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德国顶级汽车零部件制造商开发出质量更轻的制动器

2008-03-12  来源:中国金属加工在线(mw1950.com)  

    大陆集团多年专注与细致的努力终于结出又一项硕果,成功研制出依靠单个部件,重量比以前轻10%到40%的新型制动器。因为质量越轻的汽车越省油,所以这一产品的问世可以为减少二氧化碳排放做出突出贡献。研发重量较轻的制动器的一大挑战就是不能以折损安全性为代价。因此,并不是所有理论上可以减轻的重量都在现实中能被减掉。

    轻重量来自智能设计

    在设计制动器部件时若要减轻其重量,其中的一种方式就是用诸如铝和其他轻型合金或者甚至是塑料等更轻的材料来替换之前一直在使用的材料,如铸铁或铸钢等。然而,由于对(制动)材料的要求甚高,目前可选的替代材料中只局限于铝。在其使用寿命中,制动器将会使用几百万次,这就要求其能经受巨大压力。除此以外,制动器材料还要长期暴露在潮湿和道路盐分中,至今为止,只有铸铁、铸钢和铝制材料等显示能够在这种条件下使用。由于铝制材料造价昂贵,其只能被用于高档豪华汽车中,例如,底盘与安全系统部为顶级豪华车系研发的新型铝制制动钳。

    大陆集团研发工程师的目标是使用传统的材料,但通过运用领先的研发和生产方法来开发出更轻的制动系统。

    更高效的设计技术和智能轻质构造方法将在不降低其使用功能的情况下减轻部件重量。专门的CAD软件可以在电脑上优化部件结构。通过这种方法,可以在不使用既耗时又昂贵的样件检验的情况下,使部件既具有最大强度,同时还能具有可能取得的最轻构造。一个很好的例子就是2FNR-Al型铝制制动钳分泵,工程师通过使用领先的模拟和最优化布局方法来设计它的外型。尽管该泵的设计采用更大的凹进和降低泵壁厚度的方式来减少材料的使用,但是重新设计的分泵同经过测试的样件具有同样级别的稳定性,而质量比之前的4185克减少了440克。

    制动衬板也可以在不影响其功能性的前提下进行一定程度的缩小。至今为止,标准的金属衬板厚度一般为6.5毫米。但这一厚度比其在承受最大压力时要求的必要厚度要厚。在某些地方,优化后的底盘厚度只有4毫米,而在承受压力的部分则采用了特别加固措施,这些改进将原来424克的重量降低到300克。而对于一对制动踏板而言,大约能减少250克的重量,这确实是不可忽视的数目。

    新型材料和生产流程

    减轻重量不一定总是靠使用铝制或其他轻型合金材料来取得。制动器活塞是一个突出的例子,目前已经使用新程序投入量产。在这一大陆集团拥有专利权的生产流程中,安装在制动钳的液压系统中的活塞不再通过浇铸或车削而成,而是由3.5毫米厚的圆形金属板一次性压制成型。经过15个步骤的压制,金属板就会变得既薄又轻,但稳定性没有改变,制动器活塞不仅可以比由浇铸制成的同样产品重量降低25%,而且还能节省制造成本。

    采用横拉杆设计出的制动加力器已经显示出其价值。相对于传统的制动加力器,由于使用整体的钢制禁锢螺栓,横拉杆制动加力器性能更加稳定,而且重量降低30%。将横拉杆设计理念运用到已经开始生产的铝制产品中来,可以生产出重量再减轻25%的产品。但是,即便就是在目前的钢设计中,由于制动加力器不同的尺寸和形状,减轻的绝对重量在150到1150克之间,——这意味着在一辆车的使用期间,将会减少大量二氧化碳排放量,而且在不久的将来,会成为通过减少汽车排放来降低全球二氧化碳排放量过程中的一个重要里程碑。

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