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Karosserie und Fahrwerk
Entscheidende Größen bei Karosserie und Fahrwerk sind Luftwiderstand und Masse. Beide müssen für das Erreichen großer Reichweiten minimal sein.
Praktisch lässt sich geringerer Luftwiderstand am effektivsten durch reduzierte Geschwindigkeiten realisieren. Um gleiche Bedingungen für alle Teilnehmer zu schaffen, schreibt das Reglement des Shell Eco-Marathons eine minimale Durchschnittsgeschwindigkeit von 30 km/h vor. Diese Geschwindigkeit versucht man möglichst punktgenau zu treffen, was durch Steigungen und Gefälle der Rennstrecke eine entsprechende Fahrstrategie verlangt. Diese muss gegebenenfalls bei Wind, der nach jeder Kurve in verschiedenen Winkeln am Fahrzeug angreift, angepasst werden.
Um den Luftwiderstand bei vorgegebener Geschwindigkeit zu minimieren, ergeben sich Forderungen an die Gestalt der Außenhülle:
- geringe projizierte Fläche und
- geringer cw-Wert.
Bei der Minimierung der projizierten Fläche müssen verschiedene Dinge berücksichtigt werden. Einerseits ist es notwendig Fahrer, Fahrwerk und Antriebsstrang innerhalb der Karosserie unterzubringen; andererseits sind die Sicherheitsbestimmungen des Shell Eco-Marathons einzuhalten.
Reglementbedingte Forderungen sind:
- minimales Verhältnis Radstand zu Gesamthöhe
- Überrollbügel zum Schutz des Fahrers
- von der Fahrgastzelle abgetrennter Motorraum
- angemessener Wendekreis für Kurvenfahrten und Überholvorgänge
- für den Fahrer unzugängliche Räder
- ausreichendes Blickfeld vor, seitlich und hinter dem Fahrzeug
Die Form der Karosserie orientiert sich an der Halbtropfenform. Die Stetigkeit der Halbtropfenform hat einen geringen cw-Wert zur Folge. Basierend auf einem Tonmodell wurden maßstäbliche Skizzen zur Überprüfung verschiedener Anforderungen erstellt. Anschließend wurde ein CAD-Modell der Karosserie erstellt. Dieses enthält Fahrwerk und Karosserie entsprechend des Tonmodells.
 Chassis |
 Fahrerposition |
Neben Form und Abmessung ist das Fahrzeuggewicht ein Parameter, der den Verbrauch erheblich beeinflusst. Die geringe Fahrzeugmasse ermöglicht es, die Geschwindigkeit auch an Steigungen nahezu konstant zu halten.
Um das Fahrzeuggewicht zu minimieren, wurde die Karosserie in Faserverbundbauweise gefertigt. Damit lassen sich bei geringem Materialeinsatz hohe Stabilität und komplexe Geometrien verwirklichen.
Für die Karosserie von Sax 1 wurde Epoxidharz (duroplastisches Material) verwendet und es kam ein Nasslaminierverfahren zum Einsatz. Der Faserteil des Verbundmaterials der Karosserie besteht in der obersten Deckschicht aus einem Aramid-Kohlefaser-Hybridgewebe und darunter aus 2 Schichten +-45° Kohlefasergelege. Die verwendete Deckschicht aus einem Carbon-Aramid-Hybridgewebe dient gleichermaßen der Verbesserung der Optik wie der Steigerung der Festigkeit.
 Negativform |
 Negativform |
Im ersten Herstellungsschritt wurde eine Positiv-Form der Karosserie mit horizontaler Trennebene gefertigt. Dazu wurden zwei entsprechend große Quader aus Polystyrolschaum auf einer Koordinatenfräsmaschine entsprechend des CAD-Modells gefräst. Die Oberfläche dieser Freiformkörper wurde in mehreren Arbeitsschritten gespachtelt und geschliffen. Auf diesen Formen basierend wurden Negativwerkzeuge mit einer Wandstärke von 6 mm aus Glasfasergelegen handlaminiert.
Die Herstellung der Carbon-Karosserie erfolgte mittels Handlaminieren in den vorher hergestellten Glasfaser-Negativformen. Beim anschließenden Vakuumpressen wird nach dem Einbringen aller Verstärkungs-und Sandwichelemente die Form mit einer Trennfolie, einem Absaugvlies und einer Vakuumfolie abgedeckt. Mittels einer Vakuumpumpe wird ein Unterdruck erzeugt, welcher bewirkt, dass der äußere Luftdruck wie ein Überdruck wirkt. Dieser presst überschüssiges Epoxidharz aus den Fasern heraus, das durch den Vlies aufgesaugt wird. Der relative Faservolumengehalt wird so erhöht, die Masse gesenkt und die Festigkeit gesteigert.
Die an manchen Teilen der Karosserie sehr hohen geforderten Steifigkeiten werden konstruktiv durch die Sandwichbauweise ermöglicht. Der Sandwichaufbau besteht aus kraftaufnehmenden Decklagen (Carbon-Gelege), die vom Kernwerkstoff (PU-Hartschaum oder Wabenstruktur) auf Abstand gehalten werden. In höchstbelasteten Bereichen, z. B. dem Überrollbügel, wurden zusätzlich unidirektional ausgerichtete Fasern eingesetzt.
Verschiedene Funktionselemente, wie z. B. Befestigungspunkte für den Rahmen, wurden in Form von Metallplatten während der Herstellung in die Karosserie integriert. Fenster, Türen und andere Aussparungen wurden anschließend mechanisch herausgetrennt. Die herausgeschnittenen Formteile wurden auf der Innenseite durch Laminieren verstärkt und als Tiefziehwerkzeuge zum Herstellen der Fensterscheiben aus Plexiglas verwendet. Auf diese Weise folgt die Kontur der Scheiben exakt der Geometrie der Karosserie.
Als Fahrwerk wurde ein modifizierter Rahmen eines Liegedreirades eingesetzt. Die Position des Fahrers wurde mit Hilfe des CAD-Modells so festgelegt, dass Fahrer, Fahrwerk und Antriebsstrang optimal im Fahrzeug untergebracht sind. Die ermittelte Sitzposition weicht deutlich von der ursprünglichen Sitzposition des Liegerades ab. Durch den konsequenten Einsatz des CAD-Modells war ein Prototypenaufbau zur Ermittlung der Fahrerposition und des Zusammenbaukonzeptes nicht notwendig.
| Kennwerte Karosserie und Fahrwerk: | |
| cw-Wert: | 0,2 |
| Masse Karosserie: | 30 kg |
| Masse Fahrwerk: | 14,5 kg |
| projizierte Fläche: | 0,7 m² (geschätzt) |
