小玩意大作用,汽車擾流板你以為只是拉風和好看?
保持平衡和警示,這讓你想到了什么?是不是下面這個?
汽車擾流板的作用便是在高速行駛時保持穩(wěn)定,而其中裝配的高位剎車燈就是起警示作用。嗯,這算不算仿生設計呢?
什么是擾流板
1968年春,F(xiàn)1賽場上出現(xiàn)了一輛“奇葩賽車”:
Lotus 49B 改進款
這樣的車型早就成為F1的主流,所以我們不會感到驚訝。但當時,在尾部加裝一塊“板子”,卻是開先河之舉。這款賽場,是蓮花汽車(LOTUS)車隊的Type 49B型賽車,它尾部上的“板子”,則是“擾流板”。
擾流板的出現(xiàn),是對空氣動力學的成功運用。它改變了F1賽場的規(guī)則。
汽車擾流板又名尾翼,作用是在汽車高速行駛時,使空氣阻力形成一個向下的壓力,盡量抵消升力,從而使汽車有更好的抓地力,在高速行駛時仍能保持穩(wěn)定。擾流板也能降低汽車的空氣阻力,對節(jié)省燃油也有一定幫助。
還有廠家在擾流板上裝信號燈,起到提醒作用。
從小眾到普及
這么好的東西,為什么剛開始時在普通汽車上面沒有大規(guī)模應用呢?
這是因為,只有當汽車達到相當高的速度,比如100km/h以上,升力才會對汽車穩(wěn)定性造成影響,而早期的汽車和路況都不允許普通汽車有這么高的速度。
直到近幾年,汽車技術的進步和高速公路的優(yōu)化使汽車高速行駛成為常態(tài),汽車擾流板的引入也就自然而然了。
值得一提的是,普通轎車類,除三菱、現(xiàn)代起亞等少數(shù)車型,以及一些高級跑車外,加裝擾流板的仍然比較少,或者只是一個選裝的配件。這可能與轎車裝擾流板比較麻煩并影響車身美觀,而且一般轎車并不需要非常高的速度有關。
反而是在SUV、MPV類箱式車型上,擾流板幾乎成為標配。其經(jīng)過演化,成為后擋玻璃上方鴨舌狀的突出物,除了起到穩(wěn)定車身的作用,還起到裝飾和提高檔次感的作用,而且雨刷、高位剎車燈也安裝于此。
可以說,開始時高端車才裝擾流板,現(xiàn)在則是不裝擾流板,就不算高端車。
擾流板大學問
作為專業(yè)的汽車材料制造企業(yè),我們當然要關注擾流板的選材問題。從歷史上看,制作擾流板的材料有鋁合金、玻璃鋼、碳纖維、塑料等。
鋁合金擾流板:導流和散熱效果不錯,價格適中;缺點是偏重。
玻璃鋼擾流板:熱固性樹脂加玻璃纖維等制作,價格便宜;缺點是偏脆。
碳纖維擾流板:質(zhì)輕,剛性和耐久性都較好,外觀時尚;缺點是價貴。
塑料擾流板:尺寸穩(wěn)定性比較好,韌性好,易加工,可噴涂不同顏色,性價比較高。
而一件新的事物要實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn),生產(chǎn)效率和成本就是必須要考慮的因素了。塑料是制造效率最高的材料之一,也成為制作擾流板最廣泛的選擇。
塑料擾流板
接下來,我們重點聊一聊應用最廣的塑料擾流板。一般來說,擾流板可選用的塑料材料及其優(yōu)缺點如下表所示:
除了上述材料,也可以采用SMC(Sheet Molding Compound)或者BMC(Bulk Molding Compound)模壓成型,以及用雙組份聚氨酯通過反應注射成型(RIM)。
塑料擾流板的結構及成型
擾流板一般為中空的雙層結構,可通過樹脂吹塑成型或者注塑后連接成型。
吹塑:多采用ABS樹脂,但不是普通的ABS就可以,需要熔體強度較高的吹塑級ABS,如ABS BM510或耐熱級的ABS BM530(HDT=95℃)。
吹塑的主要流程如下:
吹塑成型動態(tài)模擬(動圖來自網(wǎng)絡)
吹塑成型制作擾流板:1.不需多套模具,且對模具粗糙度要求相對較低;2.開模周期較短;3.使用的材料成本相對較低。因此綜合成本低于其他成型方式,成為制作擾流板最為廣泛的方式。
吹塑成型的擾流板,為中空結構,其設計和造型有著特殊的要求:
1.整體造型飽滿圓潤,A面避免大面積下凹式設計。
2.空腔的厚度不得低于5mm,以避免兩側腔壁料粘結導致表面縮印。
3.應避免臺階等突變式結構設計,以防止拋光困難。
需注意的是,吹塑ABS的表面一般較為粗糙,需要打磨后再噴漆。否則,擾流板表面容易出現(xiàn)麻點之類的“雀斑”,影響顏值,讓用戶抓狂。
所謂:吹塑千萬條,打磨第一條,表面不光滑,工人兩行淚。
注塑成型的擾流板,可實現(xiàn)復雜結構。目前多選用PC/ABS,其強度和耐熱性能等比吹塑ABS高,為單片結構,需通過后期膠粘或焊接(如超聲波焊)的方式連接在一起。
PC/PET+MD以其優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和噴漆性能,在擾流板上也獲得了越來越多的應用,由于材料剛性很高,可實現(xiàn)薄壁化設計。
另外,設計為高光黑效果的擾流板,其下板由于被遮擋,對耐熱、耐候等要求可降低,一些高光黑的免噴涂材料也獲得使用,如ASA、PC/ASA、PMMA/ASA等。
擾流板的噴涂
吹塑ABS表面較為粗糙,需要進行打磨后再進行噴漆。注塑PC/ABS則由于易出現(xiàn)內(nèi)應力,可能出現(xiàn)開裂的情況。PC/PET+MD耐化學品性好,噴涂性能較好。
注塑毛坯件
由于烘烤溫度一般為80℃以上,因此對材料的耐熱性能也有較高要求。
擾流板的裝配
擾流板與車身的連接,多采用螺絲固定、卡扣等方式。需要注意的是:
1.裝配點不能處在同一直線上,防止擾流板裝車后晃動;
2.應考慮預安裝,可設計卡扣結構實現(xiàn)預安裝;
3.擾流板所有螺栓及卡扣安裝點的方向需保持一致;
4.擾流板嵌件不宜過長,外側一般以不超出安裝面15mm為宜,內(nèi)側一般以嵌入10mm以內(nèi)為宜。
螺絲柱連接(BM530吹塑)
隨著材料的進步和設計的完善,不斷有新的材料在擾流板上取得應用,如寶馬便使用過PC/SAN+M20的材料。另外,由于尾翼上一般會裝配其他附件,如高位剎車燈、雨刷等,這對設計和材料性能也會有新的需求,在此不再展開。
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