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About this book

Diese Neuauflage des Handbuches Kraftfahrzeugtechnik ist der Nachfolger des in den letzten Jahrzehnten so bekannten Taschenbuches der Professoren Heinrich Buschmann und Paul Koeßler. Dessen Erstausgabe erschien im Jahre 1940. Professor Koeßler gab im Jahre 1973 die achte und damit letzte Auflage heraus. Nü;ht wenige Fahrzeugingenieure benutzen noch heute die in diesem Buch dargestellten Grundlagen für Ihre Arbeit. Wir haben es als besondere Herausforderung empfunden. an der vollständigen Neufassung dieses für Lehre, Forschung und Praxis wichtigen Werkes als Herausgeber und Autoren mitwirken zu können. Das neue Buch beschreibt in umfassender Weise die faszinierende Welt des Automobils und seiner Entwick­ lung. Mehr als 40 namhafte Persönlichkeiten der Automobil- und Zulieferindustrie sind als Mitautoren beteiligt. Damit ist dieses Handbuch auch ein Zeitdokument, welches den heutigen hohen Stand und die rasante Weiterentwicklung des Kraftfahrzeuges beschreibt. Ausgehend von den Bedürfnissen nach Mobilität werden die Anforderungen und die daraus folgenden Zielkonflikte definiert. aus denen sich in Verbindung mit den physikalisch-technischen Grundlagen die Rahmenbedingungen für modeme Fahrzeuge ergeben. Für den Ingenieur gilt es, möglichst nahe an das technisch-wirtschaftlich Machbare heranzukommen und das Sinnvolle zu realisieren. Das Design ist ein ganz wesentliches Element für Kundengewinnung, Kaufentscheid und Kundenakzeptanz und wird deshalb ausführlich behandelt. Das Kapitel Fahrzeugkonzepte und Package zeigt auf, dass es, je nach konkreten Schwerpunktsetzungen, zu einer großen Vielfalt unterschiedlicher Gesamtkonzepte und Varianten kommt. Ergänzend wird auf spezielle Aspekte und Konsequenzen alternativer Antriebskonzepte wie Elektronan­ trieb, Brennstoffzelle, Hybridantrieb oder Gasturbine eingegangen.

Table of Contents

Frontmatter

1. Mobilität

Zusammenfassung
Wie Bewegung eine Voraussetzung des Lebens ist, wird ihr Gegenteil, Bewegungslosigkeit, Starre, mit Leblosigkeit, ja mit Tod, gleichgesetzt. Die Materie selbst ist ein unaufhörlicher Wechsel in Bewegung. So sagt Galilei: „Nichts ist älter in der Natur als Bewegung.“ Und Pascal sagt in seinen Pensées: „Zu unserer Natur gehört die Bewegung; vollkommene Ruhe ist der Tod.“ Nicht umsonst zählt Gefängnis seit jeher zu den besonders harten Strafen für Mensch und Tier. Das bedeutet nämlich nicht nur kein „Aus dem Haus gehen, Fahren, Fliegen,...“, sondern auch starken Verlust an Informationsaufnahme und damit Mangel an Erkenntnis-Gewinn und Erkenntnis-Weitergabe.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

2. Anforderungen, Zielkonflikte

Zusammenfassung
Das Automobil wird seit mehr als einhundert Jahren als Transportmittel für Menschen, Tiere und Güter eingesetzt. Obwohl es für den größten Anteil der Fahrzeuge in seinen Grundzügen gleich geblieben ist — vier Räder, Otto- oder Dieselmotor als Antrieb, Getriebe als Drehmomentwandler — hat es doch gewaltige Veränderungen erfahren. Diese wurden geprägt durch den technischen Fortschritt, das weltweite Angebot, die Notwendigkeit, den Mobilitätsbedarf zu befriedigen, den internationalen Wettbewerb, die Aktivitäten der Gesetzgeber weltweit und die Tatsache, dass das Produkt Automobil an Kunden verkauft werden muss. Besonders die letzte Forderung bedeutet, dass die Wünsche der Kunden sehr stark in den Produktentstehungsprozess eingehen und berücksichtigt werden müssen. Die Anforderungen an das Automobil selbst sind voller Widersprüche, die aber immer wieder gesamtheitlich gelöst werden konnten. Bild 2.1-1 [l] zeigt sehr deutlich die Zielkonflikte:
  • Hohe Fahrzeugsicherheit
  • Komfort und Wohlbefinden
  • höchste Qualität (kein Liegenbleiben, große Werterhaltung, hohe Anmutungsqualität)
  • niedrige Abgasemission
  • niedrige Außengeräuschwerte
  • große Recyclingfähigkeit
  • ausreichende Fahrleistungen und großes Transportvolumen
  • niedrige Kosten, Nutzung und Reparatur Integration in ein Gesamtverkehrssystem.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

3.  Fahrzeugphysik

Zusammenfassung
Die Fahrzeugphysik stellt die Vernetzung von physikalisch-technischenAufgaben an den Fahrzeugentwickler dar.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

4. Formen und neue Konzepte

Zusammenfassung
Der sprachliche Ursprung des Wortes Design stammt aus dem lateinischen (designare = bezeichnen, angeben, bestimmen. ernennen. (ab-) zeichnen, (nachbilden), im romanischen und angelsächsischen Sprachgebrauch ist der Begriff heute für nahezu jede gestaltende Handlung in Gebrauch (zum Beispiel Hair Design = Frisör, Light Design = Beleuchtung, Fashion Design = Mode, Software Design = Entwicklung von Computerprogrammen, etc). Das Oxford English Dictionary erwähnt für den Begriff „Design“: Sketch or plan for a future product, und für den Begriff „Industrial Design“: The art of making designs for objects which are to be produced by machine. In jedem Fall ist zu beachten, dass Design im englischen Sprachgebrauch wesentlich weiter gefasst ist und in der Bedeutung die gesamte (auch rein technische) Entwicklung einschließen kann, während der Begriff im deutschen Sprachraum immer eine gestalterisch-kreative Komponente impliziert. Die genaue Definition von Design fällt schwer, und entsprechend schwierig ist es, das Jobprofil eines Designers zu umreißen. Allein in der Automobilindustrie kann die Aufgabe eines so genannten Designers von einer rein ästhetischen oder künstlerischen Tätigkeit bis hin zur wissenschaftlichen Arbeit variieren.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

5. Antriebe

Zusammenfassung
In diesem Abschnitt werden die Antriebe beschrieben, die sich im ersten Jahrhundert des Gebrauchs von Kraftfahrzeugen durchgesetzt und behauptet haben: die Hubkolben-Verbrennungsmotoren mit einem Drehzahl-/Drehmomentwandler und Anfahr-/Schaltkupplung.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

6. Aufbau

Zusammenfassung
In der Anfangszeit des Automobils wurde die Karosserie — dem Beispiel des Kutschenbaus folgend — auf einem Rahmengestell befestigt. Diese Bauweise findet man heute nur noch bei Lastkraftwagen und Off-Road-Fahrzeugen. Im Bereich der Personenwagen hat sich die selbsttragende Karosserie durchgesetzt — eine hochkomplexe Bauweise, die vielen Anforderungen gerecht werden muss. Sie reichen von konsequentem Leichtbau über wirksamen Insassenschutz bis hin zu attraktivetn Aussehen. Ein Weiteres kommt hinzu: Da alle Bauteile eines Fahrzeuges an der Karosserie befestigt werden müssen, ist sie der wichtigste Aggregatetrager.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

7. Fahrwerk

Zusammenfassung
Automobile sind Fahrzeuge, deren Bewegung auf einer vorgegebenen Oberfläche, in der Regel einer Fahrbahn in einem Straßennetz, vom Fahrer in Längs- und Querrichtung sowie um die Hochachse (Gierachse) innerhalb vom Straßenverlauf oder von den physikalisch vorgegebenen Grenzen, frei bestimmt werden kann. Hierbei sind Quer- und Gierbewegung eng mit einander gekoppelt.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

8. Elektrik/Elektronik

Zusammenfassung
Lichttechnische Einrichtungen an der Fahrzeugaußenseite müssen zugelassen sein. Die entsprechenden Regelungen bestehen aus Anbau- und Betriebsvorschriften. Zunehmend werden nationale Regelungen durch internationale ersetzt. Die weltweite Anwendung gliedert sich in
  • ECE-Anwendungen (für Rechts- und Linksverkehr)
  • Länder, die im wesentlichen ECE-Regelungen anwenden. aber diese Regelungen noch nicht voll (z.B. Japan) oder nur teilweise übernommen haben (z.B. China, Australien). Die Richtlinie E76/756/EWG [1] regelt den Anbau.
  • SAE-Anwendungen. sie gelten für USA und mit Modifikationen in Kanada [2].
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

9. Werkstoffe und Fertigungsverfahren

Zusammenfassung
Die Werkstoffe und Technologien, die in den Automobilen zum Einsatz kommen, spiegeln den jeweils vorhandenen Stand der Technik wider. Das für die gegebenen Anforderungen bestgeeignete Material bzw. Fertigungsverfahren kommt zum Einsatz. Somit ist ein Exkurs in die Werkstoffe der frühen Automobile zugleich ein Blick zurück in die Werkstofftechnik der damaligen Zeit.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

10. Produktentstehungsprozess

Zusammenfassung
Ein Automobilunternehmen, das zukünftig wettbewerbsfähig sein will, muss sicherstellen, dass es auf allen Märkten präsent ist. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Anforderungen der Märkte genau analysiert und diese mit Produkten, die den jeweiligen Kundenwünschen entsprechen, beliefert werden. Um möglichst nicht am tatsächlichen Kundenwunsch vorbeizuzielen, sollte sich das Bestreben jeder Entwicklungsabteilung darauf richten, die Entwicklungszeiten zu verkürzen. Der traditionelle Entwicklungsprozess zeichnet sich dadurch aus, dass alle Entwicklungsschritte seriell ausgeführt werden, und es somit zu einer entsprechend langen Entwicklungszeit von fünf Jahren und mehr kommt. Großes Potential zur Verkürzung bietet stattdessen der simultane Prozessablauf — Simultaneous Engineering. Simultan heißt, dass alle Einzelschritte in der Vor- und Serienentwicklung zum frühestmöglichen Zeitpunkt begonnen und soweit wie möglich parallel — also simultan — ausgeführt werden (Bild 10.1-1).
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

11. Automobil und Verkehr — Wie kann es weitergehen?

Zusammenfassung
„Verkehr dient der Gesellschaft — Verkehr ist kein Selbstzweck, sondern ergibt sich aus dem zielgerichteten Handeln des Menschen“. So beginnt das Memorandum Verkehr, das der Verein Deutscher Ingenieure im Jahre 1993 verabschiedet hat [1] und weiterentwickelt. Es ist davon auszugehen, dass diese Aussage (in Kap. 1 näher erläutert) auch in Zukunft Bestand haben wird. Da weiterhin alles darauf hindeutet, dass die Weltbevölkerung und deren Aktivitäten — wenn auch regional unterschiedlich — weiter zunehmen werden, muss das Thema Verkehr mit all seinen Implikationen auf Dauer als vorrangig angesehen und von allen Verantwortungsträgern auch mit hoher Priorität behandelt werden.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

12. Ausblick — Wo geht es hin?

Zusammenfassung
„Re-Invent the Car!“ Immer wieder werden Fahrzeugentwickler aufgefordert, alte Entwicklungslinien. ja Vorurteile aufzugeben und ganz neue Wege zu beschreiten. Eine Begründung hierfür ist das „Festhalten“ am alten Hubkolbenmotor. dass so manchem Beobachter als Innovationsfeindlichkeit erscheint.
Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert

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