Однако такие преимущества, как повышенная полезная загрузка, устойчивость при движении и улучшенные динамические характеристики, имели свою цену: более сложные конструкции мостов нередко увеличивали их вес. Уже несколько лет назад ZF поставил перед собой задачу решить данную дилемму. Впечатляющим свидетельством усилий концерна в этом направлении стала последняя версия направляющей поперечной листовой рессоры из композитного полимерного материала, армированного стекловолокном (GFK). ZF интегрировал ее в конструкцию легковесной задней подвески для легковых автомобилей. Новая концепция позволяет сэкономить около 13% веса по сравнению со стандартным многорычажным задним мостом, имеющим оптимальные динамические характеристики. Подобное сокращение веса практически без потерь в динамике стало возможным благодаря последовательному и комплексному подходу ZF к применению легковесных конструкций. Вот уже много лет подряд ZF оптимизирует отдельные компоненты подвески, избавляя их от "лишнего веса": облегченные амортизаторы и рычаги подвески уже вышли в серийное производство и играют существенную роль в уменьшении веса конструкций для легковых автомобилей.

Применение альтернативных материалов и новых конструктивных возможностей, подбор оптимальных технологических допусков, минимальное использование стыковочных материалов при производстве – пожалуй, именно так можно кратко выразить суть стратегических принципов создания легковесных конструкций в автомобильной промышленности. Особенно эффективным способом избавления от "лишнего веса" является комбинирование сразу нескольких из перечисленных выше принципов. Дополнительные возможности открывает комплексное переосмысление концепции мостов для легковых автомобилей с точки зрения применения легковесных конструкций. Результатом подобного переосмысления стал легковесный задний мост ZF для легковых автомобилей. Его центральным конструктивным элементом является поперечная листовая рессора, выполняющая функцию направляющего устройства подвески. Она выполнена из композитного материала на стекловолокнистой основе и имеет значительно более низкую массу, чем стальные компоненты, которые все еще превалируют в мостах легковых автомобилей. Кроме того, в процессе разработке инженерам ZF удалось интегрировать в свою новинку целый ряд "классических" функций, таких как амортизация, стабилизация, а также функция направляющего устройства подвески. Так, некоторые рессоры облегченной конструкции берут на себя задачи рычага подвески, благодаря чему сокращается общее число отдельных деталей моста. Примечательно и то, что поперечная листовая рессора может настраиваться под различные показатели осевой и угловой жесткости, – идеальная предпосылка для ее использования в моделях легковых автомобилей с различными характеристиками подвески.

Оптимальные динамические характеристики при высокой функциональности и низком весе

Применение этого высокофункционального компонента обусловило разработку особой концепции заднего моста с независимой подвеской колес на стойках Макферсона. В новый мост интегрированы продольный рычаг, рычаг регулировки схождения колес и амортизатор, выполняющий функцию направляющей системы подвески. За счет этого уменьшилось количество составных элементов и уровень конструктивной сложности заднего моста, что облегчает его монтаж. Данная концепция позволяет сэкономить около 6 килограмм, то есть 13% веса по сравнению со стандартной многорычажной задней подвеской. При всех этих преимуществах легковесный мост ZF отличается и высокими динамическими характеристиками, сравнимыми с показателями многорычажной задней подвески для легковых автомобилей.

Чтобы наладить изготовление поперечных листовых рессор в промышленных масштабах, специалисты техноцентра "ZF Composites Tech Center" протестировали несколько возможных технологий серийного производства. Выбранный ими метод в частности позволяет производить рессоры различной жесткости.

Легковесные конструкции в серийном производстве

В то время как легковесные мосты с направляющей поперечной листовой рессорой пока еще ждут своего выпуска в серию, ZF уже начал серийное производство отдельных облегченных компонентов.

Так, конструкция нового легковесного амортизатора ZF позволяет экономить 25% веса: толщина стенок его алюминиевого корпуса варьируется, гарантируя повышенную прочность в местах, подверженных высоким нагрузкам, и оставаясь максимально тонкой, где это не требуется.

В настоящее время уже готов к выходу в серию легковесный рычаг подвески SMiCA (Sheet Metal integrated Control Arm). Он устанавливается без заклепок и болтовых соединений, что сокращает вес новинки почти на 23% по сравнению со стандартными рычагами из тонколистового металла. Кроме того, он требует меньше монтажного пространства и обеспечивает большую конструкторскую свободу при разработке подвески. Разработанная и выпускаемая ZF педаль тормоза из органолиста легче стандартной стальной педали примерно на 50 процентов. И это ‒ без потерь в отношении устойчивости к нагрузкам. Органолисты представляют собой термопластичные органические полимерные материалы, армированные непрерывным волокном. Они отличаются высокой устойчивостью и жесткостью и подлежат полной переработке для вторичного использования.

На иллюстрациях:

1.) Концепция направляющей поперечной листовой рессоры ZF позволяет сэкономить около 13% веса по сравнению с многорычажной задней подвеской.
2.) Сочетание легковесной конструкции и динамических характеристик: легковесный задний мост с направляющей поперечной листовой рессорой для легковых автомобилей по ходовым качествам не уступает многорычажной задней подвеске.
3.) Продукция ZF, выполненная из легковесных материалов, уменьшает вес автомобилей в серийном производстве.

Иллюстрации: ZF