汽車制造商奧迪公司即將啟用一種纖維玻璃增強(qiáng)環(huán)氧車用彈簧,這種彈簧與應(yīng)對(duì)震動(dòng)負(fù)荷的鋼圈具備同樣的功能,但重量要輕約40%。
和其他汽車制造商一樣,奧迪的工程人員也在任何可行的地方盡可能減少車重,不僅在車身上,還包括其他各種零部件和組件。
超輕型設(shè)計(jì)對(duì)汽車底盤和懸掛系統(tǒng)來說尤為重要,因?yàn)榛上沦|(zhì)量的減少對(duì)駕乘舒適性和操縱性的提升十分明顯。纖維增強(qiáng)塑料(FRP)圓簧是由奧迪的項(xiàng)目工程師JoachimSchmitt和意大利汽車零部件設(shè)計(jì)兼生產(chǎn)商索格菲集團(tuán)共同開發(fā)的,索格菲集團(tuán)也是該項(xiàng)專利的持有方。
與傳統(tǒng)的鋼制彈簧相比,F(xiàn)RP彈簧所用的“導(dǎo)線”更厚,總體直徑更長(zhǎng),圈數(shù)更少。最重要的是,這種彈簧的重量要輕得多。Schmitt介紹說:“奧迪A4前懸掛系統(tǒng)中所用的鋼制彈簧每個(gè)重量為2.66公斤。而FRP彈簧僅重1.53公斤,減輕了40%以上的重量,但在性能上毫不遜色。而且這種彈簧還保持著最‘天然狀態(tài)’的亮綠色!”
據(jù)奧迪公司稱,如果在設(shè)計(jì)中將這一特定用途考慮進(jìn)去,由FRP制成的螺旋結(jié)構(gòu)能夠極佳地吸收扭轉(zhuǎn)負(fù)荷。彈簧芯由長(zhǎng)玻纖扭結(jié)而成,并在空隙處注入環(huán)氧樹脂。在彈簧芯周圍,依照縱軸±45°的角度交錯(cuò)填充了更多纖維,直徑只有幾毫米。這一交替層互相支撐,發(fā)揮壓縮或拉伸的作用。整個(gè)零部件攜帶的扭轉(zhuǎn)負(fù)荷隨后在纖維中被轉(zhuǎn)換為拉伸和壓縮負(fù)荷。
接下來的生產(chǎn)階段將針對(duì)“導(dǎo)線”進(jìn)行,盡管導(dǎo)線仍是又濕又軟的,目的是將導(dǎo)線貼合到低熔點(diǎn)的金屬合金芯線上。隨后在超過100°C的熔爐中對(duì)FRP材料做硬化處理,使芯線融化。
目前這項(xiàng)工藝被用在原型車生產(chǎn)中,但奧迪預(yù)計(jì)該工藝若被用在量產(chǎn)中將在速度和效率上得到顯著提升。
新的FRP懸掛彈簧將在2012年底前在電力驅(qū)動(dòng)的奧迪R8e-tron車型上公開亮相。到2013年,該彈簧將被逐步加大數(shù)量用于奧迪的大中型豪華車款。目前該產(chǎn)品正在接受長(zhǎng)期道路試驗(yàn),并在特殊試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行馬拉松式測(cè)試循環(huán),每次循環(huán)都要對(duì)彈簧施加相當(dāng)于普通駕車者駕駛大約30萬公里時(shí)產(chǎn)生的負(fù)荷。
Schmitt回憶道:“在早期階段,我有許多同事都不確信這一項(xiàng)目是否會(huì)取得成功。但從一開始,F(xiàn)RP就顯示出了作為絕佳選材的潛質(zhì)。它有很強(qiáng)的抗腐蝕能力,且能有效抵御車輪清潔劑這樣的化學(xué)制劑的侵蝕。FRP彈簧在生產(chǎn)過程中的能源消耗也低于鋼制彈簧,而且它能把諸如當(dāng)前款?yuàn)W迪A4的總體車重減輕約4公斤。這在汽車減重上跨出了一大步!
FRP彈簧具有很強(qiáng)的“可調(diào)性”,能夠靈活滿足底盤工程師的要求,讓他們得以將車輛的軸載荷和駕乘舒適性與操縱性等特性考慮在內(nèi)?烧{(diào)變量包括“導(dǎo)線”的長(zhǎng)度、直徑和線圈數(shù)量。據(jù)奧迪的工程人員預(yù)計(jì),再過數(shù)年時(shí)間,隨著在生產(chǎn)方法上得到進(jìn)一步的完善,F(xiàn)RP材料的載荷量將隨之提高,彈簧本體所需的空間將與如今的鋼制彈簧基本相當(dāng)。
此外,除了少見的亮綠色外,奧迪還在設(shè)法為該彈簧提供更多的顏色選擇。Schmitt說道:“如果我們?cè)贔RP彈簧的混合材質(zhì)中添加一定量的石墨,彈簧就會(huì)完全呈現(xiàn)黑色。而對(duì)于充滿激情活力的駕車一族,我們已經(jīng)在著手制作紅色和藍(lán)色彈簧!”