Hans-Hermann Braess Ulrich Seiffert (Hrsg.) Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik

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1 Hans-Hermann Braess Ulrich Seiffert (Hrsg.) Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik

2 Hans-Hermann Braess Ulrich Seiffert (Hrsg.) Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik 6., aktualisierte und erweiterte Auflage Mit 1214 Abbildungen und 122 Tabellen ATZ/MTZ-Fachbuch

3 Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über < abrufbar. Die Abbildungen zur Gestaltung des Umschlags wurden uns freundlicherweise zur Verfügung gestellt von: AVL-Trimerics, Hauptsitz Filderstadt (Simulation) Bosch (Foto) This book is based on the 2nd edition of the German book Fahrwerkhandbuch edited by Bernd Heißing and Metin Ersoy. 1. Auflage Auflage , vollständig neu bearbeitete und erweiterte Auflage , vollständig überarbeitete und erweiterte Auflage , überarbeitete und erweiterte Auflage , aktualisierte und erweiterte Auflage 2011 Alle Rechte vorbehalten Vieweg+Teubner Verlag Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2011 Lektorat: Ewald Schmitt Elisabeth Lange Vieweg+Teubner Verlag ist eine Marke von Springer Fachmedien. Springer Fachmedien ist Teil der Fachverlagsgruppe Springer Science+Business Media. Das Werk einschließlich aller seiner Teile ist urheberrechtlich ge schützt. Jede Verwertung außerhalb der engen Grenzen des Ur heber rechts ge set zes ist ohne Zustimmung des Verlags unzuläs sig und straf bar. Das gilt ins be sondere für Vervielfältigungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichen- und Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Umschlaggestaltung: KünkelLopka Medienentwicklung, Heidelberg Satz: Druckhaus Thomas Müntzer, Bad Langensalza Bilder: Graphik & Text Studio, Dr. Wolfgang Zettlmeier, Barbing Druck und buchbinderische Verarbeitung: AZ Druck und Datentechnik, Berlin Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier Printed in Germany ISBN

4 Vorwort Diese Neuauflage des Handbuches Kraftfahrzeugtechnik ist der Nachfolger des über viele Jahrzehnte herausgegebenen Taschenbuches der Professoren Heinrich Buschmann und Paul Koeßler. Dessen Erstausgabe erschien im Jahre Professor Koeßler gab im Jahre 1973 die achte und damit letzte Auflage heraus. Fahrzeugingenieure benutzen noch heute die in diesem Buch dargestellten Grundlagen für ihre Arbeit. Wir haben es deshalb als besondere Herausforderung empfunden, an der vollständigen Neufassung dieses für Lehre, Forschung und Praxis wichtigen Werkes als Herausgeber und Autoren mitwirken zu können. Das vorliegende Buch beschreibt in umfassender Weise die faszinierende Welt des Automobils und seiner Entwicklung. Mehr als 100 namhafte Persönlichkeiten der Automobil- und Zulieferindustrie sind als Mitautoren beteiligt. Damit ist dieses Handbuch auch ein Zeitdokument, welches den heutigen hohen Stand und die rasante Weiterentwicklung des Kraftfahrzeuges beschreibt. Ausgehend von den Bedürfnissen nach Mobilität werden die Anforderungen und die daraus folgenden Zielkonflikte definiert, aus denen sich in Verbindung mit den physikalisch-technischen Grundlagen die Rahmenbedingungen für moderne Fahrzeuge ergeben. Das Design ist ein ganz wesentliches Element für Kundengewinnung, Kaufentscheid und Kundenakzeptanz und wird deshalb ausführlich behandelt. Das Kapitel Fahrzeugkonzepte und Package zeigt auf, dass es, je nach konkreten Schwerpunktsetzungen, zu einer großen Vielfalt unterschiedlicher Gesamtkonzepte und Varianten kommt. Ergänzend wird auf spezielle Aspekte und Konsequenzen alternativer Antriebskonzepte wie Elektroantrieb, Brennstoffzelle, Hybridantrieb und Gasturbine eingegangen. Einen breiten Raum nimmt das Kapitel der klassischen Antriebe ein. Moderne Hubkolbenmotor-Technik für Otto- und Dieselmotoren prägen neben der Elektromobilität die absehbare Zukunft. Es wird deutlich, dass beide Motorarten weiterhin ein hohes Weiterentwicklungspotenzial aufweisen. Abgasnachbehandlung, Aufladung und Optimierung der Nebenaggregate sind weitere wichtige Themen. Die Getriebevarianten werden immer zahlreicher, wie die Beispiele Doppelkupplungsgetriebe oder Allradantriebskonzepte zeigen. Auch wenn es um den Zweitaktmotor wieder ruhig geworden ist, werden dennoch seine Chancen und Probleme analysiert. Langfristig von großer Bedeutung sind additive und alternative Kraftstoffe bzw. Antriebsenergien, die im Vergleich behandelt werden. Der Fahrzeugaufbau wird ebenfalls immer anspruchsvoller und komplexer, wie schon die Anzahl der behandelten Themen zeigt. Diese reichen von den Grundlagen selbsttragender Karosserien, Space-Frame-Techniken und Cabriolets über Ergonomie und Komfort bis hin zu Kommunikations- und Navigationssystemen. Auch im Fahrwerk steigt der Elektronik-Umfang weiter an Stichworte sind Drive by Wire und Fahrerassistenzsysteme. Damit ist schon angedeutet, dass fast alle Funktionen und Systeme im Fahrzeug elektronische Komponenten beinhalten werden. Neu ist das umfassende Kapitel Fahrzeugsicherheit. In diesem werden die unfallvorbeugenden, die unfallfolgenmildernden Maßnahmen und die integrale Sicherheit dargelegt. Die steigenden Anforderungen haben in den letzen Jahrzehnten zu deutlichen Erhöhungen der Fahrzeuggewichte geführt. Werkstofftechnik, Fertigungsverfahren und Bauweisen der Zukunft haben deshalb besonders der Forderung nach Leichtbau zu genügen, ohne dabei weitere Aspekte, wie das Recycling, zu vernachlässigen. Bei der damit zusammenhängenden steigenden Komplexität der Fahrzeuge, ihrer Entwicklung, der Vernetzung der Fahrzeughersteller und ihrer Systemlieferanten, weltweiter Fertigungsstätten usw. ist es zwangsläufig, dass der Optimierung des Produktentstehungsprozesses eine immer größere Bedeutung zukommt. Verkürzung der Entwicklungszeiten, Begrenzung der Entwicklungskosten bei steigenden Qualitätsansprüchen zwingen zum systematischen Einsatz von Berechnungs-, Simulations-, Mess-/Versuchs- und Qualitätssicherungsverfahren sowie Virtual Reality -Methoden; alle am Produktentste-

5 VI Vorwort hungsprozess Beteiligten arbeiten, wie ausführlich gezeigt wird, von Anfang an zusammen ( Simultaneous Engineering ). Die sechste Auflage geht über Aktualisierungen und Erweiterungen, z.b. hinsichtlich der Fahrzeugsicherheit, Software und Wettbewerbsfahrzeuge, hinaus. Dies zeigt sich ganz besonders im Hauptkapitel Elektrik, Elektronik und Software, das dem aktuellen Stand und den Entwicklungstendenzen entsprechend neu strukturiert und in wesentlichen Teilen neu bearbeitet wurde. In diesem Zusammenhang sind besonders Telematik, Infotainment und Multimediaanwendungen zu nennen. Verschiedene Neuentwicklungen, aber auch die öffentlichen Diskussionen zur globalen CO 2 - Situation, zum Feinstaub und Stickoxid haben einen starken Einfluss auf die Fahrzeugentwicklung. Die Aktualisierungen zeigen sich in praktisch allen Antriebskapiteln, vor allem bei den Hybridantriebs-Konzepten und reinen Elektroantrieben sowie beim umfassenden Bordenergie- Management. Wegen der rasanten Weiterentwicklung war es notwendig, alle relevanten Kapitel zu überarbeiten und zu aktualisieren. Bei der Erstellung dieses Handbuches stand das große Fachwissen vieler Experten aus wissenschaftlichen Einrichtungen und der gesamten deutschsprachigen Industrie zur Verfügung. Allen Autoren sagen wir für ihre Beiträge herzlichen Dank, ebenso wie dem Vieweg+Teubner Verlag für die Anregung, dieses Handbuch herauszubringen, und den Mitarbeitern, vor allem Frau Elisabeth Lange und Herrn Ewald Schmitt sowie allen Lesern für die Hinweise, die zu den Verbesserungen in der sechsten Auflage geführt haben. Grünwald/Braunschweig im September 2011 Hans-Hermann Braess Ulrich Seiffert

6 VII Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter 1 Mobilität Dipl.-Kfm. Frank Hansen 2 Anforderungen, Zielkonflikte 2.1 Produktinnovation, bisherige Fortschritte Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert 2.2 Anforderungen durch den Gesetzgeber Ekhard Zinke Hans-Jürgen Nettlau Normen Egbert Fritzsche 2.3 Neue Technologien Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess 3 Fahrzeugphysik 3.1 Grundlagen Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert 3.2 Aerodynamik Dr.-Ing. Heinz Mankau 3.3 Wärmetechnik Dr. Andreas Eilemann Dr.-Ing. Thomas Heckenberger Dr. Markus Wawzyniak 3.4 Akustik und Schwingungen Dipl.-Ing. Johannes Guggenmos 4 Formen und neue Konzepte 4.1 Design Dipl.-Des. Hans Dieter Futschik 4.2 Fahrzeugkonzept und Package Dipl. Ing. Dipl. Wirtsch. Ing. August Achleitner Dr.-Ing. Gernot Döllner 4.3 Neuartige Antriebe Elektroantriebe Dr.-Ing. Jürgen K.-H. Friedrich Brennstoffzellenantriebssysteme Dr. Christian H. Mohrdieck Herbert Schulze Dr. Martin Wöhr Hybridantrieb Dipl.-Ing. (FH) Peter Antony Dipl.-Ing. Manuel Urstöger Stirlingmotor, Dampfmotor, Gasturbine Prof. Dipl.-Ing. Karl E. Noreikat und Schwungrad Markus Wagner, B. Eng Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor Dr. Edgar Berger Dipl.-Ing. Manfred Gruber Dr.-Ing. Gerrit Kiesgen 5 Antriebe 5.1 Grundlagen der Motorentechnik Prof. Dr. Dr. E.h. Franz Pischinger/ Ottomotoren Dr.-Ing. Philipp Adomeit 5.2 Dieselmotor Dipl.-Ing. Richard Dorenkamp Dr. Klaus-Peter Schindler 5.3 Aufladung Prof. Dr.-Ing. Roland Baar 5.4 Triebstrang Dr. Jürgen Greiner Dr.-Ing. Gerhard Gumpoltsberger Dr. Christoph Sasse Dipl.-Ing. Klaus Steinel 5.5 Allradantriebe, Brems- und Antriebsregelungen Allradantriebs-Konzepte Dipl.-Ing. Heribert Lanzer Ing. Hermann Pecnik Antriebs- und Bremsregelung Gerhard Kurz 5.6 Abgasanlagen Dipl.-Ing. Martin Stüttem 5.7 Bordenergie-Management Dipl.-Ing. Markus Beck 5.8 Chancen und Risiken des Zweitaktmotors Dipl.-Ing. MSc Bert Pingen 5.9 Konventionelle und alternative Kraftstoffe Dr. rer. nat. Ingo Drescher und Energieträger Dr.-Ing. Eckart Heinl

7 VIII Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter 6 Aufbau 6.1 Karosseriebauweisen Dipl.-Ing. Lothar Teske Dipl.-Ing. Helmut Goßmann Space-Frame Dipl.-Ing. Heinrich Timm Karosserie Stahlleichtbau-Studien Dr. rer. pol. Dipl.-Ing. Ludwig Hamm Dipl.-Ing. Volker Peitz Cabriolet Walter Pecho Frontendmodule Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer 6.2 Materialien der Karosserie Prof. Dr. Rudolf Stauber Dr.-Ing. René Konorsa 6.3 Oberflächenschutz Dr. Klaus Werner Thomer 6.4 Fahrzeuginnenraum Ergonomie und Komfort Thomas Herpel Peer-Oliver Wagner Kommunikationssysteme und Navigation Dipl.-Ing. Ernst Peter Neukirchner Innenraumbehaglichkeit/Thermischer Dr. Markus Wawzyniak Komfort Fahrzeuginnenausstattung Georg Laukart Dipl.-Ing. Thomas Vorberg 6.5 Wischer- und Wascheranlagen Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess 7 Fahrwerk 7.1 Einführung Dr.-Ing. Axel Pauly 7.2 Bremssysteme Dipl.-Ing. Steffen Gruber Dipl.-Ing. Norbert Ocvirk Dipl.-Ing. James Remfrey 7.3 Reifen, Räder, Gleitschutzketten Dipl.-Phys. Heiner Volk Räder Dipl.-Ing. Roman Müller Gleitschutzketten Dr. Hansjörg Rieger 7.4 Fahrwerkauslegung Dr. Andreas Bootz Dipl.-Ing. Oliver Hohenöcker Dipl.-Ing. Johann Niklas Dipl.-lng. Ludwig Seethaler 7.5 Beurteilungskriterien Dr.-Ing. Erich Sagan Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer () 7.6 Kraftstoffsystem Dipl.-Ing (FH) Martin Lauterbach Maik Miklis 7.7 Kraftstoffversorgungsanlagen Dipl.-Ing. Gregor Fischer für alternative Energieträger 8 Elektrik/Elektronik/Software 8.1 Bedeutung Elektrik/Elektronik/Software Dipl.-Ing. Bernd Kunkel für das Automobil Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst Dr. Gabriel Schwab 8.2 Das Bordnetz Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz Prof. Dr.-Ing. Jürgen Leohold 8.3 Kommunikationsbordnetze Dr. Dirk Dudenbostel Dipl.-Ing. Klaus Schneider Dipl.-Ing. Thomas Volk 8.4 Elektromagnetische Verträglichkeit Dr. Wolfgang Pfaff 8.5 Funktionsdomänen Einleitung Beleuchtung Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer Cockpit-Instrumentierung Dr. Heinz-Bernhard Abel Dr. Heinrich-Jochen Blume Infotainment/Multimedia Dipl.-Ing. Gerhard Heyen Dipl.-Ing. Markus Kreye

8 Kapitel, Beiträge und Mitarbeiter IX Fahrzeugantennen Dr.-Ing. Guido Schneider Fahrerassistenzsysteme Prof. Dr.-Ing. Peter Knoll Telematik Dipl.-Ing. Günther Kasties 8.6 Mensch-Maschine-Interaktion Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer 8.7 Software Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy 8.8 Moderne Methoden der Regelungstechnik Dr. Jörg Helbig Dr. Lothar Ganzelmeier 9 Fahrzeugsicherheit 9.1 Allgemein Dr. Mark Gonter 9.2 Gebiete der Fahrzeugsicherheit Dr.-Ing. Thomas Schwarz 9.3 Ergebnisse aus der Unfallforschung Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert Dr. rer. nat. Robert Zobel 9.4 Unfallvermeidende Sicherheit 9.5 Biomechanik und Schutzkriterien 9.6 Quasistatische Anforderungen an die Karosserie 9.7 Dynamische Fahrzeugkollision 9.8 Insassenschutz 9.9 Integrale Sicherheit 9.10 Rechnerunterstützung bei der Entwicklung von Sicherheitskomponenten 9.11 Zusammenfassung 10 Werkstoffe und Fertigungsverfahren 10.1 Ein Blick zurück Dr. rer. pol. Dipl.-Ing. Ludwig Hamm Dipl.-Ing. Volker Peitz 10.2 Werkstoffe moderner Kraftfahrzeuge 10.3 Wettbewerb und Zusammenspiel der Werkstoffe 10.4 Wälzlager im Fahrzeugbau Dr.-Ing. Robert Plank Berthold Krautkrämer Reinhart Malik Dr. Peter Solfrank 11 Produktentstehungsprozess 11.1 Simultaneous Engineering und Projekt- Dr.-Ing. Ulrich Widmann management im Produktentstehungsprozess 11.2 Fahrzeugkonzeption in der frühen Ent- Dr.-Ing. Claus Ehlers wicklungsphase Prof. Dr.-Ing. Thomas Breitling 11.3 Berechnung und Simulation in der Fahr- Dr.-Ing. Ulrich Widmann zeugentwicklung 11.4 Mess- und Versuchstechnik Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess 11.5 Qualitätsmanagement Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess 11.6 Betrieb und Instandhaltung von Kraft- Norbert Grawunder fahrzeugen Prof. Dr.-Ing. Volker Liskowsky 12 Rennfahrzeuge Dipl.-Ing. Willy Rampf 12.1 Einsatzbedingungen Dipl.-Ing. Ulrich Schulz 12.2 Fahrzeug-Kategorien Prof. Dr.-Ing. Mario Theissen 12.3 Bauweise 12.4 Performance und Rundenzeit 12.5 Entwicklung Aerodynamik und Fahrdynamik 12.6 Zuverlässigkeit 13 Ausblick Wo geht es hin? Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. Hans-Hermann Braess Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert

9 X Autorenverzeichnis Abel, Heinz-Bernhard, Dr. Achleitner, August, Dipl.-Ing. Dipl. Wirtsch. Ing. Adomeit, Philipp, Dr.-Ing. Antony, Peter, Dipl.-Ing. (FH) Baar, Roland, Prof. Dr.-Ing. Beck, Markus, Dipl.-Ing. Berger, Edgar, Dr. Blume, Heinrich-Jochen, Dr. Bootz, Andreas, Dr. Braess, Hans-Hermann, Prof. Dr.-Ing., Dr.-Ing. E.h. Brabetz, Ludwig, Prof. Dr. rer. nat. Breitling, Thomas, Prof. Dr.-Ing. Broy, Manfred, Prof. Dr. Dr. h.c. Döllner, Gernot, Dr.-Ing. Dorenkamp, Richard, Dipl.-Ing. Drescher, Ingo, Dr. rer. nat. Dudenbostel, Dirk, Dr.-Ing. Ehlers, Claus, Dr.-Ing. Eilemann, Andreas, Dr. Fischer, Gregor, Dipl.-Ing. Friedrich, Jürgen K.-H., Dr.-Ing. Fritzsche, Egbert Continental Automotive GmbH, Babenhausen Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach FEV Motorentechnik GmbH, Aachen DaimlerAG, Sindelfingen Voith Turbo Aufladungssysteme GmbH & Co. KG, Gommern Bosch Engineering GmbH, Abstatt Continental Automotive GmbH, Babenhausen Honorarprofessor an der TU München, TU Dresden und HTW Dresden Universität Kassel Daimler AG, Sindelfingen Technische Universität München, Garching Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Stuttgart Volkswagen AG, Wolfsburg KODA AUTO a.s., CZ-Mladá Boleslav Continental Automotive Systems Inc., Deer Park, IL (USA) Daimler AG, Sindelfingen Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart Daimler AG, Sindelfingen Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA), Berlin

10 Autorenverzeichnis Futschik, Hans Dieter, Dipl.-Designer Ganzelmeier, Lothar, Dr. Gonter, Mark, Dr. Goßmann, Helmut, Dipl.-Ing. Grawunder, Norbert Greiner, Jürgen, Dr. Gruber, Manfred, Dipl.-Ing. Gruber, Steffen, Dipl.-Ing. Guggenmos, Johannes, Dipl.-Ing. Gumpoltsberger, Gerhard, Dr.-Ing. Hamm, Ludwig, Dr. rer. pol. Dipl.-Ing. Hansen, Frank, Dipl.-Kfm. Heckenberger, Thomas, Dr.-Ing. Heinl, Eckart, Dr.-Ing. Helbig, Jörg, Dr. Herpel, Thomas Heyen, Gerhard, Dipl.-Ing. Hohenöcker, Oliver, Dipl.-Ing. Kasties, Günther, Dipl.-Ing. Kiesgen, Gerrit, Dr.-Ing. Knoll, Peter M., Prof. Dr.-Ing. Konorsa, René, Dr.-Ing. Krautkrämer, Berthold Daimler AG, Sindelfingen VEHICO GmbH, Braunschweig Volkswagen AG, Wolfsburg Adam Opel AG, Rüsselsheim Volkswagen AG, Wolfsburg ZF Getriebe GmbH Saarbrücken, Kressbronn Continental Teves AG & Co. ohg, Frankfurt ZF Friedrichshafen AG, Friedrichshafen Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach BMW Group München Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart Volkswagen AG, Wolfsburg VEHICO GmbH, Braunschweig Visteon Innovation & Technology GmbH, Kerpen OECON P&S GmbH, Braunschweig Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, Herzogenaurach XI

11 XII Kreye, Markus, Dipl.-Ing. Kunkel, Bernd, Dipl.-Ing. Kurz, Gerhard Lachmayer, Roland, Prof. Dr.-Ing. Lanzer, Heribert, Dipl.-Ing. Laukart, Georg Lauterbach, Martin, Dipl.-Ing (FH) Lemmer, Karsten, Prof. Dr.-Ing. Leohold, Jürgen, Prof. Dr.-Ing. Liskowsky, Volker, Prof. Dr. Malik, Reinhart Mankau, Heinz, Dr. Miklis, Maik Mohrdieck, Christian H., Dr. Müller, Roman, Dipl.-Ing. (FH) Nettlau, Hans-Jürgen Neukirchner, Ernst Peter, Dipl.-Ing. Niklas, Johann, Dipl.-Ing. Noreikat, Karl E., Prof. Dipl.-Ing. Ocvirk, Norbert, Dipl.-Ing. Pauly, Axel, Dr.-Ing. Pecho, Walter Pecnik, Hermann, Ing. Visteon Innovation & Technology GmbH, Kerpen Volkswagen AG, Wolfsburg Autorenverzeichnis Hella KGaA, Lippstadt (jetzt: Institut für Produktentwicklung, Leibniz Universität Hannover) MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & CO KG, A-Graz Magna Exteriors & Interiors Management GmbH, München Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.v., Braunschweig Volkswagen AG, Wolfsburg Westsächsische Hochschule, Zwickau Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, Herzogenaurach Volkswagen AG, Wolfsburg Daimler AG, Kirchheim/Teck-Nabern BBS GmbH, Schiltach Kraftfahrt-Bundesamt, Flensburg Robert Bosch GmbH, Hildesheim (vormals) NorCon Scientific Consulting, Esslingen Continental Teves AG & Co. ohg, Frankfurt Webasto-Edscha Cabrio GmbH, Hengersberg MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & CO KG, A-Graz

12 Autorenverzeichnis XIII Peitz, Volker, Dipl.-Ing. Pfaff, Wolfgang, Dr. Pingen, Bert, Dipl.-Ing. MSc Plank, Robert, Dr.-Ing. Pischinger, Franz, Prof. Dr. Dr. E.h. Dr.-Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach Robert Bosch GmbH, Stuttgart Ford-Werke GmbH, Köln Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, Herzogenaurach FEV Motorentechnik GmbH, Aachen Rampf, Willy, Dipl.-Ing. Remfrey, James, Dipl.-Ing. Rieger, Hansjörg, Dr. Sagan, Erich, Dr.-Ing. Sasse, Christoph, Dr. Scharnhorst, Thomas, Dr.-Ing. Schindler, Klaus-Peter, Dr. Schneider, Guido, Dr.-Ing. Schneider, Klaus, Dipl.-Ing. Schulz, Ulrich, Dipl.-Ing. Schulze, Herbert Schwab, Gabriel, Dr. Schwarz, Thomas, Dr.-Ing. Seethaler, Ludwig, Dipl.-Ing. Seiffert, Ulrich, Prof. Dr.-Ing. Solfrank, Peter, Dr. Stauber, Rudolf, Prof. Dr. Continental Teves AG & Co. ohg, Frankfurt RUD Ketten Rieger & Dietz GmbH & Co. KG, Aalen ZF Sachs AG, Schweinfurt WiTech Engineering GmbH Volkswagen AG, Wolfsburg Volkswagen AG, Wolfsburg Continental Automotive GmbH, Babenhausen Daimler AG, Kirchheim/Teck-Nabern Volkswagen AG, Wolfsburg Audi AG, Ingolstadt WiTech Engineering GmbH, Braunschweig Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, Herzogenaurach Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik der Universität Erlangen-Nürnberg

13 XIV Autorenverzeichnis Steinel, Klaus, Dipl.-Ing. Stüttem, Martin, Dipl.-Ing. Teske, Lothar, Dipl.-Ing. Theissen, Mario, Prof. Dr.-Ing. Thomer, Klaus Werner, Dr. Timm, Heinrich, Dipl.-Ing. Unterstraßer, Thomas, Dipl.-Ing. () Urstöger, Manuel, Dipl.-Ing. Volk, Heiner, Dipl.-Phys. Volk, Thomas, Dipl.-Ing. Vorberg, Thomas, Dipl.-Ing. Wagner, Markus, B. Eng. Wagner, Peer-Oliver Wawzyniak, Markus, Dr. Widmann, Ulrich, Dr.-Ing. Wöhr, Martin, Dr. Zinke, Ekhard Zobel, Robert, Dr. ZF Sachs AG, Schweinfurt Faurecia Emissions Control Technologies, Augsburg Adam Opel AG, Rüsselsheim Adam Opel AG, Rüsselsheim (vormals) Audi AG, Ingolstadt Daimler AG, Sindelfingen Continental AG, Hannover Continental Automotive GmbH, Wetzlar Altair Engineering GmbH, Böblingen Daimler AG, Stuttgart Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart Audi AG, Ingolstadt Daimler AG, Kirchheim/Teck-Nabern Kraftfahrt-Bundesamt, Flensburg Volkswagen AG, Wolfsburg

14 XV Firmen- und Institutionenverzeichnis Adam Opel AG, Rüsselsheim Altair Engineering GmbH, Böblingen Audi AG, Ingolstadt BBS International GmbH, Schiltach Behr GmbH & Co. KG, Stuttgart Bosch Engineering GmbH, Abstatt Continental AG, Hannover Continental Automotive Systems Ind., Deer Park, IL (USA) Continental Automotive GmbH, Babenhausen Continental Automotive GmbH, Wetzlar Continental Teves AG & Co. ohg, Frankfurt Daimler AG, Kirchheim/Teck-Nabern Daimler AG, Sindelfingen Daimler AG, Stuttgart-Untertürkheim Faurecia Emissions Control Technologies, Augsburg FEV Motorentechnik GmbH, Aachen Ford-Werke GmbH, Köln Hella KGaA, Lippstadt Dipl.-Ing. Helmut Goßmann Dipl.-Ing. Lothar Teske Dr. Klaus Werner Thomer (vormals) Dipl.-Ing. Thomas Vorberg Dr.-Ing. Thomas Schwarz Dipl.-Ing. Heinrich Timm Dr.-Ing. Ulrich Widmann Dipl.-Ing. (FH) Roman Müller Dr. Andreas Eilemann Dr.-Ing. Thomas Heckenberger Dr. Markus Wawzyniak Dr. Edgar Berger Dr. Andreas Bootz Dipl.-Ing. Gregor Fischer Dipl.-Ing. Manfred Gruber Dipl.-Ing. Johannes Guggenmos Dipl.-Kfm. Frank Hansen Thomas Herpel Dr.-Ing. Gerrit Kiesgen Dr.-Ing. René Konorsa Gerhard Kurz Dipl.-Ing. (FH) Martin Lauterbach Maik Miklis Dipl.-Ing. Oliver Hohenöcker Dipl.-Ing. Johann Niklas Dr.-Ing. Axel Pauly Dr.-Ing. Erich Sagan Dipl.-Ing. Ulrich Schulz Dipl.-Ing. Ludwig Seethaler Prof. Dr.-Ing. Mario Theissen Dipl.-Ing. Thomas Unterstraßer ( ) Peer-Oliver Wagner Dipl.-Ing. Markus Beck Dipl.-Phys. Heiner Volk Dr. Dirk Dudenbostel Dr. Heinz-Bernhard Abel Dr. Heinrich-Jochen Blume Dipl.-Ing. Klaus Schneider Dipl.-Ing. Thomas Volk Dipl.-Ing. Steffen Gruber Dipl.-Ing. Norbert Ocvirk Dipl.-Ing. James Remfrey Dr. Christian H. Mohrdieck Herbert Schulze Dr. Martin Wöhr Dipl.-Ing. (FH) Peter Antony Prof. Dr.-Ing. Thomas Breitling Dr.-Ing. Claus Ehlers Dr.-Ing. Jürgen K.-H. Friedrich Dipl.-Designer Hans Dieter Futschik Dipl.-Ing. Manuel Urstöger Markus Wagner, B. Eng. Dipl.-Ing. Martin Stüttem Prof. Dr. Dr. E. h. Franz Pischinger Dr.-Ing. Philipp Adomeit Dipl.-Ing. MSc Bert Pingen Prof. Dr.-Ing. Roland Lachmayer (Jetzt: Institut für Produktentwicklung, Leibniz Universität Hannover)

15 XVI Magna Exteriors & Interiors Management GmbH, München MAGNA STEYR Fahrzeugtechnik AG & CO KG, A-Graz OECON P&S GmbH, Braunschweig Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Stuttgart Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG, Weissach Robert Bosch GmbH, Hildesheim Robert Bosch GmbH, Stuttgart RUD Ketten Rieger & Dietz GmbH & Co. KG, Aalen Schaeffler Technologies GmbH und Co. KG, Herzogenaurach ŠKODA AUTO a.s., CZ-Mladá Boleslav Vehico GmbH, Braunschweig Visteon Innovation & Technology GmbH, Kerpen Voith Turbo Aufladungssysteme GmbH & Co. KG, Gommern Volkswagen AG, Wolfsburg Webasto-Edscha Cabrio GmbH, Hengersberg WiTech Engineering GmbH, Braunschweig ZF Friedrichshafen AG, Friedrichshafen ZF Getriebe GmbH Saarbrücken, Kressbronn ZF Sachs AG, Schweinfurt Institutionenverzeichnis Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V., Braunschweig Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Kraftfahrt-Bundesamt, Flensburg NorCon Scientific Consulting, Esslingen Technische Universität München Universität Kassel Verband der Automobilindustrie e. V. (VDA), Berlin Westsächsische Hochschule Zwickau Zentralinstitut für Neue Materialien und Prozesstechnik der Universität Erlangen-Nürnberg Firmen- und Institutionenverzeichnis Georg Laukart Dipl.-Ing. Heribert Lanzer Ing. Hermann Pecnik Dipl.-Ing. Günther Kasties Dr.-Ing. Gernot Döllner Dipl. Ing. Dipl. Wirtsch. Ing. August Achleitner Dr. rer. pol. Dipl.-Ing. Ludwig Hamm Dipl.-Ing. Volker Peitz Dipl.-Ing. Ernst Peter Neukirchner (vormals) Dr. Wolfgang Pfaff Dr. Hansjörg Rieger Berthold Krautkrämer Reinhart Malik Dr. Robert Plank Dr. Peter Solfrank Dr. rer. nat. Ingo Drescher Dr. Lothar Ganzelmeier Dr. Jörg Helbig Dipl.-Ing. Gerhard Heyen Dipl.-Ing. Markus Kreye Prof. Dr.-Ing. Roland Baar Richard Dorenkamp Dr. Mark Gonter Norbert Grawunder Dr.-Ing. Eckart Heinl Dipl.-Ing. Bernd Kunkel Prof. Dr.-Ing. Jürgen Leohold Dr.-Ing. Heinz Mankau Dr. Klaus-Peter Schindler Dr.-Ing. Guido Schneider Dr. Gabriel Schwab Dr. Robert Zobel Walter Pecho Dr.-Ing. Thomas Scharnhorst Prof. Dr.-Ing. Ulrich Seiffert Dr.-Ing. Gerhard Gumpoltsberger Dr. Jürgen Greiner Dr. Christoph Sasse Dipl.-Ing. Klaus Steinel Prof. Dr.-Ing. Karsten Lemmer Prof. Dr.-Ing. Peter M. Knoll Ekhard Zinke Hans-Jürgen Nettlau Prof. Dipl.-Ing. Karl E. Noreikat Prof. Dr. Dr. h.c. Manfred Broy Prof. Dr. rer. nat. Ludwig Brabetz Egbert Fritzsche Prof. Dr.-Ing. Volker Liskowsky Prof. Dr. Rudolf Stauber

16 Inhaltsverzeichnis XVII Inhaltsverzeichnis 1 Mobilität Einleitung Ursachen und Arten der Mobilität Definitionen Aktivitäten bestimmen Mobilität Transportsysteme für den Güterverkehr Einige spezielle Ausprägungen von Mobilität Spannungsfelder und Auswirkungen der Mobilität Mobilitätsrelevante Anforderungen an Automobile Grundsätzliche Anforderungen Einige spezielle Anforderungen Anforderungen, Zielkonflikte Produktinnovation, bisherige Fortschritte Kundenwünsche Gesetzgebung Fahrzeugtechnik Anforderungen durch den Gesetzgeber Zulassung zum Straßenverkehr Die nationalen und supranationalen Rechtsquellen Straßenverkehrsrecht mit StVZO Rechtsakte der Europäischen Union Regelungen der UN-Wirtschaftskommission für Europa Weitere Maßnahmen zum Abbau von Handelshemmnissen Unfallvorbeugung (aktive Sicherheit) Allgemeines Bremsanlage Sichtfeld Lichttechnische Einrichtungen Unfallfolgenmilderung (passive Sicherheit) Allgemeines Insassenschutz bei Frontalaufprall Insassenschutz bei Seitenaufprall Fußgängerschutz Anforderungen an das Emissionsverhalten Allgemeines Geräuschpegel und Auspuffanlage Abgase Emissionen von Kraftfahrzeugen Elektromagnetische Verträglichkeit und Funkstörung Verschiedenes Anbringung des hinteren Kennzeichens Sicherungseinrichtungen gegen unbefugte Benutzung, Wegfahrsperre, Diebstahlschutz Fabrikschild, Fahrzeugidentifizierungsnummer Messung der Motorleistung Massen und Abmessungen von Klasse M 1 -Fahrzeugen Altfahrzeuge, Recycling Ausblick Normen Einleitung Nationale und internationale Struktur Grundregeln der Normungsarbeit und Anwendung von Normen... 26

17 XVIII Inhaltsverzeichnis Erarbeitung einer Norm Facharbeit in Normenausschüssen Normung in der Automobiltechnik Aufgaben des NA Automobil Normungsfelder Nutzen der Normung Neue Technologien Fahrzeugphysik Grundlagen Definitionen Fahrwiderstand und Antrieb Kraftstoffverbrauch beeinflussende Maßnahmen Dynamische Kräfte Weitere Definitionen Aerodynamik Grundlagen Wirkungsbereiche Luftwiderstand/Fahrleistung Fahrsicherheit Benetzung und Verschmutzung Einzelkräfte Kühlung/Bauteiltemperaturen Innenraumklima Windgeräusche Einordnung in die Gesamtentwicklung Wärmetechnik Kühlung von Verbrennungsmotoren Auslegung von Kühlern Kühlerbauarten Lüfter und Lüfterantriebe Kühlmodule Gesamtsystem Motorkühlung Beheizen und Kühlen des Fahrgastraumes Die Funktion Heizen und ihre Komponenten Die Funktion der Kälteanlage und ihre Komponenten Verdichter und Regelung der Kälteleistung Auslegung der Klimaanlage Kraftstoffmehrverbrauch durch die Klimaanlage Komponenten und Systeme zur Heizung und Kühlung von Fahrzeugen mit alternativen Antriebssystemen Einführung Microhybride Milde Hybride und Batteriekühlung Vollhybride Batteriebetriebene Elektrofahrzeuge Akustik und Schwingungen Einleitung Fahrgeräusche Antriebsgeräusch Luftschall Körperschall Rollgeräusch Windgeräusch Mechatronische Geräusche Stellmotoren Fahrzeugklimatisierung Lüfter und Gebläse... 74

18 Inhaltsverzeichnis XIX Lenkungssystem Fahrwerksregelung Biegeschlaffe Leitungen Klappern, Knarzen, Quietschen Außengeräusch Standgeräusch Fahrgeräusche Vorbeifahrt nach ISO Reifen/Fahrbahngeräusch Schwingungskomfort Motorerregte Schwingungen Fahrbahnerregte Schwingungen Raderregte Schwingungen Akustik und Schwingungen beim Elektrischen Fahren Prozess Akustikentwicklung Formen und neue Konzepte Design Die Bedeutung von Design Designziele Der Designprozess Der kreative Prozess Der virtuelle Designprozess Modellphase Color, Trim und Individualisierung Designaktivitäten in der Produktionsvorbereitung Entscheidungen Designstudien und Advanced Design Sinnliche Wahrnehmung im Design Fahrzeugkonzept und Package Einführung und Definition Gestaltung von Fahrzeugkonzepten Außenabmessungen und Fahrzeugklassen Aufbauausprägungen und Konzeptsegmente Fahrzeuggrundformen Sitzigkeit, Gepäckraum und Innenraumvariabilität Wesentliche Innenraumabmessungen Aggregate- und Antriebsstrangkonzepte Hybridkonzepte Fahrzeuggewicht Einflussfaktoren und Gestaltungsfelder des Package Gesetze und Vorschriften Innenraummaßkonzeption Konzeptbeeinflussende Maßketten Die Fahrzeuglänge definierende Maßketten Die Fahrzeughöhe definierende Maßketten Die Fahrzeugbreite definierende Maßketten Ausgewählte Aspekte des Packages Karosseriestruktur Motorraum Unterboden Tank, Leitungen und Reserverad Anforderungen aus Produktion und Kundendienst Produktion und Modularisierung Kundendienst Einfluss von Plattform und Baukästen Beispiele ausgewählter Fahrzeugkonzepte in unterschiedlichen Klassen Beispiele nach Fahrzeuggrößenklasse

19 XX Inhaltsverzeichnis Beispiele nach Fahrzeugausprägung Konzeption und Packageprozess in der industriellen Praxis Entwicklung der Fahrzeugkonzepte Neuartige Antriebe Elektroantriebe Antriebssystem für Elektrofahrzeuge Elektromotoren für Elektrofahrzeuge Umrichter Traktionsbatterien Superkondensatoren Ladegeräte Ausblick Brennstoffzellenantriebssysteme Antriebsarchitektur mit PEM-Brennstoffzellen Brennstoffzellen-Stack Stack-Peripherie Mobile Wasserstoffspeicher Hybridisierter Brennstoffzellenantrieb Sicherheit Rechtsvorschriften und Standards Brennstoffzellen-Fahrzeuge Brennstoffzellen Pkw und Transporter Brennstoffzellen-Busse Demonstrationen und Flottenversuche Kraftstoffversorgung und Infrastruktur Ausblick Hybridantrieb Szenario Konzepte und Betriebsstrategien Plug-In Hybride Hybrid Sportwagen Antriebskomponenten aus Hybridsicht Fahrzeugintegration Stirlingmotor, Dampfmotor, Gasturbine und Schwungrad Stirlingmotor Dampfmotor Gasturbine Schwungrad Der Wasserstoff-Verbrennungsmotor Konstruktive Merkmale H 2 -Brennverfahren mit äußerer Gemischbildung H 2 -Brennverfahren mit innerer Gemischbildung Wirkungsgradpotenziale H 2 -Ottomotor als Fahrzeugantrieb Antriebe Grundlagen der Motorentechnik Prozess des Verbrennungsmotors Viertakt-Verfahren Zweitakt-Verfahren Definitionen und Kenngrößen Leistungskenngrößen Spezifische Motorkenngrößen Wirkungsgrade Bauarten Hubkolbenmotoren Bauformen

20 Inhaltsverzeichnis XXI Kinematik des Kurbeltriebs Kräfte und Momente im Triebwerk Rotationskolbenmotoren Konstruktion und Motormechanik Kurbelgehäuse Kurbelwelle Pleuel Kolben Zylinderkopf Ventiltrieb und Steuertrieb Hauptbauteile des Ventiltriebs Bauformen des Ventiltriebs Variable Ventilsteuerung Motorkühlung Motorschmierung Saugrohr Nebenaggregate und Package Ottomotoren Ladungswechsel Ansaugsystem Abgassystem Ventilsteuerzeiten Variable Ventilsteuerung Gemischbildung Homogene Gemischbildung Benzin-Direkteinspritzung Abgasrückführung Ladungsbewegung Zündung Downsizing und Aufladung Betriebspunktverlagerung Variable Verdichtung Verbrennung Abgasreinigung Drei-Wege-Katalysator DeNO x -Katalysator Motormanagement Motorsteuerung Betriebsstrategie und Motormanagement bei Benzin-Direkteinspritzung Dieselmotor Definitionen Historie des Dieselmotors Motortechnische Grundlagen Einleitung Vergleich motorischer Verbrennungsverfahren Die Thermodynamik des Dieselmotors Die dieselmotorische Verbrennung Allgemeines Einspritzung und Gemischbildung Selbstzündung und Zündverzug Verbrennung und Brennverlauf Abgasemissionen Die dieselmotorischen Verbrennungsverfahren Ausführungsformen Vorkammerverfahren Wirbelkammerverfahren Direkte Einspritzung

21 XXII Inhaltsverzeichnis Qualitative Bewertung von Verbrennungsverfahren Simulation der dieselmotorischen Verbrennung Konstruktive und funktionale Merkmale des Dieselmotors Zylinderkopf und Zylinderkurbelgehäuse Einspritzsysteme Aufladung Abgasrückführung Luftmanagement Brennverfahren Downsizing und Downspeeding Abgasnachbehandlung Oxidationskatalysator Dieselpartikelfilter Entstickung Dieselkraftstoffe Regelung Die Zukunft des Dieselmotors Aufladung Hintergrund Aufladeprinzip Konstruktiver Aufbau Kopplung von Motor und Verdichter Regelung Motorkomponenten im unmittelbaren Zusammenhang zur Aufladung Sonstige Regelungssysteme Downsizing und Aufladung: Potenziale, Grenzen, Auswirkungen Methoden in der Entwicklung Ausblick Triebstrang Überblick Einleitung Aufgaben des Getriebes Aufbau und Elemente des Triebstrangs Achsantrieb Differenzialgetriebe Allrad-Verteilergetriebe Gelenkwellen Schwingungssystem Anfahrelemente Kupplungen Hydrodynamische Drehmomentwandler Das Handschaltgetriebe-System Funktion und Aufbau Verzahnung Synchronisierung Weitere Getriebekomponenten Getriebeschaltung Ausführungsbeispiele Automatisierte Schaltgetriebe Stufenautomatgetriebe Funktionsweise Aufbau Baugruppen Betätigung Betriebsverhalten Ausführungsbeispiele Stufenlose Getriebe Funktionsweise

22 Inhaltsverzeichnis XXIII Aufbau Baugruppen Betätigung Betriebsverhalten Ausführungsbeispiele Doppelkupplungsgetriebe Funktionen und Bauteile Radsatzsynthese Hybridantriebe Hybridsysteme Mikrohybrid Mildhybrid und Vollhybrid Verbrauchseinsparung Elektronische Getriebesteuerung Gesamtsystem Steuergerät Bauteile Funktionen Ausblick Allradantriebe, Brems- und Antriebsregelungen Allradantriebs-Konzepte Verwendung von Allradantrieben Kennlinien von Allradantrieben Systematik der Antriebe Systemkomponenten Getriebeabtriebe Systemauswahl Einfluss auf Crashverhalten Geräusch- und Schwingungstechnik Noise-Vibration-Harshness (NVH) Dimensionierung Allradantrieb und Regelsysteme Antriebs- und Bremsregelung Unfallvorbeugende Sicherheit Traktionssysteme Stabilitätssysteme Passive Systeme ASC, ASR Aktive Systeme, DSC, ESP Elektronisches Bremsen Management EBM EBMx für Allradfahrzeuge Weiterentwicklung DSC, ESP mit Fremdkraft-Bremsanlage Bremssysteme für Fahrzeuge mit Hybridantrieb Sensorik Raddrehzahlfühler Fahrdynamiksensorik Abgasanlagen Aufgaben der Abgasanlage Katalysatoren Partikelfilter Canning und Monolith-Lagerung Schalldämpfer Akustische Abstimmung Körperschall Bordenergie-Management Ausgangssituation Der Klauenpolgenerator im Energiebordnetz Leistungs- und Wirkungsgradverhalten

23 XXIV Inhaltsverzeichnis Überspannungsschutz Generator mit Schnittstellenregler Elektrische Speicher im Energiebordnetz Blei-Säure Batterien Traktionsspeicher Energiebordnetze für konventionelle Fahrzeuge Energiebordnetze für Start/Stopp Fahrzeuge Zwei-Batterie-Bordnetze Elektrisches Energiemanagement EEM in konventionellen Fahrzeugen Ruhestrommanagement Fahrbetrieb/Dynamisches Energiemanagement Diagnose und Anzeige Zusatzfunktionen Batteriezustandserkennung/Batteriemanagement Batteriesensor EBS Energiebordnetze für Fahrzeuge mit elektrifiziertem Antriebsstrang Chancen und Risiken des Zweitaktmotors Das Zweitaktverfahren Das verwendete Konzept Die Entwicklungsschwerpunkte Abgasverhalten Geräuschverhalten Kraftstoffverbrauch Mechanische Standfestigkeit Package/Gewicht Kosten Zusammenfassung und Bewertung Konventionelle und alternative Kraftstoffe und Energieträger Marktwirtschaftliche Aspekte Energieversorgungssicherheit Fossile Energiequellen Regenerative Energiequellen Zusammenfassung Kraftstoffsteckbriefe Aufbau Karosseriebauweisen Selbsttragende Karosserie Entwicklungsanforderungen Außenhaut Design Aerodynamik und Aeroakustik Package Karosseriestruktur Unterbau Aufbau Zusammenbau Seitenwand Dach Anbauteile Verbindungstechnik Materialauswahl und Leichtbau Sicken und Verprägungen Karosserieeigenschaften Zusammenbautoleranzen Karosseriesteifigkeiten Aufprallverhalten Ausblick

24 Inhaltsverzeichnis XXV Space-Frame Einleitung AUDI-Space-Frame Das Karosseriekonzept des ASF Der Aufbau der ASF Karosserie A8 (D3) Fortschritte in der ASF Architektur nach sechzehn Jahren Produktionserfahrung Werkstoffe und Fertigungstechnologien Blechteile und Verfahren Strangpressprofile und Verfahren Gussteile und Verfahren Fügeverfahren MIG-Schweißen mit Impulslichtbogen Stanznieten mit Halbhohlniet Vollstanznieten Automatisiertes Direktverschrauben (FDS Flow Drill Screws) Laserstrahl-Schweißen Laserstrahl-MIG-Hybridschweißen Rollfalzen + Kleben Reparaturkonzept Energiebilanz Karosserie Stahlleichtbau-Studien Einleitung Zielsetzung Umsetzung Werkstoffleichtbau Fertigungsleichtbau Innenhochdruckumformung (IHU) Laserschweißen Tailored blanks/tailored tubes Formleichtbau Wirtschaftlichkeit Ergebnis Cabriolet Einführung Rohbau Karosseriesteifigkeit Karosserietilger Betriebsfeste Auslegung von Cabrioletkarosserien Sicherheitsrelevante Auslegung von Cabriolets Aeroakustik Türen Dachsystem Faltbares Festdach (Retractable Hardtop) Stoffverdeck (Softtop) Frontendmodule Bestandteile von Frontendmodulen Entwicklungs- und Fertigungskompetenz für Frontendmodule Innovationen für Frontendmodule Materialien der Karosserie Historischer Rückblick Konzepte und Bauweisen Anforderungen und Auslegungskriterien an die Werkstoffe der Karosserie Typische Karosseriewerkstoffe Stahlwerkstoffe Aluminiumlegierungen Magnesiumlegierungen

25 XXVI Inhaltsverzeichnis Kunststoffe Thermoplaste Duroplaste Sortenreine Beispiele Stahl Seitenrahmen Aluminium Seitentür Magnesium Instrumententafelträger Hardtop als Sandwichkonstruktion Mischbauweisen Mischbau in der Karosserie Mischbau im Innenraum (Cockpit) und Frontendmodule Materialspezifische Aspekte der Fertigungstechnik Tailored products Superplastisches Umformen (SPF) Innenhochdruckumformen (IHU) Folientechnik als Alternative zur Nasslackierung Fügevefahren Oberflächenschutz Nutzen des Oberflächenschutzes Korrosionsschutz Oberflächenschutz Entwicklung und Produktion des Oberflächenschutzes Blechvorbeschichtung Maßnahmen in der Karosseriekonstruktion Maßnahmen in der Produktion Kleben und Dichten Vorbehandlung Elektrotauchlackierung Grund- und Decklackierung Hohlraumkonservierung und Unterbodenschutz Hohlraumkonservierung Unterbodenschutz Transportschutz Ausblick Fahrzeuginnenraum Ergonomie und Komfort Ergonomische Anforderungen an das Gesamtfahrzeug Ergonomische Grundauslegungen Entwicklungsmethoden, Einbindung der Ergonomie in den Produktentstehungsprozess Neue Entwicklungen zur Mensch-Maschine-Interaktion Kommunikationssysteme und Navigation Ziele und Lösungen Rundfunkempfang Analoger Rundfunkempfänger RDS (Radio Data System) TMC Digitaler Rundfunkempfang DAB DRM (Digital Radio Mondiale) Satellitenradio Mobilfunk im Kfz UMTS Handys im Fahrzeug Internet Dienste im Fahrzeug Bakenkommunikation Fahrzeug-Fahrzeug und Fahrzeug Infrastruktur Kommunikation Navigation

26 Inhaltsverzeichnis XXVII Digitale Karte Dynamische Navigation Fahrerinformationssysteme Innenraumbehaglichkeit/Thermischer Komfort Komfortbedürfnisse der Fahrzeuginsassen Funktionen und Aufbau von Klimageräten Funktionen des Klimagerätes Luft fördern Funktionen des Klimagerätes Luft reinigen Funktionen des Klimagerätes Luft temperieren und entfeuchten Funktionen des Klimagerätes Luft verteilen Bauformen von Klimageräten Mehrzonigkeit und Zusatzgeräte Steuerung und Regelung von Klimaanlagen Regelung und Automatisierungsgrade Bedienung Aktuatorik, Sensorik Fahrzeuginnenausstattung Zur Geschichte des Innenraums Anforderungen an Innenraum und Komponenten Optik Olfaktorik Ergonomie Haptik Akustik Sicherheit Thermischer Komfort Baugruppen des Innenraums Cockpit/Tunnelkonsole Sitze Tür-, Seitenverkleidungen Dachhimmel, Säulenverkleidung Gepäckraum/Laderaum Bodenverkleidung, Akustik Entwicklungsablauf Innenraum Lastenheft Berechnung/Digital Mockup Teilekonstruktion Datenkontrollmodelle Prototypen/Testing Serienproduktion/Montage Variantenmanagement Ausblick Wischer- und Wascheranlagen Fahrwerk Einführung Definition des Begriffs Fahrwerk Aufgaben des Fahrwerks Fahrdynamik und Fahrwerkskräfte Querdynamik: Fahrwerkskräfte in Querrichtung Lenken der Räder Querverschiebung des Radaufstandspunktes Stabilisieren des Fahrzeugs auf einer vorgegebenen Bahn Längsdynamik: Fahrwerkskräfte in Fahrzeuglängsrichtung Vertikaldynamik: Fahrwerkskräfte in Fahrzeughochrichtung Basis-Zielkonflikte Ausblick