引领振动控制系统的轻量化创新

——访康迪泰克振动控制系统亚洲研发经理James L. Vance先生、汽车业务研发经理朱亦敏先生

作者:龚淑娟 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:32 发布时间:2017-09-29
基于康迪泰克振动控制系统遍布全球的研发团队,以及他们所掌握的核心技术,康迪泰克不断推出创新的振动控制产品,在提升汽车NVH性能的同时,也为汽车轻量化带来了非常有效的解决方案。
引领振动控制系统的轻量化创新

 

凭借专业的材料知识和丰富的工程经验,大陆集团旗下的康迪泰克致力于开发和生产由橡胶、工程塑料、金属、织物及电子部件集成的产品,以期能够满足广大客户的各种需求。面向汽车行业,康迪泰克与客户密切合作,持续为“驾乘自由”而努力,为客户提供发动机悬置、底盘悬置、空气弹簧、传动系统、制动及转向部件、管路系统、内饰材料、燃油管理系统膜片、橡胶履带、密封和隔热系统等众多技术领先且性能优良的产品。

作为康迪泰克的一个重要业务单元,“振动控制系统”是汽车行业动力总成悬置件及车身振动控制件的合作伙伴,帮助动力总成系统隔振、减振,帮助车身和车架之间的连接部分减少振动。“与其他工业行业更多采用标准件不同的是,汽车行业的振动控制系统基本都是针对客户具体车型的需求来量身定制、正向开发的,从概念设计到产品设计,从仿真分析到台架试验,从样件开发到最终量产,我们始终与客户一起为优异的产品性能而携手努力。”康迪泰克振动控制系统亚洲研发经理James L. Vance先生说道。

据康迪泰克振动控制系统汽车业务研发经理朱亦敏先生介绍,康迪泰克振动控制系统已为客户定制开发了品类繁多的产品,包括:常规发动机悬置、变速器悬置、液压悬置、半主动及主动悬置、动态吸振器、主动式吸振器等动力总成振动控制系统;变速器支架/托架、、液压衬套、车桥横梁、扭转减振器、谐振块等底盘类振动控制零部件;悬架减振器的减压盖、驾驶室悬置等车身振动控制系统。

康迪泰克振动控制系统亚洲研发经理James L. Vance先生、康迪泰克振动控制系统汽车业务研发经理朱亦敏先生

 

振动控制系统的轻量化新材料

“康迪泰克振动控制系统的产品,在传统的橡胶类产品基础之上,经过多年创新发展,已经有了很大的扩展,特别是以聚酰胺(Polyamide,俗称‘尼龙’)等工程塑料为材料的振动控制系统轻量化零部件方面的创新,甚至包括一些以塑代钢、以塑代铝的轻量化结构件,它们提供了同样的高性能,具有非常高的技术含量,为我们现在和未来的业务开创了一番新的天地。”James L. Vance先生说。

的确,轻量化是汽车行业发展的大趋势。除了采用新材料替代金属材料,产品本身的轻量化结构设计也有利于减轻汽车重量,进而促进汽车节能减排这一越来越严苛的行业需求。目前,在振动控制系统领域,正如James L. Vance先生所说,聚酰胺,特别是玻璃纤维增强型聚酰胺正在越来越多地取代铝制零部件,更加有效地减轻车重,减少车辆的燃油油耗。

玻璃纤维增强型聚酰胺是在聚酰胺中添加玻璃纤维、增韧剂等共混材料,使得材料的拉伸强度、弯曲强度等力学性能均有大幅度的提高。朱亦敏先生介绍说:“玻璃纤维增强型聚酰胺是一个各向异性的材料,其性能与玻璃纤维的排列方向有着密切的关系,我们所掌握的核心技术就是在产品设计、模具设计、加工工艺、制造过程中,把玻璃纤维的方向排列好,保证最终产品的性能。此外,仿真能力也是我们的核心能力之一,在一些商用软件的基础之上,我们会对材料供应商的材料和产品样件进行大量仿真分析,最后的验证阶段,不同温度、时间和应用工况下的各种试验证明,我们的仿真数据和实际产品的性能基本吻合。在整个开发和生产的过程中,我们也积累了大量材料物理性能和产品仿真、验证的数据库,在设计优化、失效分析、工艺调试等方面也积累了丰富的实际经验。”

 

创新产品赢大奖

基于康迪泰克振动控制系统遍布全球的研发团队,以及他们所掌握的核心技术,康迪泰克不断推出创新的产品,在提升汽车NVH性能的同时,也为汽车轻量化带来了非常有效的解决方案。

特别值得一提的是,有几款独特的创新产品拿过国际大奖。

凯迪拉克CT6的前/后减压盖是获得美国塑料工程师协会(SPE)的2016年度汽车创新大奖(底盘/硬件类)的一款产品。这是康迪泰克与通用汽车联合研发的全球第一款聚酰胺材质的减压盖,中国研发团队也参与了其中的产品验证工作。与业内其他车型所用的铸铁、铸铝材质的减压盖相比,该款聚酰胺减压盖大大地减轻了重量。

超轻NAG 3变速器支架是康迪泰克2016年获得“德国材料设计金奖”的一款创新产品,获奖理由是其卓越的“CO2减排效率”。该部件专为高档乘用车开发,采用玻璃纤维增强型聚酰胺制成,重量比以往使用的铝制件减轻了55%而功能完全不变。

超轻的NAG 3变速器支架

除此以外,康迪泰克的一款采用玻璃纤维增强型聚酰胺制造的后桥变速器横梁同样在2016年荣获了Altair Engineering颁发的轻量化大奖,此款后桥变速器横梁比压铸铝版本的横梁减重30%。与此同时,该部件还具有同样的强度,有效地减小振动和噪声,并且满足同样的碰撞要求,已用于梅赛德斯奔驰车型。

由康迪泰克振动控制研发的变速器横梁,全球第一次应用聚酰胺材料

 

本地研发彰显实力

作为全球研发力量的重要组成部分,中国研发团队同样能力卓越,并已取得了累累硕果——常熟研发中心从2014年开始有了第一个量产项目至今已经在为众多国内外汽车厂商提供量产产品。

除了动力总成悬置产品、减压盖、液压衬套等产品以外,在常熟开发和生产的乘用车硅橡胶谐振块,也展示了康迪泰克中国研发团队雄厚的专业研发能力。常熟研发中心的工程师们针对不同要求和用途设计谐振块以最大限度地消减底盘振动。

“在2017上海车展上,我们还展示了一款后桥横梁的开发模型——该部件采用轻量化材料制成,由常熟研发中心开发。该部件重量比钢制版本减轻20%左右,部件刚度满足客户技术要求。仿真试验证实此款新部件性能可靠。一旦量产,我们将因此而进入轻量化设计领域的全新发展阶段!”朱亦敏先生介绍到。

 

产品开发是一门平衡的艺术

在振动控制系统开发的整个过程中,如何发挥材料性能优点,把轻量化做到极致?这可能是很多工程师都会思考的问题。James L. Vance先生却说:“不同的用户需求,会有不同的解决方案,最终取决于产品性能、具体用途以及成本等多方面的因素,最终的结果是一个综合考虑的最佳平衡点。虽然我们可以把产品做到最轻,但成本可能会比较高,满足不了客户的量产需要,所以我们需要寻找最合适的材料,实现轻量化的同时,满足客户大量应用的性能和成本需求。另外,从设计的角度,如果能够把几个零件做成一体化的零件,减掉零部件的连接,这样不仅可以实现轻量化,而且还可以在生产过程中降低产品的成本。”

朱亦敏先生还谈到:“在设计的过程中,我们会用一些拓扑的方法最大限度地优化产品结构,发挥材料的性能优势,达到轻量化的目标,同时结合生产工艺的仿真技术以优化产品性能。”

总之,在他们看来,轻量化,是要把正确的材料用在正确的地方、把合适的轻量化零部件用在合适的地方。也许没有最轻,但可以有最合适,关键在于满足客户要求。

康迪泰克开发了应用于特定领域的减振器,针对不同用途精确设计减振器质量和重量

 

迎接智能化、电气化的时代

目前,针对整个汽车行业发展的热点和趋势,未来康迪泰克振动控制系统的产品研发将会关注一些新的方向。James L. Vance先生表示:“康迪泰克不仅仅关注自己的橡塑产品,对于整个汽车行业的发展趋势,我们也同样非常关注,除了轻量化,我们也很关注智能化、电气化,包括自动驾驶。近期,大陆集团的一些并购大多在汽车电子领域,这也说明我们正在为适应未来的变化而做着积极的调整。”

“实际上,智能化和电气化的汽车更需要轻量化,而且对减振降噪会有更高的要求,康迪泰克的目标正是利用聚酰胺材料做出更多的轻量化的振动控制零部件。”朱亦敏先生补充道,“比如未来自动驾驶汽车,人们在车上的时间可以利用手机或车内显示屏上网,那时候就需要更加安静的车内环境,对车内噪声的要求会越来越苛刻,对零部件减振的要求会更高。而对于电动汽车,轻量化可以省电从而延长续驶里程,此外,因为没有了传统发动机的轰鸣声,底盘振动、胎噪和风噪等其他噪音就会凸显出来,减振降噪的工作也更加具有挑战性,这都是康迪泰克振动控制系统今后要关注的重点。”

    康迪泰克振动控制系统的另外一个发展方向是主动噪声控制——在一个比较宽的频率范围内提供减振降噪的系统解决方案,或者通过更好的声音设计,让各种部件有更多的组合形式,达到驾乘者想要的车内环境。比如保时捷911如果做成一个电动汽车,驾驶员踩下电门的时候,通过声音设计可以让他感觉到和踩下传统汽车油门一样澎拜的听觉感受,但振动方面却有着更加舒适的体验,这就是主动噪声控制的工作内容之一。

“总之,康迪泰克振动控制系统未来的两个方向,第一是轻量化,第二是主动减振降噪。面向未来,我们需要做的工作还很多,这是一项充满挑战但却非常有趣的工作,我们会乐此不疲!”James L. Vance先生和朱亦敏先生都笑得很灿烂。