自動車 が エネルギー を 節約 し て 排出 を 削減 する 方法 で より 遠く に 移動 する の は なぜ です か.フォード の モデル T の 誕生 から 今日 の 新エネルギー 自動車 の 繁栄 まで自動車産業の進歩の主な原動力となっている.この記事では,自動車の軽量化について,鉄鋼,アルミニウム,関連材料と加工技術を分析しながら,自動車車体設計におけるプラスチック.
製造の基礎として 材料は重要な役割を果たしています複雑な加工技術によってのみ 材料を機能的な自動車部品に変えることができる部品の機能と燃料効率の向上のために, 燃料効率の向上のために, 燃料効率の向上のために,先進的な材料に対する業界の需要は 増加し続けています新しい材料のソリューションの出現を促す.
日本自動車メーカー協会 (JAMA) の初期調査データによると,石油危機以来,自動車材料の組成比率は変化している.鋼材 (鋼板を含む)構造鋼,ステンレス鋼,鋳鉄の割合は約80%から約70%にわずかに減少した.自動車製造における鋼は依然として主要材料である.一方,アルミニウムとプラスチックの使用は上昇傾向を示しており,アルミニウムと他の有色金属は約8%を占め,プラスチックも同様の水準に達しています.JAMAのデータは2001年までしか自動車用材料のほぼ10%をプラスチックが占めていることが示されています.主に伝統的な鉄鋼をアルミニウムやプラスチック代替材に置き換えることで達成される.
自動車の構造材料の3つの柱は,鉄鋼,アルミニウム,プラスチックです.もちろん,車両構成は,これらの3つの材料以外にも広がります.フロントガラスの安全ガラスセンサー用の陶器や 催化コンバーター用のプラチナは全て不可欠な部品です自動車開発は同時に既存の材料の最適化と新しい材料の研究を推進する.
1980年代には,陶器材料は金属とプラスチックに次ぐ"第三の材料"として注目され,主に金属合金と比較して高温耐性が優れていることから注目されました.1985 年,ニッサン の Fairlady Z モデル に シリコン ナイトリド 陶器 ターボ ローター が 搭載 さ れ た の で,画期 的 な 革新 が 生じ まし た.インコネル合金 (8.この材料は,ローターの重量を大幅に減らし,エンジンの応答力を向上させた..
シリコンナイトリドセラミックエンジンバルブも 広範な研究を受け,試作試験段階に達しました.この高硬度材料の磨き技術は,特に費用対効果の高い品質管理が,重要な技術的課題として現れた.セルミクスは環境の応用においても重要な役割を果たします.ガソリン車用酸素センサーのジルコニアセラミクスは,カタライト・コンバーター基板のコルディアライト陶器排気ガス浄化のためのディーゼル粒子フィルター (DPF) のシリコンカービッドセラミック.
2000年のピエージオ607に初めて導入されたDPFは,毛孔のある蜂巣構造を用いて,ディーゼル排気ガスから微粒子を捕獲する.この技術には,微孔の寸法と先端の蜂巣加工技術が精密に制御される必要があります典型的な乗用車のDPFユニットは3~6kgの重さで,必然的に車両全体の重量を増加させます.
自動車の軽量化は,主に燃料消費を削減し,動的性能を向上させることを目的としています.燃料効率の向上は特に重要になってきました燃料消費量を削減するための方法はいくつかあり,エンジン燃焼を最適化し,摩擦損失を削減し,電源伝送効率を向上させ,空気力学抵抗とロール抵抗の減少軽量化が最も重要な手段の一つである.車体が最も重い部品であるため,軽量化が燃料節約に不可欠だ電気自動車の場合は,体重削減により,運転距離も延長されます.
車両の重量は343kgで,261kgの白色のボディ (構造枠) とドアとハッドの82kgを含みます.車両の全重量の約30%を占める比べるとエンジンの重量は41kgで,41kgの鋳鉄のシリンダーブロックも含まれています.アルミニウムに代用すると体重が15kg減少します..
部品の小型化も軽量化への重要なアプローチです.エンジンとエンジンベールの部品のサイズを小さくすることで,キャビンのスペースが拡大するだけでなく,衝突バッファゾーンも増加します.衝突の安全性を向上させるミニチュア化により,ボディデザインの柔軟性も向上します.現代的な軽量車 (718 kg) は 206 kg のボディを搭載し,ボディ対車両の重量比は 2 と類似しています.0.0リットルのセダン (表1参照).
| 車両タイプ | 制限重量 (kg) | 体重 (kg) | 体重比 |
|---|---|---|---|
| 2.0L セダン | 1,214 | 343 | ~30% |
| 軽量車両 | 718 | 206 | ~29% |
自動車の車体は 最大かつ最も複雑な車体構造の一部であり,軽量化のための主要な標的となっています.耐久性を含む複数の性能要件を満たす必要があります硬さ,耐久性,耐腐蝕性,NVH (ノイズ,振動,硬さ) 性能,衝突安全性
高強度鉄鋼 (HSS) は,重量減量する重要な材料として機能する.鉄鋼の強度を増やすことで,製造業者は構造性能を犠牲にせずに材料の使用を減らすことができます.高強度鋼 (AHSS) 双相鋼を含むトランスフォーメーション誘導可塑性 (TRIP),複合相 (CP),マルテンシト (MS) 鋼は,自動車用用途がますます広がっています.より軽い材料に より高い強度と より良い形容性を提供しますより安全な体構造です
ある自動車メーカーの最新のモデルでは AHSS を使って 体の重量を15%減らし 硬さや衝突安全性を高めます熱型鋼は,通常,衝突耐性を高めるためにA柱とB柱のような重要な構造部品を強化します.
アルミニウム合金 は,重量 を 軽く する もう 一つ の 重要 な 解決策 を 提供 し て い ます.その 密度 は 鉄鋼 の 密度 の 約 3 分の 1 です.アルミニウム を 代替 する こと に よっ て,体 体重 が 大きく 減少 し ます.アルミニウム の 優れた 形容性 と 耐腐蝕性 は,製造 過程 を 容易 に する現在の用途は,ボディパネル,構造部品,懸垂システム,エンジン部品に及ぶ.
アウディA8は全アルミ製のボディ構造を例示しており,従来の鉄製ボディと比較して約40%の減重を達成している.テスラのモデルSは重量削減と走行距離拡大のためにアルミも広く利用しています.
プラスチックや複合材は,軽量化するための追加的な経路を提供します.金属と比較してかなり低密度で,体重を大幅に削減できます.設計の柔軟性と耐腐蝕性も優れたものですが 複雑な形状の部品には適しています現在,バンパー,フェンダー,ドア・トリム・パネル,インスチュメンタ・パネルなどが使用されています.
炭素繊維複合材料は 性能の高い軽量材料で 特殊な強度と硬さを持っていますBMWのi3とi8のような高級車で使用は拡大し続けています.
自動車の軽量化は 材料,設計,製造の協調的な進歩を必要とする 体系的な技術的課題です未来の自動車は軽くなるより効率的で 環境に優しい
