NXS铝悬架的开发.docx

NXS铝悬架的开发 主要内容 作为提高汽车行驶性能的手段，必须要车体的轻量化，跑车对行驶性能的要求特别高。NSX为了追求作为跑车的性能，目标是彻底的轻量化，尽可能地适用铝材料。 本篇论文对悬架系统铝制的零部件，特别重点报告以下的内容。 ①各零部件的强度要求特性的解析和按照特性要求选定零部件的制造方法。 ②在保证市场的可靠性上，把握底盘零部件不可欠缺的市场环境上的材料强度劣化情况。 ③实用高品质大型的薄型铸件的制造的新铸造法 ④以冷锻造为主体的铝锻造技术。 首言 近年随着客户需求的多样化，跑车从只是单单追求行驶的车，逐渐地转变到追求包括安全性能·操纵性能·舒适性能，还有经济性能的高性能且整体取得良好的平衡的车。 在这样的状况中，跑车NSX的动力性能当然不用说了，兼具的其他所有性能都作为着眼点来进行开发。动力性能、操纵性能都是作为提高轻量化的手段，轻量化最有效果的方法可考虑置换材料、简略结构、缩小尺寸等等多种的研究方法。NSX在强度、刚度、实绩可靠性等等的层面上最为优秀，不损坏 基本的功能，置换材料为铝的材料可以达到车辆重量的轻量化。 本论文除了车辆重量的轻量化以外，对提高操纵稳定性也有效果的悬架系统零部件的铝化技术也进行了报告。 图1 NSX铝悬架的零部件 2 铝制的零部件 NSX的悬架构造采用跑车悬架代表性的双叉臂形式。为了充分发挥设计·构造上卓越的特性，包括副车架在内的悬架系统的零部件几乎都设法适用铝材料。在图1中表示的是NSX使用铝制悬架的主要零部件。 铝制悬架的总重量，包含在图1中所显示的零部件，底盘整体的重量约为100kg。 3 铝制的效果 接下来叙述悬架系统的零部件铝化的轻量化设计、轻量化的重量。 3.1 轻量化设计的思维方式 底盘系统零部件的铝化在进行轻量化上，重要的是要确保强度和刚度。通过铝化达到的轻量化率和强度·刚度的相关数据在表1以及图2中表示。这些铁制的零部件置换成铝合金时，各个的杨氏模量、强度、密度按照以下的假定，算出的结果。 1）形状：相似的形状 2）入力：弯曲、固定的力矩 3）刚度：统一铁制以及铝合金制的零部件的杨氏模量*截面2次力矩 4）强度：刚度相等时需要的强度 5）重量：截面面积*载荷支点距离*密度 根据这些，把铁制的零部件换成铝合金制作，因为A356-T6材料的疲劳强度，设计相等的强度，可确保超过铁制零部件的刚度。而且，这时的最大轻量化率（在确保与铁制零部件同等的强度·刚度基础上的轻量化率）为39%。锻造6061也同样达到31%的轻量化率。 但是，实际的产品铝合金化后，结果由于截面形状被扩大，受到制造方法的制约变少，根据各部位的功能可设计出最合适的零部件，得到了轻量化。具体使用FEM解析，对各种轻量化形状，预先测定实车的入力，比较各部件的变化、应力的平衡，在允许的极限内算出形状。在图3、4中显示用模型解析出来的结果。图中的箭头为入力点，外形线是表示入力前后的转向节的各个形状。 表1 铁制零部件与铝制零部件的比较例 图2 最大轻量化曲线 3.2 轻量化 在表2中表示的是NSX实施了铝化后的悬架系统零部件的制作方法·材料以及重量。这些零部件以前用钢铁材料制造时的重量和这次使用铝材料的轻量化的重量·比率同时在表2中显示。同钢铁材料比较，重量约50kg，比率达到了49.5%的轻量化。 图3 前转向节的NASTRAN解析 图4 前转向节的NASTRAN解析 （A L 轻量化品） （现有的Fe零部件） 表2 NSX悬架系统零部件铝化的轻量化效果和材料·制造方法 4、 铝悬架系统零部件的材料以及制造方法 4.1 材料·制造方法的选定 在表3里表示底盘系统零部件的要求特性和这次采用的材料·制造方法的优劣性比较。材料使用在耐腐蚀性、强度、韧性上有良好的配合的A356(铸造材料)、6061（锻造材料）、5182（冲压材料）。每个零部件的材料·制造方法在表2中表示。 表3 适用于铝制底盘零部件的材料·制造方法的特征 4.2 材料强度的长期可靠性 底盘系统的零部件，特别应该考虑的一个材料特性是在有腐蚀和破裂伤痕等等的使用环境下，强度会下降。由于是一直都在高应力下使用的零部件，所以要从长期可靠性方面充分确认材料的强度。 在图5里模拟A356材料和6061材料的市场环境，在腐蚀和破裂伤痕的双重条件下，表示材料强度的劣化特性。根据这个结果，作为强度设计、劣化后的强度基准。 图5 根据市场模拟实验比较在腐蚀和裂痕的双重破坏下的疲劳以及静态的强度低下 接下来在图6中表示铸铁材料和这次采用的铝材料在腐蚀的环境下的疲劳强度特性。铸铁材料经过长期的腐蚀，强度持续低下，但铝的两个材料跟铸铁