Probeklausur_KT_AWT_AI

Karosserietechnik SS 2012
10.07.2012
Matrikelnummer:_____________________________________________________________
Abschlußprüfung Karosserietechnik: SS 2012
Datum: 10.07.2012
Bearbeitungszeit: 90 min, Gesamtumfang: 9 Aufgaben / 8 Seiten
Prüfer:
Zweitprüfer:
Prof. Dr. Strohe
Prof. Zimmer
1) Aufgabe 1 (erreichbare Punktzahl: 5 Punkte)
a) Nennen Sie mindestens 4 wesentliche Anforderungen, welche bei der Entwicklung einer
Karosserie zu berücksichtigen sind. (2 Punkte)
b) Beschreiben Sie stichwortartig den Aufbau einer space – frame Aluminiumkarosserie. Aus
welchen Komponenten wird sie gefertigt? (3 Punkte)
2) Aufgabe 2 (erreichbare Punktzahl: 4 Punkte)
a) Nennen Sie jeweils mindestens 2 Vor- und Nachteile der Frontmotorarchitektur und der
Heckmotorarchitektur in Verbindung mit Einachsantrieb und erläutern Sie kurz. (2 Punkte.)
b) Warum ist die Kombination eines Mittel- oder Heckmotors mit Frontantrieb nicht sinnvoll?
Nennen Sie mindestens 2 Punkte und erläutern Sie diese kurz. (2 Punkte)
3) Aufgabe 3 (erreichbare Punktzahl: 6 Punkte)
a) Erläutern Sie stichwortartig die Einteilung von Bedienfunktionen anhand unterschiedlicher
Prioritätsstufen und nennen Sie die sich hieraus ergebende Anforderung an die
Bedienbarkeit. (4 Punkte)
b) Geben Sie für jede Stufe mindesten ein Beispiel an (2 Pkte).
4) Aufgabe 4 (erreichbare Punktezahl: 9 Punkte)
Auf der folgenden Seite sind die 95% Augenellipsen für das linke und rechte Auge dargestellt.
In Blickrichtung befindet sich ein Hindernis.
a) konstruieren Sie für 90% der linken und 90% der rechten Augenlagen die Sichtverdeckung
durch das Objekt. (6 Pkte)
b) Kennzeichnen Sie eindeutig den Bereich der Sichtverdeckung für 90% der Augenpaare
(d.h. den Bereich, der für 90% der Augenpaare nicht mit beiden Augen einsehbar ist). (3 Pkte)
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Skizze zu Aufgabe 4
Hindernis
95% Augenellipsen
rechts
links
5) Aufgabe 5 (erreichbare Punktezahl 25 Punkte)
Ein Fahrzeug (Gesamtmasse incl. Zuladung m=1000kg) prallt mit 50km/h frontal bei t = 0ms
auf ein festes Hindernis. Der Fahrer (m=80kg) ist mit einem konventionellen Dreipunktgurt
angeschnallt, weitere Rückhaltesysteme existieren nicht.
Die Verzögerungsverläufe für Fahrzeug und Fahrer sind in folgender Abbildung dargestellt.
Ab t = 10ms ist für das Fahrzeug bis zum Stillstand eine konstante Verzögerung von 30g
anzunehmen, für den Fahrer ab t = 30ms eine konstante Verzögerung von 40g.
a [g]
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a) Beschreiben Sie die Ursache für den zeitlichen Versatz zwischen dem Beginn der
Fahrzeugverzögerung und dem Beginn der Insassenverzögerung.
Welche technischen Möglichkeiten gibt es, diesen zeitlichen Versatz zu minimieren?
Beschreiben Sie mindestens 1 Lösungskonzept. (4 Punkte)
b) Nennen Sie mindestens 3 weitere unterschiedliche Maßnahmen aus dem Bereich der
passiven Sicherheit zur Minimierung der Folgen eines Frontalaufpralls für die Insassen und
beschreiben Sie ihre Wirkungsweise stichwortartig. (3 Punkte)
c) Skizzieren Sie qualitativ den Geschwindigkeitsverlauf für das Fahrzeug und den Fahrer
relativ zum Hindernis in untenstehendes Diagramm. (4 Pkte)
d) Berechnen Sie die Relativgeschwindigkeit zwischen Fahrer und Fahrzeug zu Beginn der
Fahrerverzögerung. (6 Pkte.)
e) Berechnen Sie den Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug stillsteht. (4 Punkte)
f) Welche Restgeschwindigkeit hat der Fahrer zu diesem Zeitpunkt noch relativ zum
feststehenden Hindernis? (4 Punkte)
6) Aufgabe 6 (erreichbare Punktzahl 6 Punkte)
Moderne Fahrzeuge besitzen sowohl für den Seitencrash als auch für den Frontalcrash
spezielle Airbagsysteme.
a) Welches der genannten Systeme muss die höheren Anforderungen hinsichtlich
Auslösegeschwindigkeit erfüllen? Begründen Sie Ihre Antwort stichwortartig. (3 Punkte)
b) Die Frontcrash - Airbagsysteme für Fahrer und Beifahrer unterscheiden sich hinsichtlich
ihrer Eigenschaften signifikant. Nennen Sie mindestens 2 Unterschiede und begründen Sie
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stichwortartig. (3 Punkte)
7) Aufgabe 7 (erreichbare Punktzahl 14 Punkte)
Im Bild dargestellt ist die Sitzposition eines Fahrers in einem Sportwagen. Die Maße für Mann
und Frau sind in der Tabelle dokumentiert.
Körpermaß
1
2
3
4
5
6
7
8
5% Frau
400
370
360
80
70
90
250
210
95% Frau
455
440
425
105
80
95
300
265
5% Mann
415
375
370
90
75
92
260
215
95% Mann
480
480
465
115
85
100
320
275
50% Mann
a) Ergänzen Sie die fehlenden Werte in der Tabelle und skizzieren Sie qualitativ die
Häufigkeitsverteilung für die Körpergröße der weiblichen und männlichen Fahrerpopulation
in einem Diagramm. (4 Pkte)
b) Kennzeichnen Sie für jede der Kurve den 5% und 95% Punkt und erläutern Sie die
Bedeutung stichwortartig. (2 Pkte)
4
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c) Kennzeichnen Sie in dem Diagramm den Anteil der Fahrerpopulation, welcher
üblicherweise bei der Ergonomieentwicklung des Fahrerplatzes berücksichtigt wird. (2Pkte)
d) Bei der Auslegung der Fahrersitzverstellung ist die Fahrerpopulation von der 5% Frau bis
zum 95% Mann zu berücksichtigen. Bestimmen Sie den notwendigen horizontalen und
vertikalen Sitzverstellbereich, damit folgende Komfortwinkel für die betrachtete
Fahrerpopulation sichergestellt werden können: (6 Pkte)
Kopfwinkel:
Hüftwinkel:
Kniewinkel:
Fußwinkel:
25°
110°
120°
90°
8) Aufgabe 8 (erreichbare Punktzahl: 14 Punkte)
Die Karosseriesteifigkeit bestimmt die Gesamtfahrzeugeigenschaften in vielfältiger Hinsicht.
Sie untergliedert sich in die zwei Bereiche „statische“ und „dynamische“ Steifigkeiten.
a) Beschreiben Sie stichwortartig die Unterschiede zwischen statischer und dynamischer
Steifigkeit. (4 Punkte)
b) Nennen Sie die beiden typischen ersten Schwingformen einer PKW-Karosserie und
beschreiben Sie beide stichwortartig, ggf. anhand einer Skizze. (3 Punkte)
c) Anhand welcher 2 Lastfälle wird die statische Karosseriesteifigkeit bewertet? Beschreiben
Sie das Vorgehen zur experimentellen Ermittlung. (3 Punkte)
d) Die Eigenfrequenz der ersten Torsion eines Fahrzeuges beträgt 20Hz, die der ersten
Biegung 32Hz. Das Fahrzeug besitzt einen 4-Zylinder 4-Takt Reihenmotor mit einer
Leerlaufdrehzahl von 750 1/min. Es ist die Absenkung der Leerlaudrehzahl auf 600 1/min aus
Verbrauchsgründen geplant. Wie wird sich das Komfortverhalten des Fahrzeuges bei
Einstellen der neuen Leerlaufdrehzahl verändern? Begründen Sie Ihre Aussage mittels
Berechnung. (4 Punkte)
9) Aufgabe 9 (erreichbare Punktzahl: 9 Punkte)
Die Stahl - Schalenbauweise ist nach wie vor das am weitesten verbreitete
Karosseriekonzept.
a) Nennen Sie die einzelnen Schritte des Herstellungsprozesses einer Stahlkarosserie. (3 Pkte)
b) Nennen Sie die 4 im Rahmen der Karosserieherstellung verwendeten Fügeverfahren und
geben Sie jeweils eine zugehörende Fügetechnik an. (4 Punkte)
c) Erläutern Sie stichwortartig die Begriffe „flexibles Walzen“ und „tailored blanks“ und
nennen Sie jeweils mindestens 1 Vorteil der hierdurch herstellbaren Halbzeuge gegenüber
konventionellen Blechen. (2 Punkte)
5