Was ist und woraus besteht eine Karosserie?

Ein Auto besteht aus vielen Elementen, die harmonisch zusammenarbeiten. Als wichtigste gelten Motor, Fahrwerk und Getriebe. Allerdings sind sie alle auf einem Trägersystem fixiert, was ihr Zusammenspiel gewährleistet. Das Trägersystem kann durch verschiedene Optionen dargestellt werden, am beliebtesten ist jedoch die Karosserie. Dies ist ein wichtiges Strukturelement, das die Befestigung der Fahrzeugkomponenten, die Unterbringung von Passagieren und Ladung in der Kabine gewährleistet und auch alle Belastungen während der Bewegung wahrnimmt.

Zweck und Anforderungen

Wenn der Motor das Herz des Autos genannt wird, dann ist die Karosserie dessen Hülle oder Karosserie. Wie dem auch sei, die Karosserie ist das teuerste Element des Autos. Sein Hauptzweck besteht darin, Passagiere und interne Komponenten vor Umwelteinflüssen zu schützen, Sitze und andere Elemente unterzubringen.

Als wichtiges Strukturelement unterliegt die Karosserie bestimmten Anforderungen, darunter:

• Korrosionsbeständigkeit und Haltbarkeit;
• relativ geringe Masse;
• erforderliche Steifigkeit;
• optimale Form, um die Reparatur und Wartung aller Fahrzeugkomponenten sowie das bequeme Laden von Gepäck zu gewährleisten;
• Bereitstellung des notwendigen Komforts für Passagiere und Fahrer;
• Gewährleistung eines gewissen Maßes an passiver Sicherheit bei einer Kollision;
• Einhaltung moderner Standards und Trends im Design.

Körperlayout

Der tragende Teil des Autos kann aus einem Rahmen und einer Karosserie, nur einer Karosserie, bestehen oder kombiniert sein. Der Körper, der die Funktionen des Trägers ausführt, wird als Träger bezeichnet. Dieser Typ kommt bei modernen Autos am häufigsten vor.

Außerdem kann der Körper in drei Volumina hergestellt werden:

• einbändig;
• zweibändig;
• dreibändig.

Ein Volumen besteht aus einer einteiligen Karosserie, die Motorraum, Fahrgastraum und Gepäckraum vereint. Dieses Layout entspricht Personenkraftwagen (Busse, Kleinbusse) und Nutzfahrzeugen.

Zweibändig hat zwei Raumzonen. Fahrgastraum, kombiniert mit Kofferraum und Motorraum. Dieses Layout umfasst Fließheck, Kombi und Crossover.

Dreiteilig besteht aus drei Fächern: Fahrgastraum, Motorraum und Gepäckraum. Dies ist ein klassisches Layout, das zu Limousinen passt.

Verschiedene Layouts sind in der Abbildung unten zu sehen und können in unserem Artikel über Körpertypen genauer nachgelesen werden.

Gerät

Trotz der Vielfalt der Grundrisse weist die Karosserie gemeinsame Elemente auf. Sie sind in der folgenden Abbildung dargestellt und umfassen:

1. Vordere und hintere Holme. Es handelt sich um rechteckige Träger, die für strukturelle Steifigkeit und Vibrationsdämpfung sorgen.
2. Frontschild. Trennt den Motorraum vom Fahrgastraum.
3. Vordere Gepäckträger. Sie sorgen außerdem für Steifigkeit und sichern das Dach.
4. Das Dach.
5. Hinterer Ständer.
6. Heckflügel.
7. Gepäckplatte.
8. Mittelstand. Bietet Karosseriesteifigkeit, hergestellt aus langlebigem Stahlblech.
9. Schwellenwerte.
10. Der Mitteltunnel, in dem sich verschiedene Elemente befinden (Auspuffrohr, Propellerwelle usw.). Es erhöht auch die Steifigkeit.
11. Basis oder Boden.
12. Over-Wheel-Nische.

Das Design kann je nach Karosserietyp (Limousine, Kombi, Kleinbus usw.) unterschiedlich sein. Besonderes Augenmerk wird bei der Konstruktion auf tragende Elemente wie Holme und Gestelle gelegt.

Härte

Unter Steifigkeit versteht man die Eigenschaft einer Fahrzeugkarosserie, dynamischen und statischen Belastungen im Betrieb standzuhalten. Es wirkt sich direkt auf die Kontrollierbarkeit aus.

Je höher die Steifigkeit, desto besser ist das Fahrverhalten des Autos.

Die Steifigkeit hängt vom Karosserietyp, der Gesamtgeometrie, der Anzahl der Türen, der Fahrzeuggröße und den Fenstern ab. Auch die Montage und Position der Front- und Heckscheiben spielen eine wichtige Rolle. Sie können die Steifigkeit um 20–40 % erhöhen. Zur Erhöhung der Steifigkeit werden verschiedene Abstandshalter-Verstärker verbaut.

Am stabilsten sind Schrägheckmodelle, Coupés und Limousinen. In der Regel handelt es sich um eine dreibändige Anordnung, die über zusätzliche Trennwände zwischen Gepäckraum und Motor verfügt. Kombi-, Pkw- und Kleinbuskarosserien weisen eine unzureichende Steifigkeit auf.

Es gibt zwei Steifigkeitsparameter: Biegung und Torsion. Bei der Torsion wird der Widerstand bei Druck an gegenüberliegenden Punkten relativ zu seiner Längsachse überprüft, beispielsweise bei diagonaler Aufhängung. Wie bereits erwähnt, verfügen moderne Autos über eine einteilige tragende Karosserie. Bei solchen Konstruktionen wird die Steifigkeit hauptsächlich durch Holme, Quer- und Längsträger gewährleistet.

Materialien zur Herstellung und deren Dicke

Die Festigkeit und Steifigkeit der Struktur kann durch die Dicke des Stahls erhöht werden, dies wirkt sich jedoch auf die Masse aus. Der Körper muss leicht und stark zugleich sein. Dies wird durch die Verwendung von kohlenstoffarmem Stahlblech erreicht. Einzelteile werden durch Stanzen hergestellt. Anschließend werden die Teile durch Punktschweißen fest miteinander verbunden.

Die Hauptdicke des Stahls beträgt 0,8–2 mm. Für den Rahmen wird 2-4 mm dicker Stahl verwendet. Die wichtigsten Teile wie Holme und Streben bestehen aus Stahl, meist legiert, 4–8 mm dick, bei schweren Fahrzeugen 5–12 mm.

Der Vorteil von kohlenstoffarmem Stahl besteht darin, dass er sich gut formen lässt. Sie können ein Teil mit jeder beliebigen Form und Geometrie herstellen. Der Nachteil ist die geringe Korrosionsbeständigkeit. Um die Korrosionsbeständigkeit zu erhöhen, werden Stahlbleche verzinkt oder mit Kupfer versetzt. Der Lack schützt zudem vor Korrosion.

Die unwichtigsten Teile, die nicht die Hauptlast tragen, bestehen aus Kunststoffen oder Aluminiumlegierungen. Dies reduziert das Gewicht und die Kosten der Struktur. Die Abbildung zeigt die Materialien und deren Festigkeit je nach Verwendungszweck.

Aluminiumgehäuse

Moderne Designer suchen ständig nach Möglichkeiten, das Gewicht zu reduzieren, ohne an Steifigkeit und Festigkeit einzubüßen. Einer der vielversprechenden Werkstoffe ist Aluminium. Die Masse der Aluminiumteile in europäischen Autos betrug im Jahr 2005 130 kg.

Aluminiumschaummaterial wird mittlerweile aktiv eingesetzt. Dabei handelt es sich um ein sehr leichtes und gleichzeitig steifes Material, das bei einem Aufprall Stöße gut absorbiert. Die Schaumstruktur sorgt für eine hohe Hitzebeständigkeit und Schalldämmung. Der Nachteil dieses Materials sind seine hohen Kosten, die etwa 20 % teurer sind als herkömmliche Gegenstücke. Weit verbreitete Aluminiumlegierungen betreffen „Audi“ und „Mercedes“. Durch solche Legierungen konnte beispielsweise die Masse der Karosserie des Audi A8 deutlich reduziert werden. Es sind nur 810 kg.

Neben Aluminium kommen auch Kunststoffe in Betracht. Zum Beispiel die innovative Fibropur-Legierung, die fast so hart ist wie Stahlbleche.

Die Karosserie ist eines der wichtigsten Strukturbauteile eines jeden Autos. Masse, Fahrverhalten und Sicherheit des Fahrzeugs hängen maßgeblich davon ab. Die Qualität und Dicke der Materialien beeinflusst die Haltbarkeit und Korrosionsbeständigkeit. Moderne Automobilhersteller verwenden zunehmend Kohlefaser oder Aluminium, um das Gewicht der Struktur zu reduzieren. Entscheidend ist, dass die Karosserie im Falle einer Kollision größtmögliche Sicherheit für Passagiere und Fahrer bieten kann.