【汽车轻量化】奥迪:组合使用多种材料,Q7减重300kg

2016-09-020阅读0

  车身减轻了300㎏,相当于5个成年人的重量。奥迪于2016年3月在日本推出的多功能运动车(SUV)“Q7”较上代车型大幅减轻了重量(图1)。

  

图1:奥迪的大型SUV“Q7”

  通过在车身和底盘大胆采用铝合金和高张力钢板,使重量减轻了300kg。

  奥迪日本公司网络开发部技术培训项目负责人奥山昌和指出:“该车按照适材、适所、适量的原则,区分使用铝合金及高张力钢板等多种材料进行设计,实现了大幅减重。结果使燃效改善了3成以上,大型SUV也实现了灵活的行驶性能”。

  首先来看车身,铝合金部件占总重量的41%(图2)。主要是前端、后端及驾驶室外壳等不必追求高强度的部分。前翼子板、发动机罩及后舱门等也采用了铝合金。

  

图2:构成Q7车身的材料

  要求高强度的骨架部分采用热锻钢板,而发动机罩及驾驶室外壳等采用铝合金。

  骨架部分采用热锻钢板

  而在中柱及地板纵梁等驾驶室的主要骨架部分采用了高强度的热锻钢板。热锻一般是指将钢板加热到约900℃,在软化状态下冲压加工,同时利用与模具接触的冷却效应强化淬火的技术。可以实现1500MPa级的拉伸强度和很高的尺寸精度。

  通过上述措施,仅车身就减轻了71kg,另外,车门也通过采用铝合金减轻了24kg(图3)。

  

图3:减重300㎏的细节

  车身和底盘减重明显,其实传动系统(动力传递机构)及座椅等很多部分也都进行了减重。

  使用多种材料时的难点在于如何将不同材料牢固地接合到一起。奥山介绍说:“铝合金与高张力钢板的接合采用的是摩擦搅拌焊和空心铆钉。”

  另外,底盘方面,悬挂连杆通过采用铝合金和高张力钢板减轻了重量,枢轴轴承也通过采用铝合金铸件实现减重。这样,底盘整体减重100kg以上。

  奥迪以前就曾积极推出采用全铝合金车身的汽车。1994年推出第一代车型的大型轿车“A8”及1999年上市的小型车“A2”就是典型的例子。但铝合金与钢材相比成本高。另外,由于高张力钢板的强度增大,热锻等制造技术也在不断发展,最近奥迪开始致力于采用多种材料的“材料多元化”。

  当然,这样的平台创新需要巨额投资。之所以能这么做,是因为奥迪是大众集团的一员,开发出的平台可供整个集团使用。

  追求轻量化与成本的平衡

  Q7是第一款采用大众集团最新通用平台“MLB evo”的汽车。大众集团的平台中,奥迪“A3”和大众“Golf”采用的“MQB”(横置发动机车用模块矩阵)已众所周知,而MLB evo是纵置发动机车用模块平台。

  除了奥迪Q7外,预计MLB evo还将被中型轿车“A4”、大众SUV“途锐”及保时捷SUV“卡宴”等新车型采用。

  奥山指出,“即使车型类别不同,基本设计也可以通用。就连踏板高度和车轴都一样,只是根据车型类别改变了整体尺寸和悬挂布局等。大众集团每年要生产120万~130万辆采用MLB evo的汽车,因此,即使进行巨额投资也容易收回成本”。

  在全球环保标准不断强化的背景下,汽车厂商为了提高燃效性能,都在加快推进汽车轻量化。而仅对部分车型种类投资的话效率很低,因此各公司正在加快平台通用化。

  不过,要想开发支持从高档到中低档的广泛车型种类的平台,需要兼顾轻量化和降低成本。因此,奥迪和大众正在集团内磨炼“适材适所”使用多种材料的技术。

  (全文完)