leichtbau und zusätzliche Maßnahmen

7 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 7 Torsionssteifigkeit - Wichtiges Leistungsmerkmal für Komfort und Fahrdynamik Negativer Einfluss von Blechdicken-Verringerungen auf die Steifigkeit ist durch profilintensiven Leichtbau und zusätzliche Maßnahmen kompensierbar Beispiel: Geschlossener Torsionsring in Stirnwand des VW Golf VII Quelle: Kleimann und Schorn, 2012

8 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 8 Hochentwickelter Leichtbau B-Säule Golf VII Quelle: Kleimann und Schorn, 2012 Einfache Gewichtsreduzierung Spannung Dehnung

9 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 9 6,8 t früher 5,6 t reduziertes Leergewicht 4,7 t heute Leicht 100 kg mehr Nutzlast bedeuten etwa EUR Mehreinnahmen pro Jahr ggf. zusätzlich Mautkostenersparnis Torsionssteifigkeit? Superleicht

10 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Gefahr von Transportschäden an der Ladung Beeinträchtigung der Ladungssicherung (Berechnung mit starren Modellvorstellungen) Negative Einflüsse auf die Fahrdynamik Erhöhte Kippgefahr 10

Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Wankwinkel früher: 6-7 (gemessen an der Stirnwand) Wankwinkel heute: 12-14 erhebliche seitliche Ausbauchungen bei Dachbaum-Aufbauten mit

11 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Wankwinkel früher: 6-7 (gemessen an der Stirnwand) Wankwinkel heute: erhebliche seitliche Ausbauchungen bei Dachbaum-Aufbauten mit Schiebeverdeck Erhöhte Kippgefahr (nur mit Einsatz einer sehr stabilen Stützachse beherrschbar) Probleme mit Anbindung der Stützachse und Einleitung der Abstützkräfte an den gelochten Längsträgern 0,5 g 11

12 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Abheben des hinteren kurveninneren Rades erfolgt bereits bei Querbeschleunigungen > 0,25 g (Getränkekistenvollausladung mit Beladung im sogenannten Doppelstock ohne Zwischenladeboden) Prüfquerbeschleunigung nach EN nicht erreichbar Querbeschleunigungen von 0,20 bis 0,25 g können bereits im normalen täglichen Fahrbetrieb vorkommen 12

13 Wechselbehälter mit KLT ausgeladen an der Kippgrenze mit 0,5 g Querbeschleunigung, Planenausbeulung 290 mm

14 14 Kreiseinfahrt auf R = 23 m mit v = 26 km/h Neigung 9

15 15

16 16 Kreiseinfahrt auf R = 23 m mit v = 27 km/h Neigung 10

17 17

18 18 Aufbauverwindung führt zum Abheben des kurveninneren Achsaggregats ab ~ 0,4 g

19 19 Aufbauverwindung führt zum Abheben des kurveninneren Achsaggregats ab ~ 0,35 g

20 20

21 21 Dachbaumverformungen bei 0,5 g Querbeschleunigungen

22 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung Zeitversatz der gemessenen Querbeschleunigungen: Stirnwand eilt vor Fahrzeugheck eilt nach Differenz der maximalen Querbeschleunigungen: Maximalwerte an Stirnwand und im Ladungsschwerpunkt kleinere Werte an Fahrzeugheck und Fahrzeugboden a (m/s^2) Werte fahrzeugfest, nicht horizontiert Fahrzeugboden Fahrzeugheck Ladungsschwerpunkt Stirnwand 0 0,94 1,88 2,81 3,75 4,69 5,63 6,56 7,5 8,44 9,38 10,3 11,3 12,2 13,1 14,1 Zeit (s) 22

23 DRAUFSICHT Königszapfen Sattelauflieger KIPPLINIEN Schwerpunktslage Sattelauflieger 23

24 SEITENANSICHT Königszapfen Sattelauflieger Gesamtschwerpunkt Sattelauflieger Kipplinie 24

25 25 HECKANSICHT Gesamtschwerpunktshöhe Sattelauflieger M x a q KIPPKANTEN M x g

26 26 Gesamtschwerpunktsverlagerung zur Kipplinie Früher >0,5 g als Kippgrenze bei Kurvenfahrt erreichbar Heute bei torsionsweichen Aufbauten bei 0,3 g Abheben der kurveninneren Räder

27 Leichtbau - eine Königsdisziplin der Fahrzeugentwicklung 27 Ermittlung und Veröffentlichung der statischen und dynamischen Torsionssteifigkeiten für Sattelanhänger (zur Orientierung und als Benchmarks) Stabilisierung von Fahrgestell und Aufbau durch intelligenten Leichtbau (Werkstoffe, Querschnitte, Profilierungen, zusätzliche Versteifungen) Dynamische Wankwinkelbegrenzung durch das Fahrwerk Eingreifen von lastabhängig adaptivem ESP bei Kippgefahr bereits ab 0,25 g (Lage des Querbeschleunigungs-Sensors dafür bisher nicht optimal) Messung von Aufbauneigungen (z. B. an Stirnwand) während der Durchführung von fahrdynamischen Versuchen nach EN und Einführung eines zugehörigen Grenzwertes (z. B. 8 ) Längerfristig: Harmonisierung von fahrdynamischen Versuchen zur Ladungssicherung (EN 12642) und zur Erprobung der Fahrdynamik (VDA-typischer echter Ladung

28 Copyright 2013 DEKRA Automobil GmbH Niederlassung Bielefeld Fachbereich Fahrzeugtechnik/Unfallanalyse/Ladungssicherung Wir bieten Ladungssicherungspraxis Tel./Fax: /-70 Alle Rechte vorbehalten. Die Weitergabe oder Fertigung von Kopien auf jeglichem Wege ist ohne ausdrückliche schriftliche Genehmigung verboten. 28

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