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采埃孚@双重提升的轻量化底盘设计

2013年04月27日  来源:汽车制动网  作者:未名

创新的材料与设计减轻了零部件重量

轻质材料与轻量化设计的结合成就新的车桥理念

经济型的批量生产

 

通过设计的优化来为乘用车底盘减重的方法多种多样,这其中包括了优化底盘结构、集成零部件功能、应用新材料和改善生产工艺等手段。铝、镁或玻璃钢材料的应用使得踏板、减振器、悬挂和整套车桥的重量变得更轻。

 

虽然底盘的设计对车辆的燃油消耗并不起到决定性的作用,但底盘间接对众多耗油零部件产生着影响,从而为也对降低油耗和二氧化碳排放起到不容忽视的作用。为底盘零部件减重将带来多方面的益处:轻量化的零件不仅直接降低了车辆的油耗和二氧化碳排放,同时减轻的簧下重量也提升车辆的操控性、舒适性和安全性。

 

多种方法减轻零件重量

采埃孚(ZF)底盘技术事业部通过多种方法减轻底盘零部件的重量,这些方法产生的效果最终汇聚于采埃孚(ZF)底盘产品上。其中,采用轻质材料替代原有材料所产生的减重效果非常明显:例如,用铝材代替原有的钢材,大大减轻了控制臂的重量。当然,采埃孚(ZF)并不满足于此,而将整套车桥的轻量化作为目标:相比于传统钢-铝车桥,采埃孚(ZF)轻量化车桥总成的重量减轻了一半。轻量化的车桥由玻璃钢、高强度钢和铝材制成。

 

为保证新材料的使用不影响原有的结构强度,采埃孚(ZF)的工程师将一些杆件改为管柱型设计以增加抗弯强度,而这样的设计又反过来进一步减轻了零部件的重量,使重量与强度达到了更高水平的平衡。这种结构优化的思路已成为轻量化设计的重要手段。

 

为进行功能化集成,多个零件被整合并为一个零件。采埃孚(ZF)已经研发了集成化的接头与支架,其重量显著降低。这种功能化集成有时也需要通过使用其他材料和生产工艺实现:例如使用塑料作为弹簧支座的材料。

 

SMiCA(集成式球铰链板金控制臂)显示了采埃孚(ZF)已经具备了成熟底盘轻量化解决方案,这种新型控制臂无需螺栓连接或者铆钉连接,重量相比传统控制臂也大幅减轻。同时,SMiCA的安装空间更小,给予底盘设计更大的空间和可能性。

 

多种手段的综合效果

轻量化减振器是一个综合运用了多种轻量化手段的产物:它的减振筒由轻质铝材制成;由于设计的原因,减振筒上各个部位的强度需求并不相同:有些部位要求受力较大,而另一些部分则要求尽可能的薄。这样的功能性需求对生产工艺的要求极高,生产中必须采取17道生产工序来制成这特殊要求的筒身。

 

细节之处成就轻量化设计

汽车制造商想尽各种方法来挖掘材料轻量化的潜力。看似小幅减重的零件却意义非凡,因为将它们组合后的轻量化效果则非常可观。通过采用环状纤维增强材质和注塑工艺,采埃孚(ZF)显示了如何在不损失强度的情况下将传统的钢制制动踏板重量减轻50%。环状纤维增强材质也被称为层压材料,它由热塑性塑料材料制成,其力学性能表现优异。在注塑工艺的帮助下,制动踏板的制造变得更加简单,其制造工序少于传统制动踏板。此外,采埃孚(ZF)使用的材料还是可回收再利用的。

 

采埃孚(ZF)塑料制动踏板体现出高科技材料的多种优势,也为降低油耗和生产成本贡献良多。

 

车桥系统的轻量化

采用玻璃纤维加强型塑料制成的带车轮控制横置板簧的乘用车车桥系统显示了采埃孚(ZF)采用轻量化材料研发生产整个车桥系统的能力。相比于传统车桥系统减重12%15%还不足以说明它的优势:不同于复杂的多连杆悬挂,采埃孚(ZF)只用一个零部件——带车轮控制的横置板簧,它承担着车轮导向、弹跳和翻滚阻尼的悬挂功能。带车轮控制的横置板簧车桥系统不仅大大降低了汽车厂安装车桥的难度,更重要的是,减少的零件数量和极轻的玻璃钢弹性材质意味着更轻的重量。采埃孚(ZF)的工程师在研发过程中尝试众多纤维和塑料的组合才成功研制出这款出色的车桥。未来,这一采埃孚(ZF)自主研发的成果将被推广至批量生产以提升车辆行驶的舒适性和经济性。

 

采埃孚(ZF)轻量化的带车轮控制的横置板簧车桥系统(绿色部分)承担着转向和悬挂的功能(弹跳和翻滚阻尼)

 

轻量化悬挂杆件车架模块的重量仅为传统零部件的一半

 

轻量化减振器的铝制减振筒已在数年前投产,使用在宝马M系列运动车型上

 

通过功能集成减轻重量:创新的SMiCA(集成式球铰链板金控制臂)无需连接材料

 

采埃孚(ZF)轻量化设计多次获奖:采埃孚(ZF)乘用车的制动踏板获得由CFK Valley Stade Convention颁发的“2011年零部件创新大奖”

 

塑料制动踏板降低了油耗和制造成本

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