Ebase - Schubfeldrahmensystem

Der Sicherheitshybridrahmen bildet eine Fahrzeugstruktur, die aus flächig ausgeprägten Tragstrukturen, schubunterstützenden Knotenbereiche und dazu-gehörige Fügeverbindungen aufgebaut ist.

Die auf die Fahrzeugstruktur wirkenden Hauptlasten werden durch beulsteife und gleichmässig auf Schub beanspruchte Schubwand- und Schubfeldbereiche der gesamten Tragstruktur sowie durch zug- und druckbeanspruchte Bauteile aufgenommen, wodurch sich ein besonders hohes Leichtbaupotenzial ergibt.

Die Hauptbeanspruchungsbereiche des Rahmens bilden Vorbau, Unterbau und Heck sowie dazugehörigen Fügeverbindungen. Der Vorbau und Heck bestehen aus Stoßfänger mit Energieverzehrelement, vorderem Langträger mit integrierter Crashbox, Schub-/ Torsionskasten und Schottwand. Der Unterbau setzt sich zusammen aus den Knotenstrukturen im Bereich A-Säule, den linken und rech-ten Außenlangträgern, der Bodenstruktur und dem Batteriekasten sowie der zugehörigen Batteriekastenaufnahme mit Deckel als integrierte Schub/Torsionsbox.

Der Sicherheitshybridrahmen kann je nach Anwendungsfeld des späteren Fahr-zeugs (als z.B. Personen- oder Nutzfahrzeug) flexibel in Gestalt, Belast-barkeit und Sicherheitseigenschaften dimensioniert werden kann. In synerge-tischer Ergänzung erfüllen Rahmen und Oberbau gemeinsam die statischen und dynamischen Lastanforderungen an die gesamte Fahrzeugstruktur, wobei der Rahmen den dominierenden Anteil der Trag- und Sicherheitsfunktionen über-nimmt.

Vorbau und Heck unterstützen jeweils ein dreistufiges Energieverzehrkonzept im Fall eines Frontcrash. Der Stoßfänger weist die niedrigste Laststufe mit teilelastisch/plastischer Verformungscharakteristik auf. Diese wird bei leichten Auffahrunfällen oder niedrigsten lokalen Lasteinleitungen am Stoß-fänger aktiviert. Bei höheren Crash-Lastniveaus mittlerer Laststufe wird die im vorderen Langträger integrierte Crash-Box aktiviert und kontrolliert plastisch deformiert.
Der sich anschließende hintere Teil des jeweils linken und rechten vorderen Langträgers, der Schub- Torsionskasten sowie der Knoten im Bereich A-Säule nimmt bei höchster Laststufe im Crashfall die plastische Formänderungsener-gie auf, ohne dass der Überlebensraum in der Fahrgastzelle beeinträchtigt wird.

Schubfeldrahmensystem als Weiterentwickung des Space-Frame

Alle Strukturbestandteile und Fügeverbindungen sind so gestaltet sind, dass die von aussen auf den Rahmen wirkenden Beanspruchungen primär durch beulsteife Schubfelder und Schubwandbereiche sowie darauf abgestimmte zug- und drucksteife Strukturen aufgenommen werden.

Durch spezielle Gestaltung der Knotenbereiche und Fügeverbindungen hin-sichtlich der Steifigkeitsverteilung in Längs- und Querrichtung und gezielte Wahl der Formgestaltung der Strukturbestandteile, werden große und be-sonders gleichmäßige Lastumlagerungen in die Schubebene der flächig gestalteten Strukturbauteile erzielt.

Auf Grund dieser sehr gleichmäßig verteilten Schubbeanspruchungen in den Strukturflächen der Strukturbauteile, die überwiegend auf Beulsteifigkeit dimensioniert sind, können die Wandstärken aller Strukturbauteile deutlich reduziert werden und es ergibt sich eine besonders gewichtsreduzierte Fahrzeugstruktur gegenüber herkömmlichen Bauweisen.

Bestimmte tragende Strukturbereiche sind als Knotenstrukturen konzipiert, die eine spezielle Geometrie und Struktursteifigkeitsverteilung aufweisen. Die auf die Knoten wirkenden Lasten unterschiedlicher Wirkrichtungen werden in einer Weise in die beulsteifen Schubfeldbereiche umgelenkt werden und somit das beschriebene Schubfeldkonzept unterstützen.

Die beulsteifen Schubwand- und Schubfeldbereiche können als beulsteife dünnwandige Schalen und/oder Sandwichstrukturen, bestehend aus Metallen oder Kunststoffen sowie auch dünnwandigen Schalen aus faserverstärkten Kunststoffen und Metallen sowie Materialkombinationen dieser Werkstoffe, ausgeführt werden.