最新轻量化技术:2016日本汽车工程学会

丰田纺织、大协西川、爱信化工、麦格纳、住友电工、德而塔工业、爱信高丘

2016/07/21

概要

丰田纺织展示的轻量泡沫塑料门饰(右)与以往产品的对比(左)

丰田纺织展示的轻量泡沫塑料门饰(右)与以往产品(左)的对比

 2016年5月举办的“2016横滨日本汽车工程学会(公益法人团体 汽车技术会主办)”上,各供应商都纷纷展示了对轻量化有所贡献的新技术。

 丰田纺织展示了重量比以往产品减轻30%的轻量泡沫塑料门饰。此外,大协西川展示了树脂后门,重量比同款铁制车门减轻5kg。爱信化工初次展示了树脂油底壳,该产品在欧洲已广泛使用,但在日本还未有采用实例。另一方面,麦格纳则展示了用于通用8速AT的铝合金油底壳。

 此外,住友电工展示了适合板材加工的镁合金座椅架试制品;德而塔工业展示了新概念轻量座椅;爱信高丘展示了夹模卒火(热压)产品。

 

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丰田纺织:不会发生“锐边破坏”的轻量泡沫塑料门饰

高耐冲击轻量泡沫塑料门饰 高速面冲击后的结果确认及高耐冲击环保塑料的结构
高耐冲击轻量泡沫塑料门饰 高速面冲击后的结果确认及高耐冲击环保塑料的结构

 

高耐冲击轻量泡沫塑料门饰 丰田纺织开发出新型轻量泡沫塑料门饰,该材料在车辆侧面冲撞实验中,不会发生“锐边破坏”——破坏后不会形成锋利边缘而伤害搭乘者。该公司开发的高耐冲击环保塑料作为冲击改性剂来使用。将该款改性剂添加入聚丙烯后,不仅能防止锐边的形成,与以往门饰产品相比,重量还减轻约30%(1160g)。并且,很快便会实现车载供应。
丰田纺织将该材料的专利移交给材料供应商,并计划委托其生产该材料,想借此机会供应给更多整车厂。目前该计划正在与材料供应商交涉中。


大协西川:大发Tanto的树脂后门

树脂后门外侧(大发Tanto) 树脂后门内侧(大发Tanto)
树脂后门外侧(大发Tanto) 树脂后门内侧(大发Tanto)

 

树脂后门 大协西川展示了为大发Tanto提供的树脂后门。外侧为使用高耐冲击及低热膨胀聚丙烯树脂的上下两层结构,车窗材料为玻璃。内侧则使用具有高刚性的玻璃纤维增强PP。与铁制车门相比,重量减轻约20%(5kg)。树脂部件的成型周期约为1分钟。
若用聚碳酸酯树脂代替车窗玻璃,重量可进一步减轻1.5kg。但其高昂的价格和低频噪音的隔音能力(不及玻璃)仍是课题。


爱信化工的树脂油底壳与麦格纳的铝合金油底壳

爱信化工

轻量树脂油底壳 爱信化工开发出用于变速器的树脂油底壳,其材料为玻璃纤维增强66尼龙。以往铁制油底壳与滤清器是分离的,现通过树脂油底壳,实现了二者的一体化。如此,不仅搭载时厚度减少5mm,重量减轻约40%(700g),更可减少组装工序。
树脂油底壳在欧洲已普及,但在日本几乎没有采用实例。与铁制油底壳相比,树脂油底壳的耐冲击效果相对较弱。在欧洲,豪华车等多数车上都会装配发动机底盖,可弥补树脂油底壳耐冲击效果较差的弱点。
装配铁制油底壳的变速箱截面。机油滤清器(树脂制:蓝色截面部分)与油底壳(铁制)为两个独立部件。 装配树脂油底壳的变速箱截面。机油滤清器(树脂制:蓝色截面部分)与油底壳(树脂制:同样为蓝色截面)为一个整体,可降低高度。
装配铁制油底壳的变速器截面。机油滤清器(树脂制:蓝色截面部分)与油底壳(铁制)为两个独立部件。 装配树脂油底壳的变速器截面。机油滤清器(树脂制:蓝色截面部分)与油底壳(树脂制:同为蓝色截面)为一个整体,可降低高度。
以往的铁制油底壳 新开发的树脂油底壳
以往的铁制油底壳 新开发的树脂油底壳

 

麦格纳国际

铝合金油底壳 麦格纳首次展示了在北美冲压成型生产的铝合金变速器油底壳。该产品搭载于通用凯迪拉克CT6、CTS、ATS的8速AT上。2015年产量为28.2万个。
该产品使用成型性能优异的5000系铝合金,重量为0.9kg,比铁制品轻1.3kg。此外,强度比树脂品高,即确保了强度又能减轻重量。
与铁相比,铝合金的冲压成型难度较大。该公司的模拟/分析技术,使曲面(R部)的光滑成型成为可能。

マグナのアルミ製オイルパン

 



住友电工:镁合金座椅架试制品

镁合金材质座椅靠背架试制品 镁合金材质座椅架部件试制品
镁合金材质座椅靠背架试制品 镁合金材质座椅架部件试制品

 

镁合金冲压件 住友电工开发出具有高延展性及高强度的AZ91镁合金轧制板。AZ91材为,在镁内添加9%铝及1%左右铅的材料。通常AZ91材比较适合用于压铸成型,但该公司开发出适合冲压的无气孔且结晶粒子均匀的板材。该款材料也被用于笔记本电脑的框架。
本次展出的座椅架使用住友电工的热冲压成型技术及焊接技术。与钢制座椅架相比,该座椅架重量减轻60%,仅为1.3kg。座椅靠背部分约650g,椅面部分约670g。冲压成形件需要先将材料加热到约250度后才能进行冲压加工。若需要加工得到强度较高的管材,则需采用摩擦搅拌焊接加工方式。住友电工计划将该材料商业化,如何使其价格减半(目前1kg约为4,500日元)将是一个比较困难的课题。

 

镁合金的特点

  比重   拉伸强度MPa
镁合金 1.8 住友电工AZ91镁合金 330
铝合金 2.7 AZ91镁合金铸造材 250
钛合金 4.5 5000系铝合金 260
铁、钢 7.9 通用钢板 270


德而塔工业:新时代概念座椅

Net Seat Smart i heating Steel Frame Net Seat Carbon + Torsion Bar Unit 采用Smart i heating技术的座椅架(马自达Roadster (ND))
Net Seat Smart i heating Steel Frame Net Seat Carbon + Torsion Bar Unit 采用Smart i heating技术的座椅架(马自达Roadster (ND))

 

Net Seat

Smart i heating Steel Frame

融合德而塔工业高频热处理技术“Smart i heating(注)”的铁制座椅架和立体编织 (3D编网) 织物的轻量化座椅。由于省去了座椅斜倚装置,所以与通常座椅相比,重量减轻约2kg。3D编网拥有与人体肌肉相近的弹性,可代替座椅内的聚氨酯泡沫。省去聚氨酯泡沫后,椅面高度便可降低2、3厘米左右,以扩大头部空间。

Net Seat

Carbon + Torsion Bar Unit

座椅靠背融合了碳纤维座椅架与扭杆单元缓冲结构,并且座椅不含有聚氨酯泡沫。此结构适合较大的座椅。

 (注):Smart i heating为,利用高频诱导加热技术,快速加热至1000度后快速冷却,使冲压加工件部分拥有高强度的技术。

 



爱信高丘的模具淬火产品,爱信化工的隔音材

爱信高丘:模具淬火产品

爱信高丘展示了拉伸强度高达1500MPa级的产品。该产品使用模具淬火方法(又称热压),把加热后的板材放入冲压模内,冲压时利用模具自身的冷却能力对板材进行淬火。该材料已正式运用于丰田FCV Mirai及HV普锐斯。

(上)ドアインパクトビーム:1500MPa級、板厚2.0mm、(下)ベルトラインレインフォース:1500MPa級、板厚1.4mm

(上)侧门防撞杆:1500MPa级,板厚2.0mm

(下)腰线加固板:1500MPa级,板厚1.4mm

 

爱信化工:涂抹型填充隔音材

该产品为新开发的填充于A柱等空洞部的隔音材。以往,采用手工粘贴片状隔音材的方式,所以无法将隔音材完全填充于零部件的转角处(左下照片)。形成(截面积)约5%的空隙,从而导致漏音。
爱信化工发明出胶状隔音材,可涂抹于机器表面。如此便可无缝填满于零件表面(右下照片),与以往产品相比,隔音性能改善,降低4db。通过自动化生产,更可降低25%的成本。此外,该材料还处于开发中,可期待进一步改良。
贴付填充型隔音材:上方转角处产生空隙,即使隔音材膨胀后仍留有间隙,造成漏音。 涂抹填充型隔音材:可完全涂抹覆盖于转角处,膨胀后隔音材无缝填充。
粘贴填充型隔音材:上方转角处产生空隙,即使隔音材膨胀后仍留有间隙,造成漏音。 涂抹填充型隔音材:可完全涂抹覆盖于转角处,膨胀后隔音材无缝填充。

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