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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) 1 Karosserietechnik SS 2012 10.07.2012 Matrikelnummer:_____________________________________________________________ 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] 2 Karosserietechnik SS 2012 10.07.2012 Matrikelnummer:_____________________________________________________________ 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 3 Karosserietechnik SS 2012 10.07.2012 Matrikelnummer:_____________________________________________________________ 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 Karosserietechnik SS 2012 10.07.2012 Matrikelnummer:_____________________________________________________________ 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
