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Karosserie

Die Karosserie (von französisch carrosse für Kutsche) ist der komplette Aufbau eines Kraftfahrzeuges auf einem tragenden Fahrgestell.

Selbsttragende Karosserien sind im Unterschied dazu nicht nur der Aufbau selbst, sondern zugleich das Grundgerüst des Fahrzeugs.

Nicht selbsttragende Karosserie

Im klassischen Sinne setzt sich ein Kraftfahrzeug aus den Komponenten Fahrgestell, Antrieb und Karosserie zusammen. Das Fahrgestell, auch Chassis oder Rahmen genannt, bildet ein Grundgerüst, das den Antrieb, die Karosserie und die Nutzlast trägt und gegen äußere Krafteinwirkungen stabilisiert. Als Rahmen wurden verschiedene Konstruktionsformen genutzt. Die Karosserie, die auf den Rahmen aufgesetzt wird (im Allgemeinen verschraubt), bildet dabei eine Außenhaut zum Schutz der Insassen oder der transportierten Güter.

Ursprünglich hatten Autos meist einen offenen Aufbau, was sich jedoch bald änderte. Der amerikanische Ingenieur und Fachautor H. E. Tarantous beschrieb 1925 den Trend von der offenen zur geschlossenen Karosserie. Er belegte dies mit einer Statistik des größten amerikanischen Karosseriebauers dieser Zeit, Fisher: 1919 stellte Fisher 83.500 offene Karosserien her, 1924 waren es 239.502. Die geschlossenen Karosserien standen 1919 bei 31.318, 1923 überholten sie die offenen Aufbauten und 1924 stellte Fisher 835.477 geschlossene Karosserien her.

Die Fertigung der Karosserien werden mitunter von externen Karosseriebetrieben ausgeführt. Die vom Werk gelieferten Fahrgestelle mit Antrieb wurden dabei nicht selten individuellen Kundenwünschen folgend aufgebaut. Die Entwicklung dahingehend vollzog sich bereits in den 1920er Jahren. Mit der Verbreitung der Automobile wurde das äußere Erscheinungsbild der Fahrzeuge immer wichtiger. Auf Blech- und Holzbearbeitung spezialisierte Betriebe fertigten Karosserien individuell nach Händler- und Kundenwunsch an. Die Karosserie wurde zum Unterscheidungskriterium im Straßenverkehr, zum Zeichen für den persönlichen Stil und Geldbeutel des „Herrenfahrers“. Die ersten amerikanischen Wagen kamen Ende 1923 auf den deutschen Markt und veränderten die Sicht auf Automobile nachhaltig. Man sah es nicht nur als Gebrauchsgegenstand, sondern als Schmuckstück. Die Modelle von „Buick, Cadillac, Willys Knight, Studebaker usw., diese nach hinten breit ausladenden Wagen, Wälzer, diese Lokomotiven“ galten zwar mitunter als unbequem und unzuverlässig, aber sie beeindruckten vom Karosseriebau her die deutschen Automobil- und Karosseriefabrikanten. Der Berliner Autojournalist Hanns Steiner stellte 1924 fest: „Der alte, langweilige, serienhafte Aufbau, den jede Chassisfabrik noch 1918 benutzte, war nicht mehr verkäuflich. Leben, Farbe, Bewegung kam in die Karosserien. Formen mussten wechseln. Unser Stadtbild lebte, freudige Farbflecke liefen durch das Grau. Bis zum Grotesken steigerte es sich.

Zu Beginn der 1950er Jahre wurde die klassische Bauweise im PKW-Bau weitgehend von der selbsttragenden Karosserie verdrängt. Bei LKW ist die Rahmenbauweise dagegen bis heute üblich. Auch in Kleinserie hergestellte Fahrzeuge, vor allem im Motorsportbereich, haben oft keine selbsttragende Karosserie, sondern meist einen Gitterrohrrahmen. Für den Aufbau wird zunehmend Aluminium oder Kunststoff (dann oft GFK/CFK) verwendet.

 

 

Selbsttragende Karosserie

Wenn Fahrgestell und Aufbau eines Kraftfahrzeugs zu einer Einheit zusammengefasst sind, spricht man von einer selbsttragenden Karosserie, auch Schalenbauweise oder Monocoque genannt. Bei dieser Konstruktionsart sind Beplankungen, Verstärkungen, Aufnahmebleche und Profile mit unterschiedlichen Fügetechniken (Kleben, Punktschweißen, Laserschweißen, Löten) unlösbar miteinander verbunden. Allein diese Struktur übernimmt die tragende Funktion. Es gibt keine Trennung zwischen rein auf Biegung/Torsion oder Schub belasteten Bauteilen und Teilen, die der Abdichtung/Beplankung dienen (wie z. B. bei Leiter- oder Gitterrahmen). Alle Teile wirken statisch als Schalen und nehmen in ihrer Gesamtheit die eingeleiteten Kräfte auf. Gelegentlich werden an den Achsen Hilfsrahmen (Fahrschemel) verwendet.

Die Steifheit, die normalerweise der Rahmen gewährleistet, wird hierbei durch die kompakte Blechhaut und hohle Blechquerschnitte mit möglichst großem Querschnitt und somit Widerstandsmoment erreicht (z. B. Schweller). Sicken erhöhen die Steifigkeit und die Eigenschwingungsfrequenz, um Resonanz und damit ein Dröhnen zu verhindern. Die Befestigungspunkte für die Anbauteile, wie Türen, Kotflügel, Klappen und Scharniere sind fest in die Karosserie integriert, beispielsweise in Form von Gewindeplatten und Schweißmuttern. Eine hohe Steifigkeit ist wichtig, um elastische Verformungen an den Fugen zu den Anbauteilen gering zu halten und Knarrgeräusche im Fahrbetrieb zu vermeiden. Geringe Spaltmaße sind deshalb nur bei sehr steifen Karosserien möglich. Ferner hat die Steifigkeit Einfluss auf das Fahrverhalten, gerade auf schlechten Straßen oder in Extremsituationen. Um Schwingungsanregungen durch Motor und Fahrwerk zu widerstehen, muss die Eigenfrequenz der Karosserie entsprechend abgestimmt werden. In der Karosseriekonstruktion unterscheidet man zwischen der statischen Steifigkeit (Nm pro Winkeleinheit) und der dynamischen Steifigkeit (Hz). Letztere liegt bei Fahrzeugen der oberen Mittelklasse (Stufenhecklimousinen wie Ford Mondeo oder Passat B6) zwischen 35 und 47 Hz. Bei selbsttragenden Cabrioletkarosserien werden Verstärkungen im Unterboden und an den Schwellern eingebaut (Diagonalstreben etc.). Versteifungen am Unterboden ergeben ein oben offenes Profil (U-Querschnitt), während eine Limousine einem Rechteckquerschnitt entspricht (geschlossenes Profil) und so bei geringerer Masse zugleich steifer und fester sein kann. Kombis haben wegen der fehlenden Rückwand (hinter den Rücksitzen), die den Wagenkasten diagonal versteift, also als Schubwandträger wirkt, ohne Gegenmaßnahmen eine geringere Steifigkeit als Limousinen des gleichen Typs. Frühe Beispiele für Fahrzeuge mit selbsttragender Karosserie sind der Adams-Farwell Model 8A von 1906 und der Lancia Lambda von 1922. Der Citroën 11CV (1934) und der deutsche Opel Olympia (1935) waren die ersten Serienwagen mit selbsttragender Ganzstahlkarosserie, die erste selbsttragende Karosserie aus glasfaserverstärktem Kunstharz hatte 1956 der Berkeley Sports SA 322. Weithin bekannt wurde der Lotus Elite von 1957.

Zu den ersten Bussen mit selbsttragendem Aufbau zählen der Kässbohrer Setra (daher der Name) S 8 von 1951 und der HS 160 von Henschel & Sohn 1955. Selbsttragende Buskarosserien haben ein Fachwerkskelett aus stählernen Rechteckrohren.

Die Vorteile der selbsttragenden Karosserie sind ein geringeres Gewicht durch Wegfall des Rahmens, höhere Aufprallsicherheit und bessere Raumausnutzung. Möglich wurde der Großserienbau selbsttragender Karosserien durch Fortschritte in der Blechverarbeitung (Tiefziehen, aber besonders Punktschweißen). Bis zum Beginn der 1950er Jahre setzte sie sich im PKW-Bau durch. Omnibusse werden sowohl in Rahmen- als auch Schalenbauweise gebaut. Bei Lkw hat sich die selbsttragende Karosserie bis heute wegen fehlender Modularität und unzureichender Steifigkeit für den Lastaufbau nicht etablieren können.

Im Vergleich zur Rahmenbauweise weist die selbsttragende Karosserie auch einige erhebliche Nachteile auf. Während sich auf einen Rahmen verschiedene Karosserievarianten ohne großen Aufwand montieren lassen, ist diese Möglichkeit bei selbsttragenden Karosserien eingeschränkt. Die Variantenvielfalt der Karosserien ist deshalb in den 1950er Jahren im Vergleich zur Vorkriegszeit stark zurückgegangen. Ein anderes Problem des selbsttragenden Aufbaus ist dessen aufgrund der zahlreichen Hohlräume erhöhte Rostanfälligkeit, die relativ schnell zur unvermeidlichen Verschrottung des gesamten Fahrzeugs führt, wenn bestimmte Karosserieteile verrostet sind. So entschied sich der Luxuswagenhersteller Rolls-Royce bei Einführung des Silver Cloud 1955 entgegen dem Trend für die Rahmenbauweise, um den Ruf der langen Haltbarkeit der Fahrzeuge nicht einzubüßen. Ein weiteres Argument für die Rahmenbauweise war die Vermeidung von Dröhneffekten, wie sie bei selbsttragenden Karosserien mehr oder weniger stark ausgeprägt auftreten können. Auch in der DDR wurde bei den Wartburg-Pkws und dem Barkas-Kleintransporter die Rahmenbauweise beibehalten. Neben der Variantenvielfalt möglicher Aufbauten ergab sich daraus der Vorteil, dass verschlissene Fahrzeuge relativ einfach instand gesetzt werden konnten.

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