Принципиальная задачка современных автоконцернов — понижение массы автомобиля. Дюралевые кузова уже достигнули уровня массового производства, хотя пока лишь на дорогих моделях (Ауди, Ягуар). Освоены и многие детали шасси из алюминия заместо стали, также более легкие составляющие. Но борьба с весом автомобиля длится и даже выходит на новый уровень в связи с ужесточением требований по экономичности и экологичности.
Алюминий в этой борьбе, естественно, занимает пока ведущее место. Конкретно «пока», потому что имеются и поболее симпатичные материалы с высочайшими механическими свойствами, но еще больше легкие. Освоением их в массовом производстве как раз и занимаются ведущие автомобилестроительные компании и производители компонент.
Неувязка понижения веса осложняется к тому же тем, что авто в силу беспристрастных обстоятельств становятся все более сложными и, соответственно, более томными. Новые легкие конструкционные материалы призваны восполнить по весу, в том числе, и новые узлы, и системы активной и пассивной безопасности, понижение уровня токсичности, также неизменное увеличение уровня комфорта.
Folkswagen Golf 1,6 Diesel 1988 года весил 920 кг. Гольф, стоящий на производстве в текущее время — 1320 кг. Но в этом нет ничего необычного. За последние 20 с излишним лет авто вообщем стали существенно тяжелее, невзирая на все более обширное применение алюминия, легких сплавов и пластмасс. Все новые и новые упомянутые выше системы находят применение в следующих моделях (в сопоставлении с прошлыми). К примеру, тот же самый Гольф 1988 года не имел в серийном выполнении ряда принципиальных узлов и компонент, таких как усилитель руля, кондюк, подушки безопасности, фильтр для улавливания жестких частиц при сгорании горючего. Это, естественно, предназначает повышение веса автомобиля.
Все же, эксплуатационные свойства автомобилей повсевременно улучшаются, потому что движки становятся более действенными, кузова более аэ- родимамичными, коробки совершенствуются, понижается сопротивление качению шин.
Если современный Гольф удалось бы сделать в весе старенького (менее одной тонны), его средний расход горючего сократился бы приблизительно на 1,2 л/100 км.
Понижение массы автомобиля — дело не только лишь сложное, да и драгоценное, потому что связано с необходимостью внедрения новых, более легких, но довольно крепких материалов, которые обычно стоят дороже.
Реальное понижение веса может дать только «тотальный» поиск более легких заменителей практически для всех конструкционных материалов.
Заместо использования стекловолокна для усиления синтетических материалов отделки интерьера можно прибегнуть к натуральному волокнистому материалу, к примеру, к конопле либо к древесным отходам. Это может дать сравнимо маленькую экономию в весе (порядка 7 %), зато такие материалы имеют преимущество в процессе утилизации автомобиля.
Анализ указывает, что новые модели нередко все-же удается сделать легче собственных предшественников. К примеру, масса последнего Форд Fiesta на 25 кг меньше модели предшествующего поколения. Peugeot 508 2,0 HDi весит на 70 кг меньше заменяемой им модели 407 2,0 HDi, хотя и превосходит последнюю по габаритам.
Для автомобилей более дорогих и соответственно более обремененных различным оборудованием, понижение веса за счет легких материалов еще важнее. На модели Ауди А8 уже в 1994 году была использована так именуемая пространственная дюралевая рама (Aluminium Space Frame — ASF).
Компания Ягуар пошла еще далее: модель XJ 1999 года (7-ое поколение) чуть не вся изготовлена из алюминия (в сотрудничестве с канадским производителем алюминия — компанией Alcan).
На данный момент, более 10 лет спустя, Ягуар выпускает уже третью «полностью алюминиевую» модель в «большой» серии (купе и автомобиль с откидным верхом ХК). Эта разработка будет отчасти употребляться и в последующем Range Rover.
Есть примеры использования алюминия не настолько конструктивно. К примеру, в автомобилях Бмв 7-ой серии и Ауди А6 из алюминия делаются только отдельные большие детали, в то время как все другие остаются железными.
Для электромобилей и гибридов неувязка понижения веса является еще больше животрепещущей, потому что это связано с может быть допустимым весом батареи, от которой зависит припас хода.
А именно, кузов нового электромобиля Бмв i3 в значимой степени выполнен из углепластика. Это отдало возможность прирастить вес батареи на 250-350 кг. Практически кузов делается из синтетического материала, усиленного углево- локном. По терминологии Бмв новый материал назван CFRP — Carbon Fibre Reinforced Plastic.
Кузов из такового материала на 50 % легче железного и на 30 % легче дюралевого. Структурные элементы из нового материала могут просто комбинироваться с дюралевыми кузовными панелями либо металлизироваться.
До сего времени углеволокно применялось для легких спортивных моделей и для очень дорогих автомобилей. Причина ординарна. Процесс производства кузовных и иных моделей из углепластика либо с содержанием углепластика занимает много времени, а поэтому и дорог.
Но годы работы с этим материалом позволяют улучшать технологию производства деталей из него в направлении сокращения производственного времени. Это дает возможность организовать уже серийный выпуск и соответственно понизить стоимость.
Все это касалось в главном кузовных панелей, и тут уже практически все способности понижения веса исчерпаны. Очередь за компонентами и некими деталями шасси.
Компания ZF разработала заднюю подвеску для автомобилей малого класса, где упругим элементом является поперечная однолистовая рессора из синтетического материала, но не усиленная углеволокном. Рессора именуется Transverse Composite Leaf Spring и делает также функцию направляющего аппарата подвески. Такая подвеска может быть использована и для электромобилей.
Как понятно, широчайшее распространение получила подвеска типа Мак Ферсон, состоящая из 1-го блока, куда заходит и пружинная рессора, и амортизатор, и довольно массивные связующие и фиксирующие элементы. Вот их-то и стремятся облегчить.
Поначалу заместо стали применяли алюминий (на сравнимо дорогих моделях). На данный момент делаются пробы использовать композитные материалы, в том числе углеволокно. При всем этом экономия веса выходит достаточно значимой.
Так, стойка Мак Ферсон в сборе из углеволокна (для деталей, где это может быть) весит в 2 раза меньше, чем подобная стойка с применением алюминия.
В качестве усиливающих материалов используются не только лишь углепластики, да и стекловолокно, также композиция из этих материалов.