制动踏板轻量化技术应用
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本文主要结合某公司某平台开发的制动踏板 在工程塑料的应用。如 图 1 所示金属踏板的成本 较 高 且 自 重 偏 重 ，塑 料 踏 板 可 通 过 整 合 减 少 零 件
备 质 量 ，从 而 提 高 汽 车 的 动 力 性 ，减 少 燃 料 消 耗 ，
降低排气污染。 目前实现轻量化的主要途径是合 理 的 结 构 设 计 和 新 型 材 料 使 用 ，合 理 的 结 构 化 设
12 技 术 纵横
轻 型 汽 车 技 术 2019(8-9)
制动踏板轻量化技术应用
李善缘谢海波徐仁春
(上 海 汽 车 集 团 股 份 有 限 公 司 技 术 中 心 （南 京 ））
摘 要 ：本文针对汽车轻量化，分析了制动踏板的轻量化，通过对工程塑料的 材 质 对 比 和 C A E 分析选定合适的踏板材料，并进行了制动踏板台和应用，从而达到减轻了 整车重量的目的。
技 术 纵 横 13
为高分子链含有强极性酰胺基(NHCO),链之间形 成 氨 链 ；冲 击 强 度 高 （高 过 ABS、POM但 比 PC 低 ），冲击强度随温度增加而显著增加；
(3) PP-GF4 0 :质轻，可浮于水中;高结晶度，耐 磨 性 好 ，优 于 HIPS, 高 温 冲 击 性 好 ，硬度低于 ABS、HIPS;突出的延伸性和抗疲劳性能。
由 表 1 可以发现常用踏板金属材料与工程塑 料对比强度性能存在差异，通过增加壁厚、添加加 强 筋 、增加结构性能等优化设计可以使塑料零件 获 得 与 金 属 零 件 相 当 性 能 。综 合 考 虑 制 动 踏 板 材 料 的 物 理 性 能 特 点 ，踏 板 支 架 以 及 回 转 轴 常 用 材 料 PP-GF4 0 、PA6-GF4 5 和 踏 板 臂 常 用 材 料 PA6-GF4 0 ，材 料 选 择 最 终 结 果 通 过 C A E 分析后
表 1 材料的物理参数对比
材料
参数 密度 弯曲强度 拉伸强度 弯曲模量 拉伸模量 柏松比 工作温度范围
材料物理参数对比
金属材料
工程塑料材料
D C 01 (冷 轧 普 通 冲 压
钢板）
SAPH440
7. 8 5 g /m 3
7. 8 5 g /m 3
171 MPa
440 MPa
Q 235
P A6-G F 40
图 1 金属踏板(左)和塑料踏板（右 ）
轻 型 汽 车 技 术 2019(8- 9)
数 量 、避免焊接涂装等二次加工、自重轻易于整车 布 置 耐 腐 蚀 性 好 等 优 势 ，越来越 多 的 工 程 塑 料 已 经替代了金属材料的制动踏板。 2 . 1 材料的选用
目 前 常 用 的 工 程 塑 料 包 括 聚 丙 烯 (PP)、聚氯 乙烯 、热固性复合材料、ABS、尼龙(PA)等。这些工 程 塑 料 性 能 有 主 要 的 优 点 ：较 高 的 抗 拉 压 强 度 疲 劳性能突出、耐 腐 蚀 、制件重量轻、易成型等。由表 1 可以看出塑料的一些物理性能一般比金属差，通 常需要加入玻璃纤维可以提高塑料制品刚性也大 大提 高 ，同时也可以提升塑料制品的耐热温度，由 于 玻 纤 和 其 它 助 剂 的 加 人 ，增 强 塑 料 的 燃 烧 性 能 下 降 很 多 ，阻 燃 变 得 困 难 。
计 通 过 合 理 的 布 局 ，在 保 证 零 件 性 能 条 件 下 尽 可
能 缩 小 零 件 的 尺 寸 以 及 数 量 ；新 型 材 料 的 使 用 包
括 轻 质 材 料 ，如 铝 合 金 、陶 瓷 、碳纤维复合材料以
及工程塑料等。
2 工程塑料的应用
在 汽 车 轻 量 化 过 程 中 ，工 程 塑 料 的 应 用 目 前 世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千 克 /
PA6-GF45
PP-GF40
(玻 纤 含 童 ：40%) (玻 纤 含 量 ：45%) (玻 纤 含 量 ：40%)
7. 8 6 g / m 3 235 MPa
1. 4 2 g / m 3 240 MPa
1. 5 0 g /m 3 260 MPa
1. 2 2 g / m 3 120 MPa
312 MPa
辆 ，在发达国家高级轿车的塑料使用量已经达到 150千 克 /辆,而中国的平均水平在9 0 千 克 /辆。 对 于 中 国 来 说 ，塑 料 在 汽 车 行 业 的 应 用 尚 处 于 初 级 阶 段 ，外 装 饰 件 的 应 用 特 点 是 “以 塑 代 钢 ”，减轻 汽车自重，主要部件有保险杠、挡 泥 板 、车 轮 罩 、导 流 板 等 ；内 装 饰 件 的 主 要 部 件 有 仪 表 板 、车门内 板 、副仪表板、杂物箱盖、后护板等;功能与结构件 主要有油箱、散热器水室、空 滤 、风 扇 叶 片 、制动踏 板等。
/
/
/
120 .C
关 键 词 ：汽 车 轻 量 化 制 动 踏 板 工 程 塑 料
1 引言
节能和环保已经是当前汽车发展两大重要课 题 ，关乎人类可持续发展的重大问题;因此降低油 耗 、减少排放已成为汽车发展产业中的一项关键 性 研 究 课 题 。实 验 证 明 ，若 汽 车 整 车 重 量 降 低 10%,燃油效率可提高6 % —8% ; 汽车整备质量每 减 少 100公 斤 ，百 公 里 油 耗 可 降 低 0.3—0.6升;汽 车 重 量 降 低 1 % ，油 耗 可 降 低 0.7%。当前 ，由于环 保 和 节 能 的 需 要 ，汽 车 的 轻 量 化 已 经 成 为 世 界 汽 车发展的潮流。汽车轻量化就是在保证汽车的强 度 和 安 全 性 能 的 前 提 下 ，包 含 行 驶 安 全 性 、耐撞 性 、抗震性以及舒适性等，尽可能地降低汽车的整
305 MPa
406 MPa
弹性模量： 弹性模量： 210000 MPa 210000 MPa
弹性模量： 200000 MPa
165 MPa 8500 MPa
190 MPa 10000 MPa
75 MPa 6000 MPa
0.3
0.3
0.3
0.3
0.3
0.31
-4(TC 〜
- 4 0 -C 〜
-4CTC 〜
备 质 量 ，从 而 提 高 汽 车 的 动 力 性 ，减 少 燃 料 消 耗 ，
降低排气污染。 目前实现轻量化的主要途径是合 理 的 结 构 设 计 和 新 型 材 料 使 用 ，合 理 的 结 构 化 设
12 技 术 纵横
轻 型 汽 车 技 术 2019(8-9)
制动踏板轻量化技术应用
李善缘谢海波徐仁春
(上 海 汽 车 集 团 股 份 有 限 公 司 技 术 中 心 （南 京 ））
摘 要 ：本文针对汽车轻量化，分析了制动踏板的轻量化，通过对工程塑料的 材 质 对 比 和 C A E 分析选定合适的踏板材料，并进行了制动踏板台和应用，从而达到减轻了 整车重量的目的。
技 术 纵 横 13
为高分子链含有强极性酰胺基(NHCO),链之间形 成 氨 链 ；冲 击 强 度 高 （高 过 ABS、POM但 比 PC 低 ），冲击强度随温度增加而显著增加；
(3) PP-GF4 0 :质轻，可浮于水中;高结晶度，耐 磨 性 好 ，优 于 HIPS, 高 温 冲 击 性 好 ，硬度低于 ABS、HIPS;突出的延伸性和抗疲劳性能。
由 表 1 可以发现常用踏板金属材料与工程塑 料对比强度性能存在差异，通过增加壁厚、添加加 强 筋 、增加结构性能等优化设计可以使塑料零件 获 得 与 金 属 零 件 相 当 性 能 。综 合 考 虑 制 动 踏 板 材 料 的 物 理 性 能 特 点 ，踏 板 支 架 以 及 回 转 轴 常 用 材 料 PP-GF4 0 、PA6-GF4 5 和 踏 板 臂 常 用 材 料 PA6-GF4 0 ，材 料 选 择 最 终 结 果 通 过 C A E 分析后
表 1 材料的物理参数对比
材料
参数 密度 弯曲强度 拉伸强度 弯曲模量 拉伸模量 柏松比 工作温度范围
材料物理参数对比
金属材料
工程塑料材料
D C 01 (冷 轧 普 通 冲 压
钢板）
SAPH440
7. 8 5 g /m 3
7. 8 5 g /m 3
171 MPa
440 MPa
Q 235
P A6-G F 40
图 1 金属踏板(左)和塑料踏板（右 ）
轻 型 汽 车 技 术 2019(8- 9)
数 量 、避免焊接涂装等二次加工、自重轻易于整车 布 置 耐 腐 蚀 性 好 等 优 势 ，越来越 多 的 工 程 塑 料 已 经替代了金属材料的制动踏板。 2 . 1 材料的选用
目 前 常 用 的 工 程 塑 料 包 括 聚 丙 烯 (PP)、聚氯 乙烯 、热固性复合材料、ABS、尼龙(PA)等。这些工 程 塑 料 性 能 有 主 要 的 优 点 ：较 高 的 抗 拉 压 强 度 疲 劳性能突出、耐 腐 蚀 、制件重量轻、易成型等。由表 1 可以看出塑料的一些物理性能一般比金属差，通 常需要加入玻璃纤维可以提高塑料制品刚性也大 大提 高 ，同时也可以提升塑料制品的耐热温度，由 于 玻 纤 和 其 它 助 剂 的 加 人 ，增 强 塑 料 的 燃 烧 性 能 下 降 很 多 ，阻 燃 变 得 困 难 。
计 通 过 合 理 的 布 局 ，在 保 证 零 件 性 能 条 件 下 尽 可
能 缩 小 零 件 的 尺 寸 以 及 数 量 ；新 型 材 料 的 使 用 包
括 轻 质 材 料 ，如 铝 合 金 、陶 瓷 、碳纤维复合材料以
及工程塑料等。
2 工程塑料的应用
在 汽 车 轻 量 化 过 程 中 ，工 程 塑 料 的 应 用 目 前 世界上不少轿车的塑料用量已经超过120千 克 /
PA6-GF45
PP-GF40
(玻 纤 含 童 ：40%) (玻 纤 含 量 ：45%) (玻 纤 含 量 ：40%)
7. 8 6 g / m 3 235 MPa
1. 4 2 g / m 3 240 MPa
1. 5 0 g /m 3 260 MPa
1. 2 2 g / m 3 120 MPa
312 MPa
辆 ，在发达国家高级轿车的塑料使用量已经达到 150千 克 /辆,而中国的平均水平在9 0 千 克 /辆。 对 于 中 国 来 说 ，塑 料 在 汽 车 行 业 的 应 用 尚 处 于 初 级 阶 段 ，外 装 饰 件 的 应 用 特 点 是 “以 塑 代 钢 ”，减轻 汽车自重，主要部件有保险杠、挡 泥 板 、车 轮 罩 、导 流 板 等 ；内 装 饰 件 的 主 要 部 件 有 仪 表 板 、车门内 板 、副仪表板、杂物箱盖、后护板等;功能与结构件 主要有油箱、散热器水室、空 滤 、风 扇 叶 片 、制动踏 板等。
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120 .C
关 键 词 ：汽 车 轻 量 化 制 动 踏 板 工 程 塑 料
1 引言
节能和环保已经是当前汽车发展两大重要课 题 ，关乎人类可持续发展的重大问题;因此降低油 耗 、减少排放已成为汽车发展产业中的一项关键 性 研 究 课 题 。实 验 证 明 ，若 汽 车 整 车 重 量 降 低 10%,燃油效率可提高6 % —8% ; 汽车整备质量每 减 少 100公 斤 ，百 公 里 油 耗 可 降 低 0.3—0.6升;汽 车 重 量 降 低 1 % ，油 耗 可 降 低 0.7%。当前 ，由于环 保 和 节 能 的 需 要 ，汽 车 的 轻 量 化 已 经 成 为 世 界 汽 车发展的潮流。汽车轻量化就是在保证汽车的强 度 和 安 全 性 能 的 前 提 下 ，包 含 行 驶 安 全 性 、耐撞 性 、抗震性以及舒适性等，尽可能地降低汽车的整
305 MPa
406 MPa
弹性模量： 弹性模量： 210000 MPa 210000 MPa
弹性模量： 200000 MPa
165 MPa 8500 MPa
190 MPa 10000 MPa
75 MPa 6000 MPa
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0.3
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