proveedores de sistemas de Hutchinson Industrias Transporte para la nueva compañía ha desarrollado un Frente FE y trasero de fibra de vidrio Peugeot 208 material compuesto reforzado. Según los informes, este concepto de vehículo eléctrico híbrido solamente el consumo de gasolina por cada 100 km de 1.9L de un metal convencional sistema de eje / suspensión para pasar a un sistema basado en materiales compuestos, reduciendo el peso de 20,4 kg, o se reduce en aproximadamente un 40% en peso. empresa Peugeot Motor y de Hutchinson matriz total (Paris, Francia) cooperación, diseñado este coche para explorar una manera viable para cumplir con los estrictos requisitos europeos reguladoras para '2020, las emisiones de CO2 por kilómetro de menos de 90g', obviamente, 208 FE fácil llegar a este estándar, que se introdujo, cada El Km de emisiones de CO2 es de 49g, que para un vehículo eléctrico híbrido puro (sin enchufe) es un récord mundial prominente.
Hoja de suspensión de eje delantero compuesto Hutchinson esquemático
Como las empresas de formulación del material y de la vibración para la automoción, las industrias de ferrocarril y aeroespaciales controlan los fabricantes de tecnología, Hutchinson utilizando su experiencia en el diseño del eje 208 FE. Hutchinson material del núcleo compuesto de éstos estructura ejes que se llama un 'colgante multi-funcional soporte de la hoja', ya que sus características de diseño son: un miembro integrado en cuatro funciones importantes - suspensión, la dirección, la vibración / ruido, y el estabilizadora durante el desarrollo, los ingenieros de diseño se integran / 12 eliminados. Componentes, incluidos: muelle, asiento elástico, barra estabilizadora, accesorios de barra estabilizadora, barra estabilizadora y componentes de brazo de horquilla (parte de dirección).
Peugeot 208 FE, un concept car híbrido equipado con ejes delanteros y traseros fabricados con aproximadamente un 50% de fibra de epoxi / fibra de vidrio unidireccional (foto de Peugeot)
suspensión de metal En comparación, el diseño de la lámina de material compuesto reduce el 20,4 kg (aproximadamente 40%) en peso. En el proceso, los ingenieros de diseño pueden integrar o eliminar miembro 12 (Peugeot de imágenes)
La nueva suspensión en realidad se originó a partir de un componente fabricado por Hutchinson para otro fabricante de automóviles europeo hace 20 años, recuerda Bertrand Florentz, director técnico del Centro de Tecnología Compuesto Hutchinson ("CTeC"). Listo para entrar en producción, pero debido a la preferencia por la suspensión de acero tradicional, el plan de producción fue cancelado. Como las normas de emisiones más estrictas para 2020 son inminentes, el incumplimiento de la compañía enfrentará sanciones, por lo que los fabricantes de automóviles actuales Se enfrenta a enormes cambios en la situación del mercado. Al mismo tiempo, Hutchinson acumulación temprana de la experiencia de la aplicación de suspensión, pero también hace que responda rápidamente a los nuevos y únicos requisitos de desarrollo de diseño Peugeot 208 FE.
Al diseñar una suspensión de automóvil, la primera consideración es que este conjunto de piezas debe soportar tanto la carga estática (peso fijo del automóvil) como la carga dinámica (generada durante la operación), correspondiente a la fuerza de tracción distribuida en los tres ejes espaciales , Compresores y fuerzas de cizallamiento, es decir, cargas longitudinales, verticales y transversales, que pueden soportar hasta cinco veces la carga dinámica de un automóvil mientras se conduce, y por lo tanto, en las dimensiones estructurales críticas y el diseño general de la pieza La carga dinámica es una consideración importante.
En respuesta a estas cargas multiaxiales, el diseño "grandioso" inicial de Hutchinson consistió en simular la estructura principal de la suspensión con un modelo ortotrópico con distribución uniforme del haz, lo que, como resultado final, permitió a los ingenieros Para las características rígidas locales necesarias para cumplir con los requisitos básicos de carga estática del automóvil.
Si las propiedades mecánicas y térmicas del material son únicas e independientes en tres direcciones mutuamente perpendiculares, es un material ortotrópico. Por el contrario, las propiedades del material isotrópico están en todas las direcciones Además, un material puede tener microestructuras homogéneas (uniformes) o no homogéneas (no uniformes). Un material, como el acero laminado, es una anisotropía y homogeneidad ortorrómbica natural. (Uniformidad). La clave para diseñar un compuesto ortotrópico homogéneo es usar la misma 'microestructura' (es decir, el material, aquí un epoxi) y la mayor parte de la fibra de vidrio unidireccional. , Una estructura laminada que varía en grosor y orientación para crear una estructura laminada que permitirá a los ingenieros de diseño modelar la pieza mediante el análisis de elementos finitos (FEA) al agregar o sustraer Región de material de refuerzo para manejar una variedad de tres problemas de deformación y carga de ejes independientes.
Por lo tanto, el segundo paso en el proceso de diseño fue realizar una simulación detallada de elementos finitos de la suspensión en el Centro de Investigación Hutchinson, donde las simulaciones se usaron para imitar la rigidez de las hojas compuestas y para proporcionar una estructura laminada detallada que incluye La orientación de la tela y el grosor local. Como resultado, se obtiene un diseño de cuchilla con 3 estructuras laminadas: una estructura laminada 1 donde la junta esférica está aquí y la columna (más gruesa, más particularmente, Con un alto grado de rigidez longitudinal para asegurar que la guía de la rueda) fase; la estructura laminada se instala en el soporte del eje de acero de goma conectado a la mitad de los dos lados; estructura laminada tres, stent (delgado y especialmente especial Se asegura que la rigidez vertical de la suspensión) entre la parte media.
Los tipos de cargas consideradas en la simulación FE son la carga vertical (simétrica y asimétrica), la carga longitudinal, la carga lateral, la carga de esquina, la carga de impacto lateral y la carga de fatiga. La simulación genera rigidez, desplazamiento y Cinemática, así como las tensiones y tensiones locales en la resina y la fibra, y luego comparar el esfuerzo y la tensión con las tolerancias de material derivadas del laboratorio, incluido el factor de "falla de material" necesario.
En un proceso de desarrollo paralelo, los investigadores llevaron a cabo una caracterización exhaustiva de materiales utilizando muestras laminadas y resinas vírgenes, con parámetros específicos del proceso, como el moldeo por transferencia de resina (RTM), calor de reacción total, La expansión térmica y la contracción térmica (en las tres direcciones axiales) y la concentración de fibra, etc. se calculan a partir de las mediciones obtenidas mediante calorimetría de barrido diferencial (DSC), medición del ángulo de contacto y análisis mecánico dinámico (DMA) Estos datos se usaron para generar un modelo viscoelástico de una cuchilla de suspensión y luego se importaron al software de análisis de elementos finitos ABAQUS (Dassault Systèmes, Waltham, Massachusetts). Se utilizó el análisis termodinámico para determinar la temperatura de calentamiento. Y para calcular y predecir la deformación inducida por el mecanizado y las tensiones residuales durante el ciclo de curado para optimizar las condiciones de mecanizado una vez que se completa el diseño de la pieza y garantizar que las piezas se forman continuamente en los moldes y equipos normalmente producidos.
Aunque el diseño anterior Hutchinson compuesto Peugeot 208 FE, el eje trasero, pero la adición del elemento de dirección del eje delantero más complejo. La suspensión final con una fibra de vidrio de refuerzo estructura principal cuchilla arqueada y tiene un rango de espesor entre 12 ~ 15 mm, el contenido en volumen de fibras de más de 50% de la longitud de la lámina de aproximadamente 1,2 m, la anchura nominal de 140 mm, aproximadamente 315mm arco profundo. en el proceso de eliminación de todos los componentes anteriores, el diseño de eje / suspensión del compuesto incorpora todas las características de la suspensión de metal tradicional, tales como: una suspensión de la cuchilla en forma de arco durante el montaje de su forma pre-compresión está montado en el coche, y la anchura transversal coche del extremo delantero como canal único para el resorte de absorción de vibración. cada lado del material compuesto de la pala por un par de caucho bisagra (una vertical, una vertical) y las conexiones a la carrocería del vehículo en blanco (la BIW). cuando la trayectoria de la hoja en respuesta a la compresión o vibración de flexión se produce en dos entre el eje transversal es alargada de fijación. dar cabida a este que se extiende transversalmente, a base de caucho proporciona el desplazamiento lateral necesario del elástico, mientras que pueden también vibración y el ruido lO filtrado adicional. éstos están articulados Encapsulado en un par de cuchillas de acero en cada lado de la carcasa inferior.
Cada punta está conectada a una bola de acero, que a su vez está conectada a bielas (barras) que se cargan en el vehículo a través de amortiguadores de vibración y en estos puntos las cuchillas están sujetas a la carga máxima y, por lo tanto, Se realizó una mejora adicional en esta área en el diseño de la cuchilla al reemplazar la barra antivuelco con la función de antiarrugas en sí, debido a su rigidez a la flexión inherente y simetría fija. de hecho, basado en la simetría de la deformación, cuando la rueda izquierda se mueve hacia arriba, la rueda derecha está también desplazado hacia arriba, que en realidad está conectado a una dirección anti-roll definido y la hoja se separa de convencional, una rueda de bogie está conectado a través de la izquierda, Biela derecha y gire directamente.
Florentz dice que diseñar y construir un eje compuesto / suspensión requiere al menos cinco veces el esfuerzo de ingeniería para diseñar las mismas partes metálicas, pero en cierto sentido lleva más tiempo porque el acero Como material tradicional con una gran cantidad de datos de prueba y datos calificados, pero para partes compuestas, la caracterización final del material debe obtenerse después del envejecimiento capa por capa, la simulación y el postprocesamiento obtenido. Si el uso de compuesto en aplicaciones similares Los materiales, es seguro suponer que la mayor parte del tiempo de desarrollo de ingeniería adicional se puede eliminar debido a la aprobación de la certificación de materiales, las pruebas y la simulación de un proyecto a otro.
En el JEC 2015 en París, Francia, la suspensión fue lo más destacado del stand de Hutchinson
En JEC 2015, los visitantes pudieron ver claramente en el sistema de suspensión exhibido cómo el diseño de la suspensión separa la estructura de la hoja de resorte de la función de dirección de la suspensión delantera
Aunque esta tecnología todavía se considera conceptual, esta aplicación merece nuestra atención y potencial. Durante mucho tiempo, los compuestos se han considerado por mucho tiempo como no aptos para las aplicaciones estructurales de los vehículos comerciales. Por lo tanto, la industria de los compuestos ha hecho muchas dificultades. Para demostrar el potencial de los materiales compuestos para reemplazar los metales y creer que los fabricantes de vehículos y los consumidores pueden hacer sus propios juicios, gracias al importante paso de Hutchinson en esta dirección.