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Konstruieren von Pkw-Karosserien

Grundlagen, Elemente und Baugruppen, Vorschriftenübersicht, Beispiele mit CATIA V4 und V5

AutorJörg Grabner, Richard Nothhaft
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2006
Seitenanzahl328 Seiten
ISBN9783540329558
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis139,99 EUR

Die Faszination, die vom Auto ausgeht, ist und bleibt ungebrochen. Entsprechend interessant ist es, sich vor dem Hintergrund konventioneller Konstruktionstechniken über die virtuelle Produktentwicklung von Pkw-Karosserien an modernen CAD-Arbeitsplätzen informieren zu können. Die Autoren führen in die Grundlagen ein und zeigen anhand von Beispielen und zahlreichen Abbildungen, wie mit dem System CATIA der Rohbau sowie die Ausstattung innen und außen konstruiert werden. Darüber hinaus wird das so genannte 'Package' an Beispielen beschrieben, also das Management und die Harmonisierung der Anforderungen an die Bauräume (z.B. Motor-, Innen- und Kofferraum, Unterflur) sowie die Verwaltung aller Geometriedaten des Gesamtfahrzeugs und die Sicherstellung ihrer Aktualität. In der 3. Auflage wird insbesondere der aktuellen CAD-Anwendung CATIA V5 an ausgewählten Beispielen Rechnung getragen.



Professor Dipl.-Ing. Jörg Grabner

studierte Fahrzeugtechnik mit dem Schwerpunkt der Karosseriekonstruktion in Hamburg. Im Anschluss daran war er in leitender Position in der Entwicklung bei BMW tätig. Professor Grabner wurde 1995 auf den Lehrstuhl für Karosseriekonstruktion an der Fachhochschule München berufen. Er ist als Berater und Senior Consultant in den verschiedensten Bereichen tätig, wobei der Schwerpunkt in der Fahrzeugentwicklung liegt. Seit September 2003 ist er Sprecher des Arbeitskreises der Professoren für Fahrzeugtechnik an Fachhochschulen.

Richard Nothhaft

schloss eine handwerkliche Lehre bei BMW in München ab und studierte anschließend Karosserie- und Fahrzeugtechnik in Kaiserslautern. Der Schwerpunkt seiner beruflichen Laufbahn bei BMW in München liegt in der Karosseriekonstruktion und in der Entwicklung von Gesamtfahrzeugen. Besondere Erfahrungen sammelte er in der Konstruktion mit diversen CA-Tools wie CATIA V4 und V5 sowie im Bereich der Motorradentwicklung und im Prozessmanagement. Neben seiner hauptamtlichen Tätigkeit bei BMW hat Richard Nothhaft seit vielen Jahren einen Lehrauftrag an der Fachhochschule in Ulm zum Thema Karosseriekonstruktion und Gesamtfahrzeug.

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Kapitelübersicht
  1. Geleitwort, Vorwort, Inhaltsverzeichnis und Begriffsdefinitionen
  2. Allgemeine Grundlagen
  3. CAD-Konstruktion: Konstruktion mit CATIA V5
  4. CAD-Konstruktion: Konstruktion mit CATIA V4
  5. Manuelle Konstruktion
  6. Literaturverzeichnis
  7. Sachverzeichnis
Leseprobe
C Manuelle Konstruktion (S. 147-148)

22 Einführung

Als Karosserien bezeichnet man die Aufbauten von Kraftfahrzeugen aller Art. Sie bestehen heute vorwiegend aus Stahlblechpressteilen, die miteinander verschweist, verklebt oder verschraubt werden. In die selbsttragenden Karosserien werden die Trieb- und Fahrwerksteile unter Verwendung kleinerer Hilfsrahmen an verstarkten Stellen befestigt. Fur Kleinserien, Versuchsfahrzeuge oder bestimmte Karosserieeinzelteile werden zunehmend Kunststoffe, vorwiegend glasfaserverstarkte Polyester- oder Epoxidharze benutzt. Bei Karosserien in nicht selbsttragender Bauweise werden die Fahrwerksteile an einem Profil-, Kasten-, Rohr- oder Plattformrahmen aufgehangt, der aus Langs-, Quer- und Diagonalelementen durch Schweisung oder Nietung zusammengesetzt ist. Fur die Formgestaltung von Karosserien sind Gesichtspunkte der Raumausnutzung, der Fertigungstechnik, der Unfallsicherheit, der Aerodynamik und nicht zuletzt Modetendenzen masgebend.

Die zeichnerische Erfassung einer zu entwickelnden Karosserie erfolgt mit Hilfe der darstellenden Geometrie. Samtliche Karosserien werden nach dem gleichen Grundmuster entwickelt. Dieses aufzuzeigen ist Ziel des vorliegenden Buches. Dabei wird der Schwerpunkt auf den PKW-Korper gelegt, weil er besonders komplex ist und als Vorbild fur alle anderen Fahrzeugkorper gelten kann.

22.1 Richtlinien und Vorschriften

Konstruktionsrichtlinien haben im Fahrzeugbau die Aufgabe, den Konstrukteur auf Einzelheiten des spateren Einsatzes des Produktes hinzuweisen, denen er bei seinen Arbeiten Rechnung tragen muss. Als erstes Detail dieser Art sei hier die sogenannte Unterflurfreiheit genannt. Die entsprechende Richtlinie legt eine Mindest-Unterflurfreiheit fest. Als Grundlagen dafur dienen: die gesetzlichen Vorschriften bezuglich einer Mindestbodenfreiheit (Australien: ADR 43/00), Straßenbauvorschriften, die fur die Fahrzeugkonzeption von Belang sind (z.B. Garagenverordnungen und Richtlinien zur Verlegung von Bordsteinen), einschlagige SAE-Richtlinien (SAE J 689).

Um den unterschiedlichen funktionalen, stilistischen und aerodynamischen Anforderungen von Limousine, Coupe und sonstigen Varianten gerecht zu werden, ist unter Berucksichtigung der Kundenakzeptanz eine verminderte Unter- flurfreiheit bei Coupe und Sportvarianten zu tolerieren, die Richtlinie entsprechend den drei Fahrzeugkategorien also gesplittet. Bei Fahrzeugteilen, die auch bei missbrauchlichem Fahreinsatz (z.B. Abfahrt von hohen Bordsteinen, Überfahren von Park- und Trennschwellern) nicht beschadigt werden dürfen, muss in diesem Zusammenhang die Aggregateanordnung im Fahrzeug durch Versuche uberprüft werden.

Als Richtwert kann im Überhangbereich von einer erforderlichen Mindestbodenfreiheit von 240 mm bei Konstruktionslage ausgegangen werden. Ebenfalls durch Versuche uberpruft werden muss die Befahrbarkeit von Rampen fur die Bahn- und Lkw-Verladung der Fahrzeuge. Die Unterflurfreiheit eines Fahrzeugs ist abhangig vom Beladungszustand. Um hier klare Ausgangsgrosen zu bekommen, hat man Messlasten fur die wichtigsten Standebenen definiert.

Messlasten

Messlast 1 ist das Leergewicht, nach DIN 70020, Teil 2, das Gewicht des trockenen Fahrzeugs mit kompletter Ausrüstung fur den normalen Fahrbetrieb, wie vom Hersteller vorgesehen, zuzuglich Kuhlmittel und mindestens 90 % Füllung des Kraftstoffbehalters sowie Feuerlöscher, Unterlegkeile und Standard-Werkzeugsatz, falls vom Fahrzeughersteller serienmasig mitgeliefert. Zusatzlich sind 75 kg Gepack zu berücksichtigen.
Inhaltsverzeichnis
Geleitwort8
Vorwort zur 3. Auflage10
Inhaltsverzeichnis12
Begriffsdefinitionen16
A Allgemeine Grundlagen18
1 Einführung18
2 Quality – Function – Deployment (QFD)19
3 Unterschied zwischen manueller und CAD- Konstruktion20
4 CA-Systeme und deren Einsatz im Karosseriebau21
4.1 Was ist CATIA23
5 Richtlinien und Vorschriften24
6 Konzeptentwicklung/Projekthandhabung26
7 Ergonomie27
7.1 Akzeleration28
7.2 RAMSIS30
8 Styling und Design32
8.1 Modellbezeichnungen34
8.2 Verschiedene Karosserieformen36
9 Karosserieplan und Garagenzeichnung38
10 Beschreibung eines Package39
11 Aufgaben innerhalb der einzelnen Entwicklungsphasen39
11.1 Frühphase40
11.2 Serienentwicklung41
11.3 Weiterentwicklung42
12 Ableitung von Fahrzeug-Hauptabmessungen43
13 Innenraum46
13.1 Fahrersitzposition und Kopffreiheit46
13.2 Komfortstellung im SRP47
13.3 Anordnung der Beine im Fußraum – Pedale48
13.4 Beziehung Ball of Foot/SRP und H3049
13.5 Beziehung H-Punkt zu Lenkradposition49
13.6 Abstand SRP vorn zu SRP hinten mit Kniefreiheitsmaß L4850
13.7 Kopfraum Fahrer50
13.8 Sitzverstellfeld mit SRP-Zuordnung52
14 Unterflur52
15 Motorraum54
16 Gepäckraum und Volumenermittlung nach VDA (DIN70020)55
B CAD-Konstruktion58
Konstruktion mit CATIA V558
17 Grundsätzliches zu CATIA V558
18 Begleittext zu den Anwendungsbeispielen61
18.1 Sketcher Toolbars64
18.2 Standard Toolbars68
19 Beispiele V569
19.1 Einleitung69
19.2 Seitenwand nach Steve Logue69
19.3 Mittelkonsole nach Christoph Kuttner90
19.4 Übungsbeispiel Halter I-Tafel122
19.5 Part Design Toolbars143
19.6 Generative Shape Design Toolbars145
Konstruktion mit CATIA V4149
20 Rohbau149
20.1 Vorderwand-Schnitt149
20.2 Stirnwand mit Heizung150
20.3 Motorträger-Anbindungen (Y-Träger)150
20.4 Bodengruppe/Querträger (Sitzaufnahmen)/ Kofferraumboden151
20.5 Varianten Limousine/Cabrio/Kombi151
20.6 Säulen-A/B/C153
20.7 Gegenüberstellung Spaceframe – Schalenbauweise156
21 Ausstattung157
21.1 Ausstattung innen157
21.2 Ausstattung außen161
C Manuelle Konstruktion164
22 Einführung164
22.1 Richtlinien und Vorschriften164
22.2 Zeichnungsdetails166
22.3 CAD und CAM im Karosseriebau168
22.4 Ergonomische Forderungen169
22.5 Modellvorentwicklung173
22.6 Konzeptentwicklung und Projekthandbuch173
22.7 Styling und Design174
22.8 Tapes und Renderings175
22.9 Konstruktion und Strakverfahren175
22.10 Modelle176
23 Karosserie allgemein177
23.1 Rohkarosserie177
23.2 Karosseriestruktur178
23.3 Karosserierohbau179
24 Vorderwagen181
24.1 Vordere Stoßfänger181
24.2 Scheinwerfer183
24.3 Frontklappe183
24.4 Reifenfreigang185
25 Fahrgastzelle186
25.1 Ausklappung der A-Säule mit Frontscheibe186
25.2 Ermittlung des Scheiben.ansches187
25.3 Darstellung der Wischfelder188
25.4 Stirnwand188
25.5 Säulen allgemein189
25.6 A-Säule189
25.7 B-Säule194
25.8 C-Säule195
25.9 Tür195
25.10 Türscharniersysteme198
25.11 Anforderungen an Türschlösser198
25.12 Fensterhebersysteme199
25.13 Dach allgemein200
26 Hinterwagen201
26.1 Hintere Seitenwand allgemein201
26.2 Reifenfreigang201
26.3 Heckklappe202
26.4 Heckabschlussblech203
26.5 Hintere Stoßfänger204
26.6 Exterieur- Konstruktion allgemein205
27 Innenraum (Interieur)205
27.1 Innenraumgestaltung allgemein205
27.2 Bedienteile206
27.3 Instrumententafel209
27.4 Sicht auf Instrumente und Entspiegelung209
27.5 Türverkleidung210
27.6 Sitze210
27.7 Ein- und Ausstieg213
27.8 Gesetze und Richtlinien214
27.9 Abkürzungen der Nationalitätenkennzeichen (Auswahl)222
28 Abbildungen224
D Literaturverzeichnis338
E Sachverzeichnis340

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