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 去往月球、甚至更远

只有精妙的材料组合才能保证高水平的乘坐舒适性和长久的使用寿命

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去往月球、甚至更远

大陆集团正为一家头部制造商定制开发用于电动城市公共汽车的空气弹簧和振动优化的支架。


请给我一张通往月球的往返票!这听起来像是发生在科幻小说中的对话,却是德国道路交通日常的一部分:德国公共汽车在结束服务之前行驶了大约80万公里,足够往返月球一次。预计未来电动公共汽车的使用寿命也会这样长。这使得制造商们面临重大挑战,包括在电池和动力系统方面的难题。对于虚拟的月球之旅,制造商们有强有力的后盾,即大陆集团在发动机支架和空气弹簧方面的丰富经验。

弹簧们并非千“簧”一面

公共汽车创新的主要驱动力一直来自卡车行业。即使是在转向使用电动驱动方面,公共汽车也可以从卡车身上学到很多东西。因为二者具备相似的基本设计,也通常使用相同的发动机。所以在考虑支架和空气弹簧等其他组件时,会自然地认为也可以一对一地复制采用。然而,事情并非如此简单,因为二者对弹簧的要求大不相同。

简而言之,对于公共汽车和卡车,空气弹簧这一组件能确保车辆、负载和乘客安全舒适地行驶,尤其是路况恶劣的情况下。填充在空气弹簧橡胶套中的压缩空气,对于行驶中的车辆起到缓冲作用,并将车辆提升到正确的行驶高度。这一点也是卡车和公共汽车最大的区别之一:例如在装车坡道处或装载集装箱时,卡车通常设计使用较大的弹簧挠度以补偿高度差异。相比之下,城市公共汽车则使用较短的弹簧。这一选择的积极作用是为上方的乘客车厢设计出更多空间和自由度。但对于提供更高的舒适度来说,却面临技术方面的更多挑战。

对于纯电动公共汽车,另一影响因素是:电池。一方面,电池要比柴油驱动的公共汽车更重;另一方面,电池位于车顶,会导致车辆的重心高得多。

通过模块化系统进行测量


虽然不可能一对一复制使用卡车的弹簧,但幸运的是,针对这两种用途,大陆集团空气弹簧无需进行昂贵的新开发。因为它们都采用了模块化系统,在开发过程中可以快速轻松地对现有组件进行必要的更改,以确保恰当地使用寿命、乘坐舒适性和安全性。这意味着,可以单独调整空气弹簧的结构或材料以适应城市公共汽车,并相应地调整套筒,改变活塞轮廓;此外,还可以进行虚拟模拟,测试改装后的空气弹簧的性能,从而在纯电动公共交通的实现过程中节省宝贵的开发时间。

对抗不和谐

要实现这一目的,电动发动机需要站在抗争第一线,其底座可发挥重要作用。然而,公共汽车和电动发动机的组合十分具有挑战性。就像对空气弹簧一样,电动公共汽车对发动机支架有着与内燃机公共汽车或电动卡车完全不同的要求。例如,在内燃机车辆上,发动机支架的主要任务是将其固定在车辆中,防止其振动传至车身,否则驾驶员很快便会变得非常不舒服。

电动发动机也会发生振动,但几乎感觉不到。不同的是,电动发动机的高频振动会牵动周围车身部位并使其发生振动。如果振动足够强,则会导致令人不快的啸叫声和轰鸣声。与声音响亮的内燃机相比,这些噪音在安静的电动汽车上更为明显。

城市交通持续紧张

同样,第一反应是看看卡车相关经验中有没有可以直接拿来所用,解决这一问题的。然而,事实上,电动公共汽车的发动机支架需要汽车和卡车行业的专业知识。电动发动机与卡车的基本相同,但卡车的驾驶室是分离的。因此,发动机和车身之间有一个额外的缓冲器,可以吸收振动。而在电动公共汽车上,发动机是直接连接到车身的。更重要的是,公共汽车中有更大的表面可以发生共振,甚至大的侧窗也会无意中变成一个扬声器。

Engine mount


除了不同的声学条件外,公共汽车或卡车对电动发动机的要求也大不相同。城市公共汽车的特点是需要起起停停,所以发动机支架承受着特别高的负载。对于电动公共汽车,能量回收(即行驶时的能量回收)会增加这一复杂性。再加上电动发动机具有非常高的扭矩,对发动机支架的要求是非常严苛的。在如此高的连续负载下,每种橡胶化合物的反应都不同。如果使用了错误的组合,支架的使用寿命便会受到极大影响。幸运的是,制造商们可以直接受益于大陆集团广泛的产品组合,从中快速地选择出合适的发动机支架——从合适的几何形状到合适的材料组合。

未来会更轻更远

从中期来看,目标不仅是节省开发时间,还包括减轻重量。毕竟,电动公共汽车每减少一公斤重量就等于增加了续航里程。实现这一目标的一种可能是重新考虑材料,尤其是空气弹簧的活塞。它通常由钢或塑料制成。“空气弹簧活塞必须具有相当大的承载力。当提到塑料这一词时,首先想到的可能是容易碎裂。但我们谈论的是由玻璃纤维增强的高性能塑料制成的活塞,它们与钢活塞一样有弹性,”Axel Szyszka 说道,“在卡车领域,塑料活塞近年来已经证明了它的价值,因此人们越来越期待将其应用到公共汽车。尤其是,空气弹簧可减重约30%,电动公共汽车将受益于此。”


在未来的电动公共汽车上,发动机支架的作用将不仅限于支撑。过去,空气或空调压缩机等辅助装置通常直接连接到重型内燃机上。而如果使用轻型电动发动机,几乎是不可能实现的。因此,在未来,较小的单元设置将不得不独立安装;电池也会独立安装,以更好地控制重达数百公斤的电池组的振动。这不仅可以更好的改善安全性,而且还保护了车身,从而延长公共汽车的使用寿命。在往返月球的旅行之后,如果您买对了票,甚至还可能再进行一两次环游世界之旅。

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