汽车轻量化方法

最近汽车轻量化方法20078.8根据有关报告表述，如果车辆减重10%，耗油量将会降低3.8%。同时排出废气的CO、HC、NOX的百分比也将会减少。可以明确的认为车辆轻量化是提高性能不可缺少的技术。以下是现代公司对车辆实施了轻量化的工作方法，提出了减少384公斤重量的方案。根据此结果对实施轻量化，使用什么样的方法，能够达到多大程度的改进进行了分析。在此并通过对实例的介绍，为实施切实有效的轻量化重要方法提出一些建议。前言轻量化的提案方法轻量化提案方法的概要：方法：购入与现代车型同样级别但轻239公斤的竞争车型M车一辆、首先，在实际道路上进行测试。然后，再进行具体的分析、测定重量。调查尺寸、材质、样式。推断强度、性能，将数据进行比较制定轻量化的提案。另外，虽然不是这两辆车的实例，但是最后追加提出在几年之内可能实现的方案。实施日期：2004年Aug.2-Sept.17(从行驶试验到总结为止）试验车的规格主要参数CAR-OCAR-M（长）x（‘宽）x（高）mm4978x1849x14864915x1821x1481（轴距）27992825发动机样式、排气量LDOHC24VV6,3.5DOHC24VV6,3.5Transmission5speedA/T5speedA/T驱动方式FWDFWDTire225/60R16P225/55HR17乘坐人数55门的数量44销售地区面向美国市场←空車重量（実測値）空车重量（测试值）18461607年式（生产年月）20042005CAR-O的尺寸比CAR-M大，重量重239公斤。轴距比CAR-M小，其他方面都基本相同。14001500160017001800190020002100220023007.07.58.08.59.09.510.010.5投影面積m2空車重量　kg此数据是2006年日本制轿车规格的数值。CAR-OO车比平均值重，M车比平均值轻。计算出O车和M车的投影面积进行补正得到200公斤的重量差。CAR-M试验车的重量約200kg差41336048834910471627649277412321381920100200300400500600PowertrainChassisBIWTrimElecCoolant,Oil,FuelOthers装置分類装置重量kgCAR-O:1846kgCAR-M:1607kg表示分解的零部件的合计重量。车身（BIW+Trim）的重量的差是148公斤，底盘的差是39公斤，动力系统的差是32公斤。试验车的系统重量148kg差32kg差39kg差Body系WeightReductionProposalSheetSubSystem：31-327PartsName：ThrottleControlSystem：PReasonwhycategorizedintoM:needTypeApproval,DieChange,DurabilitytestRank:BRecommendedtiming:MProposalDescription変更概要1.IntegrateEngineThrottleCont.intoPowerTrainContModule.（0.20kgreduction）2.MakePedalandAPSinonepieceasCAR-M.（0.96kgreduction）3.ChangetheMotorofThrottlebodyfromBrushlessPermanentTypetoBrushtype.(0.34kgreduction)CAR-MCAR-ODifferenceWeightofPartsstudied1.44kg2.93kg1.49kg合計2.931.44WeightAnalysis重量分析:CAR-OvsCAR-MEngineThrottleCont.Unit0.200.00*(*CAR-MはECCSのUnitにIntegrated)APedal&Accel.PositionSensor1.30**0.34(**CAR-OはWireCableでControl)ThrottleBody1.431.10ThrottleMotor***(0.54)(0.40)***MotorはCAR-O：DC-Brushless、CAR-M:DC-2BrushReductionWeightestimated1.49kg/vehProp.No.044提案书的样本Powertrain,84Chassis,91BIW,110Trim,71Elec,28分系统提案的比例全部提案的384公斤中最多的为车身（BIW+Trim）110+71=181公斤，底盘91公斤、动力系统84公斤。两辆车的重量差的顺序与上述一致。Body系,181単位はkg提案合計383kg(114件)适用于此方案方法的定义对轻量化方案的技巧分类的定义做了如下的尝试。虽然对降低机能和容量使之轻量化的方法存有非议，但是能够满足市场对质量最低限度要求的技术是必要的。轻量化对象方法不恰当的设计削减加工余量对于市场需求过剩的配置削减机能（或者废除）体积的减小可以换用轻量材料铝化镁化高强钢板的采用金属树脂化换用其他的材料能够轻量化变更方式駄肉削減,104容量削減,38Mg化,22樹脂化,23その他の材料置換,24機能削減,48超高張力鋼,20方式変更,30Al化,76对前一张幻灯片所定义的方法进行了分类[削减了27%的加工余量]，[削减配置]（[减少机能]+[减少容量]）占22%，[换用材料]、[变换方法]占51%。这说明轻量化的大约一半左右是通过技术方面较难实现的[换用材料]和[变换方法]以外的手法获得的。分方法提案的比例[削减加工余量]（27%）[削减规格]（22%）「材料置換」、「方式変更」(51%)提案合計384kg単位はkg駄肉削減,52.2Ａｌ化,22.5超高張力鋼,20.0樹脂化,14.5機能削減,1.0BIW轻量化的方案包含消减钢板的厚度，使结构更加合理化，其中[减少加工余量]占的比例最多。其次是使用[铝制材料]、[高强度钢板]。主要的实例如下。Proposalsbytechniques-BIWaboutBIW単位はkg採用前採用後軽量化量Reinf.A(6.0)0(6.0)Reinf.B&thicknesschg.(3.4)0(3.4)Bodywholearea37135120.0DeletionofreinforcementAfromCenterpillarassy.O车的立柱和边框结合部分零件的构成数过多，断面过于复杂。相反M车比较简单。如果全面进行构造简化将可能减少20公斤的重量。组装性、焊接的可靠性也会相对提高。在此虽然只举出中心柱和侧门框断面的例子，但实际上其余的部位也很多。这些虽然是为了设计阶段的设计变更，但是、广义范围的强度分析应该能够达到合理化。Reinf.AActualexamples-BIW単位はkg.1cThewholeareaReinf.BDeletionofreinforcementBandreducingthicknessofsillinner.CAR-OCAR-M軽量化量EngineHood20.08.711.8Fender7.65.54.3TrunkLid14.65.96.42.E/Hood,FenderandT/Lidarereplacedfromsteeltoaluminum.为了维持钢板的强度加厚铝制板的厚度（外板0.7⇒0.8或0.9t）去掉防震材料也是有可能的。像这样如果把离车辆中心较远地方的质量削减，将会提高其运动性能。Actualexamples-BIW採用前採用後軽量化量590MPa材371(361)(10)780-1470MPaclassを採用(361)351203.Applicationofultrahighstrengthsteel在CAR-O上采用590MPa级别的超高强度钢板后，根据测算减少了10kg。作为更高的技术，与上图部分的Tailoredblank和780～1470MPa的Ultrahighstrengthsteel一同使用的话，有可能再减轻10kg重量（Frontrail因为要吸收冲击Energy，所以不采用）。Actualexamples-BIWFig.by日経MECHANICAL･D＆M機能削減,26.9駄肉削減,17.9方式変更,6.619.4用其他材料置换（异种树脂化）在Trim关联的提案中「削减机能」最多。（看得出由于O车是瞄准高档车型，因此有些配置在US市场是多余的）。其次「其它材料置换（变更为异种塑料）」、「削减加工余量」。下面列举主要的实例。各提案方法的比例关于内饰的提案単位はkgCAR-OCAR-M軽量化量Driverseat28.225.23.01.SeatcushionのPan-type化(+frameの合理化)Seatcushion由Spring-type变更为Pan-type。在路况极为不好的路段行驶时将会降低cushion（弹性）性，但在美国市场不会成为问题。Seatadjuster部位的零件与Frame一体化。CAR-OCAR-M軽量化量Passengerseat22.118.23.0Poweradjuster2.402.42.Passengerseat;Pan-type化(+frameの合理化)Poweradjusterの廃止Seatcushion形式与Driverseat同样变更。Passengerseat中配置的Poweradjuster（力量调节装置）考虑到US市场的实际情况，废除。Actualexamples–TrimCAR-O.CAR-M.CAR-OCAR-M軽量化量I/Ppadassy17.011.95.0CAR-OCAR-M軽量化量Rrseatcushion10.05.14.04.I/Ppadassy材質変更とDesign簡略化I/Ppadassy材质变更和Design简略化Urethane（氨酯）发泡层只用在I/P（仪表板）上部，其它部分换成Hardplastic（硬塑料）（PP+talc）。同时变更设计减少零件的数量。3.ShapechangeofRrseatcushion将Seatcushion（座椅靠垫）的Frame（框架）的形状简化，减小Pad（缓冲垫）的体积（Core部（芯部））。要考虑到美国市场的后席乘车率。Actualexamples–TrimCAR-O.CAR-M.Ａｌ化,23.6方式変更,16.4Mg化,16.0機能削減,13.3容量削減,5.7駄肉削減,15.7削减加工余量最多的是「Al化」、其次是「方式变更」接着是「Mg化」。下面列举几个具体例子。各提案方法的比例关于底盘単位はkgO车的DoubleWishbone（双横臂）由于铸铁锻造零件，相当重。变更为一般的McPhersonstruttype（麦弗逊柱式（独立）悬架）。McPhersonStrut即使是在SportySedan（运动型轿车）上也被普遍采用，在市场上也得到了公认。并且把LowerArm（（转向拉杆）下臂）由铁制材料变更为了Al制材料。UPPERARMLOWERARM1.DoubleWishbonetypeからMcPhersonstruttypeへの変更由DoubleWishbonetype变更为McPhersonstruttypeCAR-OCAR-M軽量化量備考FrtsuspType変更48.539.610.0BIW変更も含むLowerArmのAl化15.26.97.6Size補正含む鉄鍛造2.Lowerarmを鉄板+鉄鍛造からAl鍛造に変更Lowerarm由铁板＋铁锻造变更为Al锻造LOWERARMActualexamples–底盘O车的Damper（减振器）/Spring（弹簧）在Body（车身）侧面装有大型的Bracket（托架）因此较重。如果变更Body（车身）的安装点，那么轴的中心会承受Damper（减振器）的反弹力，就可以废除Bracket（托架）。相关的Body（车