汽车轻量化设计.ppt

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1、汽車輕量化設計1123【拆解】日產【拆解】日產March：採用輕量化低成本設計，徹底減少加工程序及部件數量：採用輕量化低成本設計，徹底減少加工程序及部件數量地板省去減振材料地板省去減振材料新款March為了提高燃效，徹底實現了車身的輕量化。為此，大量使用了通過在車架上設置凹型壓邊筋（凹痕）來確保剛性的方法。另一方面則減少了原來採用的可有效減輕重量的方法使用高張力鋼板。其原因是，考慮到要在新興市場國家生產，採用了只使用可在當地採購到的440MPa級高張力鋼板的設計方針。並在此限制條件下推進了構造的合理化，使車身重量比老款March減輕了7。因考慮到在新興市場國家生產，還盡量減少了部件的加工程序（

2、圖A）。March的另一大特點是，通過改進地板形狀，省去MeltingSheet等減振材料，實現了輕量化。由此為車身減重1520kg左右作出了貢獻。為了使地板更加平坦，鋪設了發泡樹脂材料，但沒有使用減振材料，為了防止樹脂材料直接與地板面接觸而發出吱吱的摩擦聲，作出了在發泡材料表面貼上聚氯乙烯膠帶等極為細緻的改進（圖B）。圖A：前端車架的引擎支架部分採用了可在3道沖壓程序以內完成的簡單形狀。圖B：地板鋪設的發泡樹脂材料的背面黏貼了聚氯乙烯膠帶用來防止發泡樹脂材料與地板面直接接觸而發出摩擦聲。【拆解】日產【拆解】日產March：採用輕量化低成本設計，徹底減少加工程序及部件數量：採用輕量化低成本設計

3、，徹底減少加工程序及部件數量內飾部件構造方面引人關注的是，改變了儀錶板橫樑（CCB）的構造。CCB原來採用彎曲形狀，新款March則將其改成了筆直的形狀。這是因為日產認為，彎曲的形狀很難獲得穩定的尺寸精度，不適合在新興市場國家生產。以往的CCB之所以彎曲，是為了避免與空調單元相互干擾，而此次通過縮小空調單元的尺寸，實現了CCB的筆直形狀。該模組的組裝由康奈可負責。而且，原來的CCB使用支架來安裝部件，而新款March是直接在橫樑上打螺絲孔來安裝空調的，從而減少了部件數量（圖C）。圖C：在儀錶板橫樑上安裝空調單元的方法在橫樑上直接打螺絲孔來安裝空調。【拆解】日產【拆解】日產March：採用輕量化

4、低成本設計，徹底減少加工程序及部件數量：採用輕量化低成本設計，徹底減少加工程序及部件數量門飾板方面，一般通過焊接、黏合或螺絲等方式安裝的側面碰撞用衝擊吸收材料與地圖袋（PocketCover）僅靠樹脂扣的嵌合來安裝，既削減了組裝加工費，又提高了回收性。衝擊吸收材料大多使用發泡樹脂塊，而新款March通過採用聚丙烯射出成形品降低了成本（圖D）。（記者：林達彥）圖D：門飾板的新組裝方法側面碰撞用衝擊吸收材料與地圖袋的安裝只靠樹脂扣的嵌合。【新車報導】奧迪【新車報導】奧迪A6：採用鋁鋼混合車身，：採用鋁鋼混合車身，4輪驅動機構煥然一新輪驅動機構煥然一新圖2：鋁合金與鋼板相混合的車身除了前引擎蓋及車門

5、等蓋狀部件，前部的支柱塔部分等也採用了鋁材料。車柱使用了通過熱成形來提高強度的鋼板。【新車報導】奧迪【新車報導】奧迪A6：採用鋁鋼混合車身，：採用鋁鋼混合車身，4輪驅動機構煥然一新輪驅動機構煥然一新對提高燃效作出貢獻的技術首先是輕量化技術。新款A6的車身採用鋁（Al）合金與高張力鋼板的混合構造，車身的20以上由鋁合金構成。由此將車身重量減輕了30kg。採用鋁材料的部分是，引擎艙內的支柱塔部分、前後保險桿加固材料、車門、前引擎蓋及後行李廂蓋等（圖2）。支柱塔部分採用了鑄件，保險桿加固材料及懸吊橫向連接桿使用了擠壓材料。儘管原車型也採用了鋁製車身，但只限于車門及引擎蓋等蓋狀部分。新款車還改進了加工

6、技術。焊接車門及後行李廂蓋的外板與內板時採用了二極體雷射焊接技術。與原來的固體雷射YAG（釔鋁石榴石）雷射相比，二極體雷射的波長較短，焊接鋁材料時的吸收率是固體雷射的近3倍，因此可減少能耗。而且提高了處理速度。製造車門時，使用12台這種新型雷射焊接機，只需75秒即可完成50處接縫焊接。鋼板也實現了輕量化。尤其引人注目的是增加了熱成形技術的採用，通過將鋼板加熱至1000以上，採用水冷式模具進行沖壓成形，來提高鋼板強度。新款A6在引擎艙間隔牆的加固材料、前柱、中柱、側欄及中央通道等多種部件中均使用了熱成形件。向個性化發展的新型黏合劑（一）：汽車及電氣電子設備領域對黏合劑的關注度提高向個性化發展的新

7、型黏合劑（一）：汽車及電氣電子設備領域對黏合劑的關注度提高向個性化發展的新型黏合劑（一）：汽車及電氣電子設備領域對黏合劑的關注度提高向個性化發展的新型黏合劑（一）：汽車及電氣電子設備領域對黏合劑的關注度提高將車身及骨架的材料換成比重輕於鋼的材料，在保持車身及骨架的剛性的情況下將構成材料減薄。這些是很多汽車廠商為汽車輕量化而做的典型探索。而在具體實現時，黏合劑發揮了重要作用。比如，2009年3月上市的寶馬新款轎車7系，為實現輕量化在車頂使用了鋁合金。在背後起到支撐作用的是美國陶氏化學公司（TheDawChemical）製造的雙組份聚氨酯黏合劑BETAMATE。由於7系採用的是鋼製骨架，因此將車頂

8、改為鋁合金時，就必須將鋼與鋁合金接合起來。而接合使用的就是BETAMATE。實際上，據稱該BETAMATE是訂製的新型標準品。據陶氏化學日本公司介紹，新型BETAMATE抗剪強度的溫度依賴性比以往產品有所減弱（見圖）。估計寶馬是為了防止骨架和車頂的結合剛性隨季節發生極端變化而採用新型BETAMATE的。此外，從車身輕量化的觀點出發，以歐美汽車廠商為中心正在推進使用膠結點焊法(SpotWeldBonding)。這種方法是車身及骨架的材料與以往一樣採用鋼板，而其接合則並用點焊和黏合手段。因黏合為面接合可提高剛性，所以可減薄鋼板從而實現輕量化。黏合劑通常使用環氧類黏合劑。據陶氏化學日本介紹，與僅用點

9、焊手段時的4000個焊點相比，並用黏合手段時車身扭曲剛性提高了約40。據稱這時黏合劑以大約20mm的寬度沿接合部塗佈。而且，即使將點焊減至2000個焊點，並用黏合手段的話，扭曲剛性也可提高3637。【新車報導】大發工業【新車報導】大發工業Mirae:S：實現：實現30km/L和和80萬日元售價，選擇最佳成本效益比萬日元售價，選擇最佳成本效益比圖4：連接車身左右後端的梁筆直地穿過車身骨架，通過盡量減少高張力鋼的使用減輕了重量輕量化的詳情如下：調整車身骨架減輕了30kg，內裝部件減輕了20kg，CVT等減輕了15kg，整車裝配變更減輕了10kg，共減輕了75kg。由於為提高燃效而追加的部件增加了1

10、5kg，兩相抵銷，車身重量共減輕60kg。車身骨架方面，將原來彎曲的構成部件改成了直的（圖4）。同時將高張力鋼的使用率降低了15。從整車裝配來看，長度為微型汽車的上限3395mm，軸距為2455mm，比Mira的2490mm稍短。【新車報導】大發工業【新車報導】大發工業Mirae:S：實現：實現30km/L和和80萬日元售價，選擇最佳成本效益比萬日元售價，選擇最佳成本效益比圖5：利用輸出軸減速的3軸CVT採用鋁合金行星齒輪架CVT為大發很早就開始使用的輸入減速（InputReduction）式（圖5）。通過在輸入端設置行星齒輪機構降低了轉速，並通過使其反向旋轉減少了1個軸。因車身重量減輕，行駛

11、阻力減小，在輸出扭矩要求降低的情況下，降低了減速比，並減小了施加給CVT滑輪的壓力。而且，還將行星齒輪機構的行星齒輪架材料改成了鋁合金。【東京車展】東麗將展出採用【東京車展】東麗將展出採用CFRP實現輕量化的實現輕量化的EV概念車概念車東麗使用碳纖維強化樹脂（CFRP）大幅減重的電動汽車（EV）概念車TEEWAVEAR1的實車，在該公司內部展會東麗尖端材料2011（2011年9月1415日，東京國際論壇）上公開。該公司曾在展會之前發佈了概念車的概要TEEWAVEAR1將以熱硬化樹脂為母材的CFRTS（CarbonFiberReinforcedThermosets）和以熱可塑性樹脂為母材的CFR

12、TP（CarbonFiberReinforcedThermoplastics）分別用於不同部位和用途。比如，乘員空間的單體構造由CFRTS製造。由於可將複雜形狀一體成形，因此單體構造的部件數量只需三個即可，為用鋼板製造時的1/20。部件間用黏合劑接合。部件的黏接，應用了飛機部件等上使用的技術。而檢修口蓋板（AccessPanel:覆蓋在前窗安裝根部的板狀外觀部件）及車頂則是用CFRTP沖壓成型。另外，東麗還在會場上展示了該單體構造及檢修孔蓋板的實物單體構造檢修口蓋板東麗開發出電動汽車概念車，通過東麗開發出電動汽車概念車，通過CFRP單體構造大幅減重單體構造大幅減重東麗開發出電動汽車概念車，通過

13、東麗開發出電動汽車概念車，通過CFRP單體構造大幅減重單體構造大幅減重【人與車科技展】東麗公佈汽車用【人與車科技展】東麗公佈汽車用CFRP戰略，使用熱可塑性樹戰略，使用熱可塑性樹脂是考慮大批量生產的結果脂是考慮大批量生產的結果CFRTP沖壓品CFRTP射出成形品CFRP包括母材採用熱可塑性樹脂的產品（CFRTP），以及採用熱硬化性樹脂的產品（CFRTS）。目前，飛機及一般產業等領域使用的CFRP大部分是母材採用熱硬化性環氧樹脂的CFRTS。CFRTS的缺點是生產週期較長。東麗以模型內放置碳纖維基材並在樹脂浸漬後使其硬化的RTM法（ResinTransferMolding）為基礎，與日產汽車等共

14、同開發出了CFRTS高速成形法高週期一體成形技術。將原來長達23小時的生產週期縮短至10分鐘，並實際試製出了車門內板及底盤前地板成形品圖2：TEEWAVEAR1的設計思想單體構造和能量吸收部件採用強度和剛性較高的CFRTS。機械特性要求不高的部件採用在材料成本和成形時間上具有優勢的CFRTP。單體構造以可在多種車型上共用為前提。在汽車設計領域掀起一場革命在汽車設計領域掀起一場革命東麗設計出大量採用東麗設計出大量採用CFRP的的EV概念車概念車大量採用大量採用CFRP實現輕量化實現輕量化當地的德國企業也毫不示弱。德國寶馬首次公開了PHEV概念車i8概念車。計劃作為2011年2月成立的新一代車輛子

15、品牌BMWi系列，計劃2013年底投放市場（該公司）。i8概念車前部配備馬達，後部配備引擎和馬達組成的混合動力系統。在收納馬達和鋰離子充電電池等的鋁底盤DriveModule上，組合了碳纖維強化樹脂（CFRP）材質的駕駛艙LifeModule。通過採用輕量CFRP，抵銷了採用馬達和鋰離子充電電池所增加的重量，有助於延長行駛距離和提高機動性能。CFRP雖然擁有重量輕、強度高的特性，但製造成本極高。為解決該課題，寶馬與德國西格里集團（SGLGroup）設立了合資公司美國西格里汽車碳纖維有限公司（SGLAutomotiveCarbonFibers）。在美國華盛頓州摩西萊克（MosesLake）共計投

16、資約1億美元，建設了碳纖維生產工廠，已于2011年9月2日舉行了開業慶典。該工廠擁有兩條每年可生產1500噸CFRP的生產線，建立了每年可供應3000噸產品的體制。歐洲強化廢氣排放規定，電動汽車逐漸興起（中）歐洲強化廢氣排放規定，電動汽車逐漸興起（中）豐田的豐田的PHEV將量產，售價降至將量產，售價降至400萬日元以下萬日元以下雖然削減了鋰離子充電電池的配備量，但充電一次仍可作為電動汽車（EV）行駛23.4km，與限量銷售時相同。為維持EV的行駛距離，新車擴大了可使用的充放電深度範圍。據豐田介紹，限量銷售時的充電狀態為3080中的50，此次將該範圍擴大到了60左右。並且，電池單元的重量由限量銷

17、售時的160kg減半至80kg。除了削減電池配備量之外，還徹底改進了冷卻機構、電池監控系統和金屬外殼等週邊部件的設計（該公司）。豐田以試驗車輛為首，使用了限量發售的數百台車輛進行了驗證。作為其成果，改進了過保護的電池模組，實現了低成本化和輕量化馬自達在新款馬自達在新款SUVCX-5上採用上採用1800MPa級鋼板級鋼板馬自達與住友金屬工業、愛信高丘使用具有世界最高拉伸強度的1800MPa級高張力鋼板，共同開發出了汽車保險桿梁構件。拉伸強度比原來高出約20，重量減輕約4.8kg。馬自達將在2012年初開始銷售的新款交叉SUVCX-5上採用嵌裝該保險桿梁的新一代輕量高剛性車身SKYACTIV-BO

18、DY。保險桿梁構件設置在保險桿內側，可減輕衝撞時車身受到的損害。由於位於車身前後兩端，其重量對行駛時的振動及操縱性能有很大影響，因此輕量化對該構件尤為重要。而另一方面，為了確保衝撞安全性，該構件還要具備能夠承受巨大應力的能力。通過使用高張力鋼板，便可滿足這對矛盾的要求。強度增加後衝撞時吸收能量的靈活性就會降低。因此，馬自達驗證了衝撞時構件如何變形，開發出了更高效吸收能量的保險桿梁形狀。另外，為了在安裝到CX-5上時最大限度地發揮構件具有的強度，與雙葉工業共同優化了焊接工藝條件，確立了穩定的製造技術五十鈴採用五十鈴採用JFE鋼鐵鋼鐵440MPa級高張力級高張力GA鋼板鋼板UNIHITEN製造汽車

19、引擎蓋板製造汽車引擎蓋板JFE鋼鐵面向汽車外板用途開發的440MPa級高張力GA（合金化熔融鍍鋅）鋼板UNIHITEN被五十鈴採用于引擎蓋板。對象車型為五十鈴在泰國工廠生產的貨卡車D-MAX。UNIHITEN于2011年1月作為440MPa級冷軋鋼板首次在日本國內用於汽車車門面板，而此次是首次作為440MPa級高張力GA鋼板被日本國內廠商用於汽車引擎蓋板。要想使汽車外板面板部件實現輕量化（薄壁化），一方面要確保能夠防止凹坑等永久變形的強度，一方面還要抑制沖壓成型時產生的局布變形（抗表面變形性）。UNIHITEN是一種複合組織型高張力鋼板，無論是冷軋鋼板還是GA鋼板，均在與普通鋼材之一的低碳鋼相

20、同的組織（鐵氧體）中均勻分散微細的硬質組織（馬氏體），由此實現了440MPa級的拉伸強度。由於以往被廣泛用於汽車外板的鋼板為340MPa級，因此拉伸強度高達100MPa。通過在強化拉伸強度的同時抑制降服強度的上升，對面板部件進行沖壓成型加工時，能夠大範圍均勻變形。雖然鋼板在高張力化後成型面板部件的表面品質可能會下降，但此次通過提高抗表面變形性解決了這一問題。另外，還使沖壓加工的加工硬化以及之後的烘烤硬化所導致的面板降服強度的上升量，比以往340MPa級BH（烘燒硬化型）鋼板提高50MPa以上，大幅改善了面板部件的抗凹性。這樣便可減薄外板面板，省去加強部件，從而減輕車身邁凱輪在日本發佈雙座高性能

21、跑車邁凱輪在日本發佈雙座高性能跑車MP4-12C該車最大限度追求輕量化，在CFRP（碳纖維強化樹脂）製成的MonoCell駕駛室上，配置了以鋁合金擠壓材料為主的前後車架，以及由鋁合金和低密度片狀模塑膠（SMC）製成的外板。MonoCell的重量不到80kg。標準剎車器由金屬製成，轉子採用鑄鐵材料，其他部分採用鋁合金材料，但重量比可選配的碳陶瓷製動器輕5kg，此外還採用鋰離子充電電池作為蓄電池，從而將重量減輕了10kg，並通過採用六角形截面的線束減輕了4kg。另外，通過在左右側面配備散熱器減少了配管數量，並採用了輕量型鎂合金轉向梁。大發工業推出兼顧燃效和價格的微型車大發工業推出兼顧燃效和價格的微

22、型車Mirae:S汽車重量由Mira的790kg減至730kg，減輕了60kg。雖然不同級別的配置不同，但差距控制在了在公佈的誤差範圍之內，前輪驅動車全部為730kg。輕量化的詳情如下：調整車身骨架減輕了30kg，內裝部件減輕了20kg，CVT等減輕了15kg，整車裝配變更減輕了10kg，共減輕了75kg。由於為提高燃效而追加的部件增加了15kg，兩相抵銷，汽車重量共減輕60kg。從整車裝配來看，長度為微型汽車的上限3395mm，軸距為2455mm，比Mira的2490mm稍短電動化帶動材料改變電動化帶動材料改變今後，世界的主題將成為可持續發展，汽車最重要的課題將轉變為怎樣使資源和能源實現可持

23、續發展。隨著社會環境和能源的改變，與汽車相關的所有材料恐怕都會有巨大的變化。馬達不會像引擎那樣發生高熱，便於使用有機物作為汽車的材料。一般來說，聚合物等有機物比金屬輕，通過將其多樣化，可以改善燃效（耗電量）和續航距離。這些改善有助於縮小配備的充電電池的容量，除了減少部件成本外，還能夠帶來減輕車重的良性循環。在很多有機物中，筆者關注的是CFRP（碳纖維複合材料）。CFRP的強度約是鐵的10倍，但重量僅為鐵的1/4左右。而且具有加工自由度遠高於金屬的特點。還有無需依靠地下資源即可擴大再生產的好處。發展CFRP的代表廠商有東麗、東邦特耐克絲（帝人集團），三菱麗陽三家。日本公司在該領域一統天下，在全球

24、市場擁有很高的佔有率。除有機物之外，積極採用重量輕的鋁作為結構材料的動向也會趨於活躍。如果廢舊鋁的回收利用切實得以實行，就能夠同時實現汽車的輕量化和控制資源消費量。而且，作為金屬和塑膠的替代物質，還應當關注奈米碳。近年來，已經發現了化學性質和導電性各異的很多種奈米碳未來預測：汽車產業將這樣變化未來預測：汽車產業將這樣變化（中）（中）【法蘭克福車展】戴姆勒將展出與巴斯夫共同開發的概念車【法蘭克福車展】戴姆勒將展出與巴斯夫共同開發的概念車SmartForvisionSmartForvision是一款EV概念車，吸收了旨在大幅延長續航距離的要素技術。在隔熱、反射、輕量化設計以及能源管理方面均配備了新

25、技術。車輪採用樹脂製造，與採用金屬製造相比，每個輪子的重量減輕了3kg。據稱通過加長玻璃纖維增強PA（聚醯胺）的強化纖維而增大了強度。強度和耐久性均達到了可應用於量產車的水準。另外，駕駛室骨架由CFRP（碳纖維強化樹脂）製造，基體（Matrix）是環氧樹脂。重量比鋼製減輕了一半。而且，座椅骨架為樹脂一體成形，採用了可集中加熱中間部分和腰部的座椅加熱器等，從而減輕了座椅的重量。未來汽車使用鋼材也可減重未來汽車使用鋼材也可減重35（下）：不使用液壓成型工藝（下）：不使用液壓成型工藝不使用液壓成型工藝不使用液壓成型工藝不僅是鋼種，FSV採用的工藝也多種多樣。上一代ULSAB-AVC除了普通沖壓產品之

26、外，還使用了以雷射焊接方式焊接不同厚度坯料（Blank）的不等厚鋼板以及液壓成型工藝。FSV除此之外，還使用了熱沖壓及輥軋成型等工藝（圖13）。鋼種與工藝繁多而不易辨別，但對HS鋼全部進行熱沖壓加工。圖13：工藝分佈與使用比例左圖表示表面。多處為不等厚鋼板沖壓材料下隱藏著熱沖壓材料。未來汽車使用鋼材也可減重未來汽車使用鋼材也可減重35（下）：不使用液壓成型工藝（下）：不使用液壓成型工藝圖15：側欄的各工藝重量與成本的關係R表示TRB，W表示不等厚鋼板、M表示3層構造，E表示擠壓，S表示沖壓。無標記的表示固定厚度鋼板。未來汽車使用鋼材也可減重未來汽車使用鋼材也可減重35（下）：不使用液壓成型工藝

27、（下）：不使用液壓成型工藝圖18：B柱的各工藝重量與成本的關係標記與圖15相同。圖8：Shotgun部材因形狀酷似霰彈槍的把手而得名。不等厚鋼板以及淬火條件因位置而異的HS鋼沖壓品，單側為4.98kg，22.11美元。未來汽車使用鋼材也可減重未來汽車使用鋼材也可減重35（中）：構造材料通過（中）：構造材料通過HS鋼熱沖壓製造鋼熱沖壓製造人與車科技展亮點（一）：減重三法寶人與車科技展亮點（一）：減重三法寶改變材料和形狀減輕重量改變材料和形狀減輕重量把車頂從玻璃改為樹脂減重40，改變螺旋彈簧的形狀減重15，縮小Al（鋁）的厚度減重40。隨著汽車廠商向車輛輕量化邁進，在人與車科技展2011上，各汽車

28、零件廠商都展示了能夠大幅減輕重量的部件和技術。各公司通過改變材料、形狀、加工方法這三個方面，減輕了部件重量。提出了改用樹脂和泡沫等材料，在維持剛性的同時削減多餘厚度，通過改進模具和思考新接合法節省現有部件的技術。豐田自動織機利用變更材料，把車頂從玻璃改換為透明樹脂，大幅減輕了重量。該公司展示了豐田普銳斯配備的PC（聚碳酸酯）全景天窗（圖2）。普銳斯也可以選配玻璃車頂，但PC車頂與玻璃車頂相比，重量僅為12kg，大約輕40。未來，該公司的目標是把耐久性要求高於車頂的側車窗也改換成樹脂。圖2：豐田自動織機的樹脂車頂（a）面向豐田HEV普銳斯。比玻璃車頂輕大約40。（b）車頂由透明PC（聚碳酸酯）與

29、摻入黑色顏料的PC兩層疊加而成。人與車科技展亮點（一）：減重三法寶人與車科技展亮點（一）：減重三法寶旨在把比樹脂更輕的泡沫應用於車輛的材料也在開發之中。旭化成化學開發出了難燃的改性PPE（聚苯醚）發泡珠粒Sunforce（圖3）。利用發泡珠粒成形得到的泡沫比樹脂輕，在隔熱材料料和緩衝材料中使用廣泛。開發品在全球率先達到了UL94標準V-0。UL94是樹脂材料燃燒性試驗中表示阻燃程度的安全標準，V-0為最高等級。該標準由美國安全檢測實驗室公司（UnderwritersLaboratories）（UnderwritersLaboratories）制定。適用於EV和HEV的電池用隔熱罩、儀錶板和門板

30、的基材、車身底板的心材等。圖3：旭化成化學開發的阻燃發泡珠粒由發泡珠粒成形得到的泡沫比樹脂輕，具有隔熱性。有望作為EV和HEV的電池隔熱罩等部分的材料。人與車科技展亮點（一）：減重三法寶人與車科技展亮點（一）：減重三法寶作為中改變形狀減輕重量的嘗試，日本發條開發出了沿軸方向週期性改變簧絲直徑，使重量比現有產品減輕15的螺旋彈簧（圖4）。螺旋彈簧只要端部紮實、圈數夠多，壓縮力可以近似認為是施加在中心軸上。但在最近，由於端部、圈數都有所減少，因此，施加壓縮力的軸偏離了線圈的中心。軸偏離後，軸與簧絲的距離就會出現差異。近的地方施加的應力大，遠的地方施加的應力小。假設簧絲的直徑固定，那麼在遠的地方，施

31、加的應力不會達到材料的極限，厚度多餘。因此，日本發條對簧絲的直徑進行了調整。直徑從原有產品的固定為15.8mm，調整到了最細位置12.0mm，最粗位置16.4mm。重量為3.07kg的彈簧減輕到了2.60kg。圖4：日本發條的螺旋彈簧簧絲直徑沿軸方向週期性改變。圖中左側粗、右側細。這樣可以比原有產品減輕15。人與車科技展亮點（一）：減重三法寶人與車科技展亮點（一）：減重三法寶深井製作所開發出了把鋁合金薄板壓花加工成正六角形的蜂窩狀，在維持剛性的同時，使板厚減少30的技術（圖5）。得到了2010年9月上市的鈴木雨燕（四驅車）隔熱板的採用。該公司還通過展示對高強度鋼板和樹脂實施了壓花加工的薄板，對

32、高技術能夠應用於各種材料進行了宣傳。圖5：深井製作所的壓花加工技術（a）對鋁合金薄板實施蜂窩狀的壓花加工，可以在維持剛性的同時，使板厚減少30。（b）也有樹脂製品混合動力車進入鋰離子時代混合動力車進入鋰離子時代(中中)圖3：喜美混合動力車新舊電池組的比較新款喜美混合動力車的電池將輸出功率提高了33，體積削減了36。鋰電池提高了輸出功率，由於使用的單元數量較少，與其他電池組相比，還大幅實現了小型輕量化。新款電池組的重量為22kg，體積為16L，與原來的31kg、25L相比，重量減輕29，體積縮小36（圖3）。東麗將增加東海工廠東麗將增加東海工廠PPS樹脂樹脂Torelina的產能的產能日本東麗決

33、定增加PPS（聚苯硫醚，PolyphenyleneSulfide）樹脂Torelina的產能。將在其位於愛知縣東海市的東海工廠增設年產量5000噸的生產設備，爭取2013年1月投產。由此，東海工廠的PPS年產能將提高至1萬9000噸。為了應對日益擴大的PPS需求，該公司將考慮繼續增設生產設備。PPS是耐熱性、耐藥性、機械強度及阻燃性等均十分出色的超級工程塑膠（SuperEngineerigPlastic）。可用於汽車的電裝部件與電氣電子設備、辦公設備以及住宅設備相關部件等，應用領域在不斷擴大。據推測，2010年PPS化合物的全球需求量約為7萬5000噸，預計今後將以7以上的年率快速增長。為了擴

34、大PPS業務，東麗打算通過增產來建立穩定的供應體制，主要面向環保產品及節能產品開拓新用途。在汽車領域，伴隨著汽車的HEV（混合動力車）及EV（電動汽車）化，以變頻器及馬達用途為代表，PPS在輕量化及支援汽車電子化的電子零件方面的需求會不斷擴大。在電氣電子設備及住宅設備領域，PPS的用途正在擴大至個人電腦的機構部件、機殼、電容器部件及熱水器閥門等。此次的新工藝與原來相比，聚合物內的殘留氣體減少了60。製造聚合物的過程中，會產生分子量較低的氣體，昇華後會殘留在聚合物顆粒內。成型時這些氣體會附著在模具上，從而對形狀精度帶來不良影響，因此需要去除。新工藝減少了這一工作量，從而可提高生產效率圖1：使用G

35、FRP（玻璃纖維強化樹脂）材質的彈簧後部懸吊通過讓GFRP具有彈簧和懸吊臂功能，可使重量比支柱式輕12%、比扭桿式輕10%。【新車技術】德國【新車技術】德國ZF公司的底盤輕量技術公司的底盤輕量技術改換材料、減少部件、開發改換材料、減少部件、開發FRP懸吊模組懸吊模組圖2：避震器的輕量化技術中空避震器連桿、鋁合金彈簧座及鋁合金外筒等實現實用化。【新車技術】德國【新車技術】德國ZF公司的底盤輕量技術公司的底盤輕量技術改換材料、減少部件、開發改換材料、減少部件、開發FRP懸吊模組懸吊模組【新車技術】德國【新車技術】德國ZF公司的底盤輕量技術公司的底盤輕量技術改換材料、減少部件、開發改換材料、減少部件

36、、開發FRP懸吊模組懸吊模組圖3：FRP（纖維強化樹脂）懸吊模組將懸吊殼體和轉向節合為一體，彈簧也採用了FRP材質先行開發的是FRP材質的轉向節一體型懸吊模組。有可減輕30004000g的效果。雖然ZF公司僅介紹說材料中含有FRP，不過從圖3來看，估計強化纖維中使用了碳。如果真是如此，那麼成本就會偏高，實現實用化尚需時間。螺旋彈簧為FRP材質的一體成型品，輕於金屬產品。此外，ZF公司利用玻璃纖維強化的PA（聚醯胺）材質製造的穩定桿已實用化。據悉其重量可減輕20%，並且成本低於使用金屬材質。【人與車科技展】日本發條開發出新型線圈彈簧，線材直徑隨不同部位呈週期性變化【人與車科技展】日本發條開發出新

37、型線圈彈簧，線材直徑隨不同部位呈週期性變化日本發條對線材的直徑採取了有粗有細的設計。在直徑上，原來的產品固定為15.8mm，而此次將細的地方設定為了12.0mm，將粗的地方設定為了16.4mm。由此重量從3.07kg減輕到了2.60kg。FSD線圈彈簧。在該照片中，線材左粗右細【人與車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重【人與車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重30的座椅骨架的座椅骨架圖1：日本發條的輕量座椅骨架原來手動調整式六向座椅骨架的重量為15.3kg，而此次僅為10.7kg，減輕了30。將在2014年前後實現實用化。【人與車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重【人與

38、車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重30的座椅骨架的座椅骨架圖2：原來的座椅骨架重15.3kg，而此次僅為10.7kg【人與車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重【人與車科技展】日本發條展出利用鋼絲進行強化並減重30的座椅骨架的座椅骨架圖3：在座椅導軌中安裝了高度調整用鏈環豐田紡織開發新一代汽車座椅骨架，省去靠背及座墊中的彈簧豐田紡織開發新一代汽車座椅骨架，省去靠背及座墊中的彈簧圖1：新一代座椅骨架。座椅靠背和座墊處的彈簧已去除。靠背處縱向設置了兩根、橫向設置了一根細金屬桿。座墊處設計有金屬板。左右座椅導軌（SeatRail）上方的面板下搖臂（LowArm）原來嵌合了4塊板並以螺

39、絲固定，而新一代框架只採用了1塊金屬板。豐田紡織公開豐田紡織公開iQ前座骨架，基本部分採用通用設計前座骨架，基本部分採用通用設計豐田紡織強調開發新型骨架時重視了以下幾點：（1）靠背部分的薄型化；（2）骨架整體的輕量化和資源節約；（3）駕乘舒適性的提高；（4）（座椅的前後移動等）操作性的提高。歐洲汽車歐洲汽車NVH材料年均增長材料年均增長9.15%追求高質化與輕量化輕量化已成為當前汽車工業以及汽車NVH材料發展的趨勢。目前，歐洲平均每輛車所需的NVH材料約為22千克，汽車生產商預計，到2017年平均每輛車所需的NVH材料減重10%15%。聚氨酯是應用量最大的汽車NVH材料，2010年擁有高達70

40、%的市場份額，新材料僅占4%5%的市場份額，主要用於汽車減噪。目前歐洲汽車NVH材料市場已處於成熟階段，以高質化、輕量化為導向。2010年，歐洲汽車NVH材料市場銷售收入達6.47億歐元，預計20102017年將以年均9.15%的速度增長，到2017年增至11.94億歐元。四因素推動市場發展歐洲NVH材料發展受以下四個因素推動。其一是舒適度。豐田公司的相關調查顯示，在歐洲，消費者最看重汽車的舒適感，他們期望自己的汽車能有更奢華的配置，而合適的NVH材料能夠帶來更佳的隔音效果和吸聲效果。其二，汽車產量的提升將刺激汽車NVH材料的需求。其三，為了改善行車安全，很多更堅固、吸聲和減噪作用更強的材料將

41、廣泛應用於汽車內部。其四，立法標準越來越高，根據歐盟噪音指令規定，汽車制造商必須用各種方法吸收汽車噪音，使用更高質量的NVH材料成為必然選擇。與此同時，NVH材料也面臨一些發展障礙，如大多數NVH材料（如PVC和PP等）屬於石化產品，原油價格上漲成為該行業發展最大阻礙；NVH材料主要使用原生材料生產，隨著人們愈來愈多地使用可回收的再生材料，原生材料市場將萎縮，這也是一個不利因素。sh_stock新日鉄特長（電池）新日鉄特長（電池）圖：德國奧迪排量3.2L的V型6缸FSI引擎用冷卻水管。由接受RPTOPLA技術提供的德國零件廠商向奧迪供貨【汽車輕量化技術展】日本【汽車輕量化技術展】日本RPTOP

42、LA利用球體形成內徑製造彎曲冷卻水管利用球體形成內徑製造彎曲冷卻水管日本RPTOPLA展出了用樹脂製造彎曲冷卻水管的成型技術。目前在日本國內已向山葉引擎的摩托車YZF-R1供貨。材料由日本旭化成化學製造，用33的玻璃纖維來強化PA（聚醯胺）66材料。採用鋼材料將原來重400g的部件減輕至165g。並且價格降低了10。在日本以外，由RPTOPLA提供技術的德國零件廠商已向德國奧迪、寶馬、大眾等公司供貨圖1：鋰離子充電電池的輕量化技術巴斯夫計劃巴斯夫計劃2020年使亞太地區銷售額倍增年使亞太地區銷售額倍增作為延長電動汽車（EV）續航距離的輕量化技術，巴斯夫列舉了鋰離子充電電池的外殼、電池座（Cel

43、lHolder）及連接器採用樹脂的技術。該公司準備了難燃性較高的樹脂，這樣可將此前以鋼板及鋁合金為主要材料的以上部件重量減輕40左右巴斯夫計劃巴斯夫計劃2020年使亞太地區銷售額倍增年使亞太地區銷售額倍增圖2：不吸收近紅外線的顏料奧迪奧迪A8的備胎槽採用朗盛的杜力頓材料的備胎槽採用朗盛的杜力頓材料德國朗盛（Lanxess）宣佈，奧迪（Audi）新款A8的備胎槽採用了該公司的聚醯胺（PA6）杜力頓DPBKV60H2.0EF材料。由於這種材料的剛性和強度較高，因此可代替鋼板、鋁合金以及玻璃纖維強化熱塑性複合材料（GMT）。此前還沒有在備胎槽中採用PA6的先例。備胎槽由荷蘭VoestalpinePl

44、asticsSolutions公司採用具備150mm直徑螺桿（Screw）、合模力為2700tf的射出成型機成型。產品為車體後部存放備胎的凹槽部分。通過焊接和螺栓固定方式安裝在鋁製白車體（WhiteBody）上。除了備胎之外，還可容納空氣彈性懸吊用壓縮機、千斤頂（Jack）、工具、電池及控制裝置等，共計可存放約70kg的部件及附屬配件。尺寸為1008532cm，是尺寸較大的射出成型部件。【新車技術】鋁製車身組裝【新車技術】鋁製車身組裝80實現自動化，研發異質材料接合技術實現自動化，研發異質材料接合技術圖4：接合技術的開發（a）R8Spider的A柱在鋁沖壓件內側壓入了鋼材。（b）轉子為鑄鐵，其

45、他部分為鋁合金的剎車盤（中央），以及碳陶瓷製剎車盤（右）。（c）對鋁合金和CFRP進行鉚接後。（d）正在對鋁合金試片進行MIG焊接鋁材及輕量設計中心主要致力於：鋁合金的量產技術、鎂合金應用的擴大、不同強度鋼材的合理利用、CFRP及GFRP（玻璃纖維強化樹脂）等的應用、不同輕量材質間的接合。【新車技術】鋁製車身組裝【新車技術】鋁製車身組裝80實現自動化，研發異質材料接合技術實現自動化，研發異質材料接合技術Q5的尾門僅重8.5kg，但形狀複雜，因此通過MIG（MetalInertGas，金屬惰性氣體）焊接對多個鋁製部件進行了接合（圖5）。另外，為了將部分尾門使用的鋼製部件與鋁材接合，還採用了稱為C

46、MT（ColdMetalTransfer，冷金屬過渡）焊接的新技術CMT焊接可縝細控制金屬絲的供給，降低焊接電流值，防止母材過熱。與MIG焊接相比，可減少飛濺的發生，提高焊接品質，此外還具有加工變形小，可接合薄壁材料及異質材料的特點。雖然奧迪只在R8的一部分上使用了CFRP，但該公司還在優化碳纖維排列方向以提高強度，並努力降低成本，數年後，採用CFRP的車型及部件很可能會增加。TOPY工業開發出重量減輕約工業開發出重量減輕約15的的ISO方式車輪，方式車輪，2010年年3月開始量產月開始量產TOPY工業在採用ISO方式時，組合使用了基於特有的輕量化技術的波形輪輞（CorrugatedRim）材

47、料和ECOD成形圓盤，從而開發出了重量比原來減輕約15的ISO方式車輪。波形輪輞材料是一面平滑、另一面帶有輕微凹凸的鋼板。TOPY工業原來在汽車和卡車用車輪中一直採用型鋼輪輞材料製造車輪，而通過採用波形輪輞材料，可省去在結構上不需要的一層厚度。ECOD成形是一種通過冷鍛（ColdForging）將圓筒狀鋼板鍛造成形為圓錐形圓盤形狀的方法。材料通過鍛造後金屬內部組織變得緻密均質，因此可改善拉伸強度和硬度等機械性能。這樣一來，雖然擁有相同的強度，但ECOD成形卻減輕了厚度和重量。另外，原來的制法由於採用圓形毛坯（Blank）材料，需要大量的切割寬度和輪轂孔沖壓，而ECOD成形採用將長方形鋼板捲起來

48、進行焊接的圓筒，因此可大大減少投入材料的浪費。図機械部品軽量化能称的高科技奥迪轻量化技术当奥迪推出ASF技术时，他们的对手在怀疑这个技术能否量产化。如今，奥迪已经在四个系列产品实现了铝合金ASF量产，还在其他系列中采用了不同的轻量化技术，比如：新TT比前代车型重量降低了多达90kg。新A6减重多达80kg。R8GT高性能跑车重量仅为1525kg，还包括quattro全时四轮驱动系统。A1大量使用热压成型钢和结构黏合剂减轻车重。A4车架也是大量使用热压成型钢，减轻9kg,新的铆接方法让A4的焊点从6500个减少到大约5500个。Q5有SUV最轻的车架。上部构造中使用的高温成形的钢总重量仅为44k

49、g，比传统部件减轻了20%。Q5车身使用了铝材料,前纵梁的减震器系统由铝材料制成,总重量不足5kg，发动机罩和尾门同样由铝材料制成。材料更新材料更新质量更轻质量更轻自汽车诞生以来，车身的材料历经了：木质、木铁混合、钢铝混合、铝镁合金等几个阶段，奥迪科技日还展示了未来的复合材料FRP镁铝合金与碳纤维复合材料以新A6的B柱为例，就是一个上钢下铝的复合材料。仅这一项车重就轻了30kg。当然，奥迪使用的、含有13种元素的镁铝合金材料只有在奥迪才能买得到。不过这还不够，奥迪正在寻求更轻的复合材料。汽车轻量化主要体现在两个方面：动力总成及车架和底盘。动力总成的出路是发动机小型化，于是，各国推出1.6T和1

50、.4T铝制发动机。相比来说，车身轻量化技术更为复杂一些。因为不仅要应用新材料，还要考虑节能标准的日益严苛。同时，轻量化的技术难点是连接不同材料的技术。在ALDC中心，我们参观了一台名叫SDS的机器集激光焊接和自攻螺钉铆合机，可将不同金属“粘”在一起。这台设备也为第三代复合材料，即金属与非金属的结合提供了方案。能称的高科技奥迪轻量化技术涡轮增压涡轮增压/轻量化轻量化宝马未来新技术简介宝马未来新技术简介轻量化的发动机铝制避震塔宝马柴油发动机的微粒过滤器涡轮增压涡轮增压/轻量化轻量化宝马未来新技术简介宝马未来新技术简介宝马轻量化CFK发动机盖涡轮增压涡轮增压/轻量化轻量化宝马未来新技术简介宝马未来新