Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V.2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V.2.9 Materiály v automobilovém průmyslu Kapitola 31 Snižování hmotnosti vozidel Mgr.Josef Grochovský 30.9.2012
Obsah Ú v o d - anotace 1 1 Snižování hmotnosti vozidel... 1 2 Doporučená literatura:... 3 3 Použitá literatura a zdroje:... 4 4 Obrázky... 5
Ú v o d - anotace Kapitola pojednává o snižování hmotnosti vozidel a uvádí různé možnosti a způsoby, jak toho výrobci chtějí dosáhnout. Snížením hmotnosti vozidla dochází k úspoře energie bez Materiál je určen pro výuku technologie v 1. ročníku vzdělávacího oboru 39-41-L/01 Autotronik, ale umožňuje rozšířit a lépe pochopit obdobné učivo i dalších automobilových oborů. V závěru kapitoly jsou otázky k procvičení učiva. Materiál je určen pro výuku technologie v 1. ročníku vzdělávacího oboru 39-41-L/01 Autotronik, ale umožňuje rozšířit a lépe pochopit obdobné učivo i dalších automobilových oborů. V závěru kapitoly jsou otázky k procvičení učiva. 3
1 Snižování hmotnosti vozidel Ve Výzkumném centru spalovacích motorů a automobilů Josefa Božka bylo provedeno hodnocení vlivu hmotnosti vozidla na jízdní spotřebu pro nejběžnější tradiční i pokročilé druhy pohonných jednotek. Snížení hmotnosti vozidla snižuje energetickou spotřebu vozidla lineárně nezávisle na druhu pohonné jednotky. Pro spalovací motor i elektromobil testy prokázaly, že poměrné snížení hmotnosti automobilu o 20 % přinese úsporu 10 % energie. V případě vodíkového palivového článku byl efekt ještě vyšší. Snížení váhy vozů přináší měřitelné úspory energie Patrick Cazuc z divize Konstrukčních plastů (DPP) společnosti DuPont uvedl, že redukce váhy auta o 30 % by vyřešila veškeré požadavky na snižování produkce CO2 pro rok 2020. Snížení hmotnosti umožní zejména nástup moderních plastů, které budou stále častěji nahrazovat v konstrukci automobilů kovy. Zároveň umožní další snižování hmotnosti motorů a jejich zmenšování Důležitou roli budou hrát nové materiály i v oblasti komfortu a design, například při snižování hluku pro řidiče i spolujezdce. Zde se uplatní zejména materiály DuPontTM Kevlar, DuPontTM Nomex nebo DuPontTM Tyvek. Vývojoví pracovníci Lotusu měli vždy rádi konstrukčně lehká auta. Jejich poslední studie ukazuje, že masově vyráběné vozy mohou být o více než třetinu lehčí a přitom podraží jen minimálně. Místo z oceli budou vyrábět z hliníku a plastů. Obr.63 - Toyota Venza 1
Například karoserie současné Toyoty Venza sestává ze 400 dílů a je kompletně z oceli. U modelu Lotus Engineering snížili počet dílů na 211 a podíl oceli klesl na pouhých sedm procent. Nově by karoserie měla být ze 37 % z hliníku, 30 % hořčíku a 21 % kompozitních materiálů. Z 382 kilogramů tak hmotnost klesla na 221. Lotus také navrhuje použít nový způsob nízkoenergetického a nízkoteplotního svařování, které se používá třeba u rychlovlaků, některé spoje by se měly dělat lepením, které používá Lotus u svých sériových vozů. U dveří a blatníků navrhují inženýři snížení hmotnosti ze 143 kilogramů u současného modelu na 84 u modelu pro rok 2020. Namísto oceli budou nově z 33 % hořčíku, 21 % plastů, 18 % oceli, 6 % hliníku a 22 % z dalších materiálů. V interiéru by se mělo výrazně uspořit rozsáhlou integrací ovládacích prvků a palubních systémů. Z lehčích materiálů by měla být třeba palubní deska. Ovládání automatické převodovky i parkovací brzy by měl mít na starosti dotykový displej, který obsluhuje i další palubní systémy. Tím jsou eliminována doposud nutná mechanická spojení, což snižuje hmotnost a uvolňuje místo v interiéru. Nové by mělo být uložení sedadel, jejich zcela nová konstrukce by měla snížit hmotnost o polovinu. Prvky interiéru by tak namísto 250 kilogramů měly vážit 153 kilo. Nárazníky a výztuhy by měly být rovněž z nových materiálů a změnami by mělo projít i prosklení automobilu. Počítá se s novými materiály (polykarbonátová skla) především pro boční okna. K redukci hmotnosti mají přispět i elektrické rozvody a osvětlení. Kabeláž by měla mít tenkostěnnou izolaci a rozvody by měly být z mědi a oplášťované hliníkovými kabely. V osvětlení se počítá s rozsáhlým použitím LED diod a xenonových výbojek. Co se ovládacích prvků týče, inženýři Lotusu zkoumali, zda by nebylo výhodné použít pro některá spojení krátkodosahové bezdrátové technologie namísto klasických drátů. Opakování 1. Jakými způsoby se snižuje hmotnost vozidel? 2. Které materiály se používají ke snižování hmotnosti vozidel? 3. Uveďte konkrétní příklady částí automobilů, u kterých se snižuje hmotnost použitím nových materiálů. 2
2 Doporučená literatura: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007, ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha, Informatorium 2002,ISBN 80-86073-88-2 DOSEDLA Z. - Materiály a technologie Brno: MU, 2000. 62 s. VONDRÁČEK F. - Materiály a technologie I a II Praha: SPN, 1986.. 3
3 Použitá literatura a zdroje: HLUCHÝ M., KOLOUCH J. - Strojírenská technologie 1. Praha, Scientia 2007, ISBN 80-7183-265-0 POŠTA J. A KOLEKTIV - Opravárenství a diagnostika II. Praha,Informatorium 2002 ISBN 80-86073-88-2 ELEKTRO odborný časopis pro elektrotechniku, ročník 21, duben 2011 AUTOEXPERT odborný časopis pro autoopravárenství, prosinec 2011, leden+únor, 2012, březen 2012, duben 2012, říjen 2012 AUTOBENEX - odborný časopis společnosti Autobenex, č. 2Q/2012 Hodnocení nárazových testů - www.autembezpecne.cz,13.1.2013 Hodnocení závad podle autoklubu ADAC - ADAC duben 2011 Hodnocení výskytu závad v % podle stáří vozidel - společnost TÜV (duben 2010) www.ahaonline.cz Obrazová dokumentace převzato z nabídkových katalogů autodílů (e- shopy dodavatelských firem). Konzultace s pracovníky firmy Opravy silničních vozidel, Ostrava - Koblov, ul. Hřbitovní 4
Obrázky 1- Obr. 63 Toyota Venza..1 5
6