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人与车科技展亮点：减重三法宝

2013-11-22 14:39 3236 1 原作者: neishi

简介

在日本汽车技术会主办的“人与车科技展2011”（图1）上，各公司的轻量化技术争奇斗艳。改变材料、形状和加工方法的方案层出不穷。在EV/HEV的开发中，除了乘用车之外，商用车也成了重点。除此之外，各公司还披露了旨 ...

在日本汽车技术会主办的“人与车科技展2011”（图1）上，各公司的轻量化技术争奇斗艳。改变材料、形状和加工方法的方案层出不穷。在EV/HEV的开发中，除了乘用车之外，商用车也成了重点。除此之外，各公司还披露了旨在进一步提高内燃机构和变速箱效率的措施。

图1：会场情况。与往年一样，在横滨市的“太平洋横滨会展中心”举办

改变材料和形状减轻重量
把车顶从玻璃改为树脂减重40％，改变螺旋弹簧的形状减重15％，缩小Al（铝）的厚度减重40％。
随着汽车厂商向车辆轻量化迈进，在“人与车科技展2011”上，各汽车部件厂商都展示了能够大幅减轻重量的部件和技术。各公司通过改变①材料、②形状、③加工方法这三个方面，减轻了部件重量。提出了改用树脂和泡沫等材料，在维持刚性的同时削减多余厚度，通过改进模具和思考新接合法节省现有部件的技术。
丰田自动织机利用①变更材料，把车顶从玻璃改换为透明树脂，大幅减轻了重量。该公司展示了丰田“普锐斯α”配备的PC（聚碳酸酯）全景天窗（图2）。普锐斯α也可以选配玻璃车顶，但PC车顶与玻璃车顶相比，重量仅为12kg，大约轻40％。未来，该公司的目标是把耐久性要求高于车顶的侧车窗也改换成树脂。

图2：丰田自动织机的树脂车顶

（a）面向丰田HEV“普锐斯α”。比玻璃车顶轻大约40％。（b）车顶由透明PC（聚碳酸酯）与掺入黑色颜料的PC两层叠加而成。
为了使树脂具备汽车需要的耐久性，该公司开发出新型硅树脂类涂层剂，在PC涂抹了几μm厚。丙烯类涂层剂虽然也十分常用，但“硅树脂类更易于提高耐久性”（丰田自动织机）。耐久性达到了10年。车顶由透明PC和掺入黑色颜料的PC两层组成。为了提高刚性，与普锐斯α的玻璃车顶相比，曲率半径有所缩小。与玻璃车顶的曲率半径约为1万mm相比，PC车顶为7000mm左右。

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引用 neishi 2012-10-24 19:47

旨在把比树脂更轻的泡沫应用于车辆的材料也在开发之中。旭化成化学开发出了难燃的改性PPE（聚苯醚）发泡珠粒“Sunforce”（图3）。利用发泡珠粒成形得到的泡沫比树脂轻，在隔热材料料和缓冲材料中使用广泛。开发品在全球率先达到了“UL94标准V-0”。UL94是树脂材料燃烧性试验中表示阻燃程度的安全标准，V-0为最高等级。该标准由“美国安全检测实验室公司（Underwriters Laboratories）（Underwriters Laboratories）”制定。适用于EV和HEV的电池用隔热罩、仪表板和门板的基材、车身底板的心材等。

图3：旭化成化学开发的阻燃发泡珠粒

由发泡珠粒成形得到的泡沫比树脂轻，具有隔热性。有望作为EV和HEV的电池隔热罩等部分的材料。
作为②中改变形状减轻重量的尝试，日本发条开发出了沿轴方向周期性改变簧丝直径，使重量比现有产品减轻15％的螺旋弹簧（图4）。螺旋弹簧只要端部扎实、圈数够多，压缩力可以近似认为是施加在中心轴上。但在最近，由于端部、圈数都有所减少，因此，施加压缩力的轴偏离了线圈的中心。轴偏离后，轴与簧丝的距离就会出现差异。近的地方施加的应力大，远的地方施加的应力小。假设簧丝的直径固定，那么在远的地方，施加的应力不会达到材料的极限，厚度多余。因此，日本发条对簧丝的直径进行了调整。直径从原有产品的固定为15.8mm，调整到了最细位置12.0mm，最粗位置16.4mm。重量为3.07kg的弹簧减轻到了2.60kg。

图4：日本发条的螺旋弹簧

簧丝直径沿轴方向周期性改变。图中左侧粗、右侧细。这样可以比原有产品减轻15％。
深井制作所开发出了把铝合金薄板压花加工成正六角形的蜂窝状，在维持刚性的同时，使板厚减少30％的技术（图5）。得到了2010年9月上市的铃木“雨燕”（四驱车）隔热板的采用。该公司还通过展示对高强度钢板和树脂实施了压花加工的薄板，对高技术能够应用于各种材料进行了宣传。

图5：深井制作所的压花加工技术

（a）对铝合金薄板实施蜂窝状的压花加工，可以在维持刚性的同时，使板厚减少30％。（b）也有树脂制品。