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汽车轻量化|雪佛兰Corvette C7 碳纤维复合材料轻量化之路
发布时间:2020-07-09
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雪佛兰克尔维特首代车型诞生于1953年,底盘代号为C1。1953年版的克尔维特C1采用的是硬轴式非独立悬挂。1963年的克尔维特C2 Stingray版本是首款采用独立悬挂的雪佛兰克尔维特。自1953被推出以来,Corvette一直是一款多材料的汽车。追溯到66年前,通用汽车公司的设计师Harley Earl创造了一种跑车设计,旨在与英国和意大利的设计竞争。为节省模具成本,通用选择采用手工铺放玻璃纤维复合材料的方式制作所有的车身面板,包括地板。位于美国俄亥俄州Ashtabula的 Molded Fiber Glass Co.被选中制造车身。

 

Corvette一直以来都是通用汽车公司实现新材料、新工艺获奖的平台,以及使用复合材料车身板技术的行业先驱。1968年,手工铺层被湿法模压成型所取代,使制成的车身面板更轻、更薄。1973年,片状模塑料(SMC)首次在汽车上亮相,为SMC在整个行业的应用铺平了道路,直到今天。对SMC的持续改进也出现在Corvette上。早在20世纪80年代中期,通用汽车公司就通过添加空心玻璃微珠,使第一批低密度的SMC(比重1.3,传统SMC的比重为1.9)获得了在Corvette的地板和其他非外观部件上应用的资格。自此以后,低密度SMC经历了多次迭代,现已进入量产应用阶段,包括用于A级表面的外饰面板。

 

通用首次对碳纤维车身面板的应用是2004 C5勒芒版上的引擎盖,它采用了热压罐固化的外板和混合了玻璃纤维和碳纤维的SMC内板。2006年推出的C6 Z06车型有碳纤维的挡泥板、车轮衬套和地板。同款车的ZR-1版本增加了碳纤维发动机罩和分离器

 

在2013北美车展上,雪佛兰发布了一款超级跑车——克尔维特Stingray(Corvette Stingray).克尔维特C7 Stingray(“Stingray”名字源自克尔维特C2 Stingray版本)采用了全铝车身、钢板弹簧式双叉臂前后悬挂以及6.2L的通用LT1-V8发动机。

 

2014款的克尔维特C7不管是外观还是内饰上都有了很大的改进,尤其是内饰设计上费尽心思,苛求完美,车内采用碳纤维制造,真皮座椅全部为手工缝制,甚至还装有一台大的液晶显示屏,能够随时切换的仪表盘,抬头显示功能、多功能方向盘以及巡航模式抬头显示系统,可显示G值。一键启动、内后视镜等等处处彰显着充满战斗气息的设计,时时刻刻都在告诉我们这真的是一款高性能的跑车。最大马力455p选装运动排气后460p马力最大扭矩621NM。引擎转速主动自适应巡航系统牵引力控制系统,防止车辆过度打滑外后视镜带加热电动调节,驾驶侧带自动防炫目功能。

 

而在科技感配置方面,抬头显示等新功能也一应俱全。相对于老款克尔维特C6,C7完全是一款全新打造的车型。全新的轻量化框架式纯铝合金底盘、碳纤维引擎盖以及可移动式的顶盖让整车减重45kg。而车门、翼子板等部分采用了复合材料也成功减重17kg,因此燃油经济性也自然更加出色。C7的车身尺寸为4496毫米,比现款C6的4435毫米稍长,而轴距则比上一代车型的2685mm,增加25mm,达到2710mm,相比老款能有更出色的表现。

 

克尔维特作为通用集团旗下亲民而又强悍的黄金跑车,动力方面,克尔维特C7采用了6.2升LT1的V8发动机,最大功率335kW(456PS),最大扭矩足足有610Nm,百公里加速不到4秒,这对于一台超级跑车来说绝对是令人赞叹的成绩。

 

作为美国国宝级跑车,克尔维特狂野大气,不拘小节,一直活跃在赛道上,在勒芒拉力赛和Indy 500赛场上都表现出不凡的实力,双模排气系、弹射起步、电磁感应悬挂可谓是克尔维特值得的骄傲。6.2升排量V8 发动机使得这款黄金跑车最大马力高达455P,选装运动排气后,460P马力量都最大枢纽621M,可谓是一款天然超想象的跑车。这款车价格上远远低于那些欧洲的天价跑车,但是所提供的性能却一点也不输给他们,60年里超过150万的销量,俨然成为美国的“国民跑车”。

 

随着C7-Stingray的推出,通用为所有的Corvette C7配备了碳纤维的发动机罩,并推出了碳纤维的可移动车顶,这一直延用到C8,尽管C8恢复到采用低密度SMC制成的发动机罩。

 

碳纤维发动机罩

碳纤维发动机罩

 

新一代克尔维特Stingray的车身框架采用铝合金设计,比上一代采用传统钢制材料的的车身质量降低了45kg,而车身强度却提高了57%。

 

2014 corvette C7 AL 车身,上代车型车身的主要框架是采用连续高压成型的方式制造,厚度都是一样的。而新的克尔维特采用了独特的高能量激光焊接,通过电脑控制,其精度可精确到0.03mm,铝合金车身框架主要分为5部分,每一部分可根据形状及强度的性能要求,厚度可从2mm至11mm进行优化,以最大化地减轻车身重量。

 

Corvette是第一款采用玻纤增强复合材料板弹簧的乘用车,其横向后单体板弹簧于1981年采用纤维缠绕工艺被生产出来。针对1984年推出的C4,通用增加了一个前横向弹簧,这样可以降低引擎盖线。这种悬架设计是通过C7车型实施的,经历了35年的试验。

早期Corvette的成功,令通用于1985年将复合材料板弹簧用在小型货车上,于1986年用在豪华汽车上,并从1988年到20世纪90年代中期,将复合材料板弹簧用在数百万辆的中型轿车上。

 

复合材料板弹簧

前后双叉臂+横向单层钢板弹簧悬挂系统

 

到了2014 Corvette C7,车门、翼子板、后护板均采用了比上一代密度更轻的材料。这些材料的创新应用,进一步减重17kg。据官方介绍,基于这些轻量化的设计,新一代克尔维特Stingray的前后配重比达到了50:50。新一代克尔维特Stingray的悬挂系统在结构上没有多大变化,还是延续了上一代车型的悬挂结构,即采用前后双叉臂+横向单层钢板弹簧悬挂系统。虽然结构大体一样,不过新一代的克尔维特在每一个组件上都进行了全新轻量化的设计。

 

如采用了碳纤维的下控制臂,减少了4kg的重量,采用铝制前束臂减少了1.1kg的重量。这些轻量化的设计,将减少簧下质量,有效提高悬挂的响应,进一步提升操控性能。

 

Corvette还开创了保险杠系统的先河,于1984年使用了采用玻璃纤维毡热塑性塑料(GMT)制成的第一个商业化的保险杠防撞梁。到20世纪90年代,全球超过16%的乘用车使用了GMT制成的保险杠防撞梁,现在全球很多车型仍在使用这项技术。1989年,通用采用陶氏的聚异氰脲酸酯(PIR),将Corvette的保险杠梁改为结构增强注射成型(SRIM),这使得每年用在通用微型货车上的SRIM 梁达到115000根,并最终于2001~2003年研制出用于通用皮卡的SRIM Pro-Tec 车厢。

 

美国复合材料零部件供应商plasan carbon composite为2014 Corvette C7 提供了碳纤维增强复合材料零件。(来源:汽车材料网)

 

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