油門踏板是現(xiàn)代汽車動(dòng)力系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，油門踏板的可靠性是動(dòng)力系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一。油門踏板的主要作用是控制發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門的開(kāi)度，從而控制車速。合理的油門踏板可促進(jìn)汽車內(nèi)部簡(jiǎn)化，駕駛員空間變大，質(zhì)量減輕。汽車油門踏板的材料沿著環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材、安全和低成本的方向發(fā)展，取得了以輕量化為代表的顯著進(jìn)步，呈現(xiàn)著多樣化、多元化的趨勢(shì)。
汽車動(dòng)力系統(tǒng)材料是汽車設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、品質(zhì)等競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)弱的基礎(chǔ)之一。汽車輕量化程度主要取決于汽車材料輕量化的發(fā)展。近年來(lái)，玻纖增強(qiáng)尼龍材料如PA66+30GF、PA6+30GF等已成為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油門踏板材料的新選擇。玻纖增強(qiáng)尼龍材料由于造型容易、質(zhì)量輕、成本低，受到汽車主機(jī)廠及油門踏板制造廠商極大關(guān)注。特別是玻纖增強(qiáng)尼龍材料的形狀設(shè)計(jì)自由度大，其制成的油門踏板具有耐久性好、耐壓性及抗振動(dòng)性優(yōu)良功能零部件材料。
|
一 油門踏板技術(shù)要求 |
油門踏板作為汽車動(dòng)力系統(tǒng)的重要部件，其種類主要分為懸掛式油門踏板以及底板式油門踏板。為滿足汽車在使用過(guò)程中的安全性，油門踏板應(yīng)包括以下主要技術(shù)要求：
1. 一般要求
踏板裝置在整個(gè)工作行程中應(yīng)工作靈活，無(wú)異常響聲，且踏板表面應(yīng)光潔、均勻無(wú)氣泡、無(wú)裂痕、毛刺及劃痕等缺陷。
懸掛式油門踏板及其結(jié)構(gòu)
2. 基本要求
1）耐久性
|
溫度 |
循環(huán)次數(shù) |
行程 |
負(fù)載 |
|
-40℃ |
30萬(wàn) |
全行程 |
按要求 |
|
室溫（23℃±5℃） |
240萬(wàn) |
全行程 |
按要求 |
|
80℃ |
30萬(wàn) |
全行程 |
按要求 |
2）耐壓性
踏板傳感器每個(gè)回路的正極和接地之間應(yīng)能承受12V±0.5V最少5min。
地板式油門踏板及其結(jié)構(gòu)
3）耐腐蝕
踏板總成在溫度35℃、5%的中性鹽霧環(huán)境中放置24h，然后在溫度60℃、濕度95％的環(huán)境中再放置12h，在室溫下穩(wěn)定2h后進(jìn)行功能測(cè)試。
4）抗跌落
踏板總成從距地面1m的高度跌落到平滑的水泥地面上，每個(gè)踏板的六個(gè)方位面分別進(jìn)行一次測(cè)試，總共使用3個(gè)踏板；試驗(yàn)后的踏板應(yīng)滿足功能測(cè)試要求，且不能有損壞或影響踏板裝配的破損。
5）抗振動(dòng)
|
頻率Hz |
振幅mm |
加速度m/s2 |
掃頻速率Oct/min |
每一方向試驗(yàn)時(shí)間 h |
|
10-25 |
1.2 |
1 |
20 |
|
|
25-500 |
30 |
|||
|
注1：標(biāo)準(zhǔn)振幅和加速度適用于Z方向 注2：振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)的Z方向規(guī)定為與汽車垂直方向平行的方向 |
||||
6）踏板強(qiáng)度
|
踏點(diǎn)施加力 |
要求 |
|
操縱力900N |
踏板在下限位應(yīng)能承受此載荷，無(wú)斷裂和損壞 |
|
操縱反向力300N |
踏板在下限位應(yīng)能承受此載荷，無(wú)斷裂和損壞 |
|
側(cè)向力300N（內(nèi)、外測(cè)） |
踏板應(yīng)能承受此載荷，無(wú)斷裂和損壞 |
|
側(cè)向力100N |
施力點(diǎn)距踏板旋轉(zhuǎn)軸150mm±5mm，施力點(diǎn)的變形不超過(guò)10mm |
7）耐粉塵
踏板總成暴露于0.88g/m3的塵埃環(huán)境中24h后應(yīng)滿足功能測(cè)試要求。
8）耐高低溫循環(huán)性
踏板在-40℃保持3h，然后升溫至85℃再保持3h，然后再降溫至-40℃，作為一個(gè)循環(huán)，要求溫度轉(zhuǎn)換的時(shí)間小于5min；共進(jìn)行6次熱沖擊循環(huán)，試驗(yàn)后的踏板應(yīng)滿足功能測(cè)試要求。
9）耐存儲(chǔ)性
將踏板總成放置在-40℃環(huán)境中至少48h，接著在室溫下放置至少6h后，然后在85℃環(huán)境中再放置至少48h；試驗(yàn)后的踏板應(yīng)滿足功能測(cè)試要求。
10）低噪音
踏板以0.01m/s的速度釋放回到初始位置期間所產(chǎn)生的噪音應(yīng)不超過(guò)45dB(A)（在駕駛員耳朵部位測(cè)量，距離踏板墊1350mm）。踏板從任一位置瞬間釋放，回彈所產(chǎn)生的噪音應(yīng)不超過(guò)83dB(A)，無(wú)論任何時(shí)候600Hz以上的噪音應(yīng)低于70dB(A)。
11）回彈性
將踏板固定在試驗(yàn)臺(tái)上，踏板運(yùn)動(dòng)到全行程位置瞬間釋放，踏板回彈到初始位置作為一個(gè)循環(huán)，總共進(jìn)行1000次循環(huán)，每100次循環(huán)監(jiān)控一次傳感器在怠速位置的輸出信號(hào)，1000次循環(huán)后踏板進(jìn)行性能測(cè)試。
|
二 油門踏板如何選材？ |
1.油門踏板材料發(fā)展歷史
汽車油門踏板材料及相應(yīng)加工工藝的發(fā)展歷程是：鑄鐵或鑄鋁件----不銹鋼-----壓鑄鋁合金件-----（尼龍）熱塑性塑料注塑件。
2.各種材料性能對(duì)比
現(xiàn)將鑄鐵或鑄鋁件、不銹鋼件、壓鑄鋁合金件、熱塑性塑料（尼龍）注塑件的性能對(duì)比如下。
|
序號(hào) |
性能 |
材料 |
|||
|
鑄鐵/鑄鋁件 |
不銹鋼件 |
鋁合金壓鑄件 |
熱塑性尼龍注塑件 |
||
|
1 |
質(zhì)量指標(biāo) |
差 |
差 |
好 |
優(yōu) |
|
2 |
設(shè)計(jì)自由度 |
差 |
差 |
差 |
優(yōu) |
|
3 |
材料成本 |
優(yōu) |
好 |
差 |
差 |
|
4 |
加工成本 |
差 |
差 |
差 |
優(yōu) |
|
5 |
制造不良率 |
差 |
差 |
差 |
優(yōu) |
|
6 |
生產(chǎn)效率 |
差 |
差 |
差 |
優(yōu) |
3.油門踏板用玻纖增強(qiáng)尼龍材料分析
①輕量化
對(duì)于同一汽車而言，油門踏板選用的熱塑性尼龍注塑件與傳統(tǒng)材料件在強(qiáng)度、剛性相近的情況下，油門踏板部件自身的重量指標(biāo)，尼龍塑料注塑件比不銹鋼件減輕50%以上，比鋁合金鑄件減輕30%-40%；該比較的前提條件是已考慮并計(jì)入為補(bǔ)償尼龍塑料新材料剛度和強(qiáng)度而增大的壁厚及設(shè)計(jì)上增加的局部加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)措施對(duì)自身質(zhì)量的影響。
|
材料 |
鋼 |
鋁 |
PA66+30GF |
|
密度 g/cm3 |
8.7 |
2.9 |
1.36 |
②設(shè)計(jì)自由度
玻纖增強(qiáng)尼龍材料使部件壁厚變化、局部加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)、與連桿部件集成為一體化等設(shè)計(jì)自由度大大提高。
③加工成本
熱塑性玻纖增強(qiáng)尼龍油門踏板的加工成本與傳統(tǒng)的油門踏板材料相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，熱塑性尼龍注塑油門踏板不但能提高生產(chǎn)效率，同時(shí)可降低生產(chǎn)成本。僅模具費(fèi)用一項(xiàng)，可節(jié)省費(fèi)用可觀，因尼龍塑料注塑模具的使用壽命是鋁合金壓鑄模具使用壽命的10倍；油門踏板與連桿部件集成注塑，降低油門踏板的組裝成本；注塑制造工藝比鋁合金鑄造工藝的產(chǎn)品不良率低，降低系統(tǒng)成本。有資料顯示，玻纖增強(qiáng)尼龍注塑油門踏板的生產(chǎn)成本要比壓鑄鋁合金材料低30%-40%。
④可靠性
玻纖增強(qiáng)尼龍?zhí)ぐ宓墓ぷ骺煽啃?、使用耐久性及低溫下工作適應(yīng)能力，已經(jīng)通過(guò)了包括大眾、通用、福特及吉利等各大主機(jī)廠認(rèn)證。
上海日之升科技有限公司針對(duì)汽車油門踏板技術(shù)要求，依托當(dāng)前汽車技術(shù)的發(fā)展方向，不斷加大投入研發(fā)力量和資金，開(kāi)發(fā)了一款可用于油門踏板材料-A6G04。A6G04是日之升公司通過(guò)基體選擇、加工工藝等技術(shù)創(chuàng)新，性能已接近國(guó)內(nèi)外同行業(yè)產(chǎn)品，目前已在多家客戶中使用與推廣。
|
測(cè)試項(xiàng)目 |
測(cè)試方法 |
單位 |
測(cè)試條件 |
測(cè)試值 |
|
|
A6G04 |
行業(yè)標(biāo)桿 |
||||
|
拉伸強(qiáng)度 |
ISO527 |
MPa |
5mm/min |
180 |
185 |
|
斷裂伸長(zhǎng)率 |
ISO527 |
% |
5mm/min |
2 |
3 |
|
彎曲強(qiáng)度 |
ISO178 |
MPa |
2mm/min |
255 |
250 |
|
彎曲模量 |
ISO178 |
MPa |
2mm/min |
8500 |
8600 |
|
無(wú)缺口沖擊 |
ISO179 |
KJ/m2 |
23℃ |
85 |
85 |
|
缺口沖擊 |
ISO179 |
KJ/m2 |
23℃ |
12 |
13 |
|
成型收縮率 |
ISO294 |
% |
23℃ |
0.4 |
0.3 |
|
熱變形溫度 |
ISO75 |
℃ |
1.82MPa |
250 |
250 |
|
密度 |
ISO1183 |
g/cm3 |
23℃ |
1.36 |
1.36 |
本文作者：陳光偉（上海日之升科技有限公司）
推薦閱讀：
艾邦高分子已建有汽車產(chǎn)業(yè)鏈微信群，部分企業(yè)已加入（大眾、奇瑞、獵豹、比亞迪、延鋒偉世通、馬瑞利、哈星……）
始發(fā)于微信公眾號(hào)：艾邦高分子