“轻功”的十个流派

全铝车身复兴轻量化

被评为上世纪最美汽车的300SL,原型车为奔驰为战后重返赛道于1952年特别打造的W194,采用净重只有50Kg的钢制管式车架,车身蒙皮分别以铝和薄钢人手打造,以三角框架的几何式组合实现极高的刚性和抗扭曲效果。实际上,正是因为管式车架将门槛提高了许多,鸥翼门这种形式才得以诞生。这种极致的轻量化设计哲学在其最新型号――编号R231的SL身上也得到了充分体现。作为奔驰首次尝试全铝车身的量产品,顶棚覆板是更轻的镁合金,A柱则集成高强度钢加强结构以保障安全。为将减重进行到极致,R231的生产工艺也针对轻量化目标对不同功能部件进行了精密优化,比如某个部件是用冷硬铸造还是真空压铸?是制成挤压成型铝制构件还是制成不同厚度铝制车身面板?这些问题在R231的设计和生产中都进行了明确的定义。成果表明,R231的全铝车身比传统钢制车身轻了110Ka。

碳纤维威瘾

以总重999kg的Sesto EIemento为技术里程碑,以Aventador为实践,兰博基尼所表现出的对轻量化的追求已达到了狂热的地步,其对碳纤维加强塑料这种昂贵的新材料的追捧和依赖也堪称登峰造极。前者的马力重量比达到0.57 hp/kg,0-100km/h加速只消2 5秒,连兰博基尼的内部人员都认为它永远不可能上路(不符合道路法规)。其实,Sesto Elemento这个名字就表明了其特殊的“内涵”,翻译过来就是“第六元素”的意思,因为碳正是元素周期表中排第六的元素。兰博基尼对碳纤维不计成本的应用也带来了另一个问题:造价高达280万美元,因此兰博基尼也计划限量生产20部,而且几乎肯定只能在赛道上驾驶。

高强度钢板复活轻量FR传奇

丰田宣布GT-86车身重量仅有不到300kg,而一般车辆的白车身重350-400kg,GT-86的整车重量也仅为1200kg。在GT-86身上,高强度钢板所占的比例不仅提高到了近6成,发动机盖及车门面板也改为了铝材。丰田与斯巴鲁联手新设计了截面为梯形、专供GT-86(当然也包括BRZ)用的钢制加强件,将其厚度加大到2.3mm,比常规厚度增加了0.7mm,在支撑加强件的两端托架上更使用了高频淬火钢材,进一步提升其耐受性。对侧栏和B柱附近的车架,使用了980MPa级高强度钢板。从两侧B柱附近跨车顶的梁架也使用了1500MPa级、厚0.7mm的超高强度钢板。

丰田将已有的洋麻技术应用到汽车内饰方面,开发出更轻的车门饰板和座席背板的基板。通过在PP(聚丙烯)原料中配合使用,可提高PP与洋麻纤维的亲和性的添加剂,增强PP与红麻间的连接强度,使重量比原有产品减轻了20%。这些内饰基板已配备在2012年1月上市的新款雷克萨斯GS上。

自建碳纤维工厂

宝马汽车公司目前已成为全球汽车产业中最大铝金属采购商,宝马5系和7系车型分别含有230和300Kq铝金属。宝马采购部负责人赫尔伯特・蒂埃斯指出,下一个在汽车轻量化中扮演重要角色的材料将是碳质纤维。此外,宝马集团投入了1亿美元用于修建碳纤维工厂,这是首家由汽车制造商修建的碳纤维工厂。碳纤维材料比钢材的价格贵20倍,而宝马需要这种材料来减轻它的电动车的重量,平衡电池的重量。

轻质材料齐上阵

在北美车展上新鲜的2013款ATS,全新轻量化设计使之成为同级产品中最轻的车型之一,整备质量不到1542公斤,铝质发动机缸盖、镁质发动机支架、轻质化天然纤维车门内饰板的应用大大减轻了总重量,五连杆式***后悬挂采用轻量化、高强度钢材和高效设计组合,通过加强载重管理和优化设计,成功减重的同时也实现了减振消噪。通用声称其以“打造同级中最轻盈的车型”为ATS的设计核心,在车辆研发过程中对重量的评估几乎精确到了克,成果是ATS的高速公路百公里油耗约为7.8升。

新工艺减重降成本

本田将通过诸如把汽车外侧板直接焊连车架等措施,减少螺钉和加固材料,从而达到轻量化的目的,而非遵照寻常将组装面板和车架。由于减少了配件,新工艺将至少能有助于本田降低制造成本。本田已经开始将该工艺应用于N Box小型车系列,使之减重10%的同时有效降低了生产成本。

以敏捷、驾驶乐趣和卓越燃油经济性为设计目标,CR―Z的车架以轻量化和高刚性为特点,采用高强度钢材和其他轻质材料,并将车身面板厚度、跨车身区域形状和铰接点进行了优化,在门槛和底盘横梁等关键位置分别采用了780MPa和980MPa的高强度钢材。

结构优化各处“偷轻”

“SKYACTIV”创驰蓝天技术是马自达旗下新一代汽车技术品牌,其中轻量化设计底盘和车身系统SKYACTIV―Body,重量减轻8%、强度提升30%。其主要改进在于,在底盘和车身的主要横纵向梁架上尽可能采取直线结构,同时优化各联接部位的力学结构设计,以提高车架整体的结构强度,更好地吸收和传导碰撞所造成冲击力。在生产工艺上,通过优化熔接工艺、提高高强度钢板的比重以实现轻量化。通过优化结构设计,新开发的前车支架和多链路后悬挂,减重幅度达14%。

座椅轻量化

大型零部件供应商江森自控已同英国一家弹簧制造商建立合作伙伴关系,双方正在对其所发明出的一款小型螺旋弹簧进行评估。该新型螺旋弹簧的高度仅有10毫米,不仅能提高座椅的舒适性,还可以使座椅的重量减轻20%以上,进而减轻整个车身的平均重量。

巧克力中获灵感减重内外饰

MuCell技术实际上是一种微孔发泡工艺,据说是从气泡巧克力中获得灵感,在塑料零部件的制造过程中充入气泡实现减重,主要应用于汽车内外饰件减重和缩短零部件开发周期。这种工艺十分适台用于减重和减少树脂使用,且能提升尺寸稳定性。在零部件开发中,如果将MuCell入现有的项目和工具,可减重6―8%,而项目早期引入可减重12%。MuCell还可为单个零部件减少约454g树脂的使用,缩短15%的生产周期,将所需的锁模力吨位降低45%,从而节省了生产成本,减少了对模具的磨损。综合所有这些方面,能为福特每辆车节省约3美元的成本。MuCell目前被用来生产Escape和在欧洲推出的Kuga的仪表板上的基板固定架和拨顶装置。

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