Trendy ve snižování hmotnosti automobilů

Snižování hmotnosti automobilů vždy byl a stále zůstává jedním z nejdůležitějších úkolů konstruktérů. Stejně tak vývoj nových materiálů, které snížení hmotnosti při zachování dalších důležitých parametrů vozidla dovolí.

Jedním z nosných prvků vývojové strategie zaměřující se na zvyšování účinnosti automobilu je důraz na snižování hmotnosti. Vždyť čím menší je hmotnost automobilu, tím méně energie je potřeba k jeho rozjezdu. S menšími motory souvisí také zmenšené nároky například na chlazení či dimenzování dalších komponentů hnacího a převodového ústrojí. Nižší hmotnost však znamená také menší kinetickou energii, což umožňuje použít menší, a tím i lehčí brzdy. Je tedy nasnadě, že tyto a ještě mnoho dalších aspektů mají příznivý vliv jak na dynamiku automobilu (nejen podélnou, ale také příčnou), tak na jeho spotřebu. Ovšem důležité je nesnažit se snižovat hmotnost za každou cenu, cílem je totiž snížit hmotnost na skutečně potřebných místech automobilu, kde má největší význam – například na neodpružených dílech či na prvcích, které mají přímý vliv na žádoucí posun těžiště.
Snižování hmotnosti se však může jevit v protikladu s neustále se zvyšujícími nároky na moderní automobily z pohledu bezpečnosti, komfortu či vybavení. Zřejmá snaha o úsporu hmotnosti spolu se zachováním úrovně bezpečnosti je například již na předválečných závodních modelech s hliníkovými karoseriemi.

Odlehčování gram po gramu

Snižování hmotnosti se aplikuje v konstrukci všech skupin automobilů. Příkladem je i konstrukce karoserií. Například automobilka BMW již od roku 2003 od tehdejší páté generace BMW řady 5 (E60) používá kombinovanou konstrukci karoserie. Jde o kombinaci hliníkové přední části s ocelovou strukturou prostoru pro posádku. V současnosti je u mnichovské automobilky tento přístup patrný například na vozech řady 7, které se vyznačují většinou povrchových dílů karoserie vyrobených z hliníku. Automobilky však intenzivně pracují i na dalších technologických řešeních budoucnosti, jejichž cílem je odlehčení. Vývojová centra například usilovně vyvíjejí novou koncepci brzdové soustavy, v níž mají kotouče větší průměr, a tím menší výšku třecí plochy. Výsledkem je menší množství použité těžké litiny, a tím i snížení hmotnosti. Na jedno kolo se počítá s úsporou přibližně 2,2 kilogramu. Dalším příkladem účinného snížení hmotnosti je například nová technologie výroby litých kol s dutými paprsky, která na celém automobilu uspoří dalších přibližně 6 kg neodpružené hmotnosti.
Se snižováním hmotnosti proto souvisí rovněž vývoj nových materiálů. Stále častěji se tak na nejrůznější díly používají plasty, hliníkové slitiny, ale například také hořčík. V budoucnu se přitom uvažuje o mnohem širším používání specializovaných materiálů. Řeč je v tomto směru o sendvičových modulech, vysokopevnostním hliníkovém plechu, kovových pěnách, termoplastech či nové generaci ultra vysokopevnostních ocelí a v neposlední řadě také karbonu.

Uhlíkové kompozity-materiál budoucnosti?
Příkladem vývoje masového použití tohoto materiálu je právě BMW, které již téměř deset let pracuje na vývoji velkosériové produkce komponentů z uhlíkových kompozitů. Velkosériovost je zlomová, protože doposud se z karbonu vyrábějí pouze velmi drahé sportovní vozy v počtech maximálně tisíc kusů ročně. Již v blízké budoucnosti bavorská automobilka s tímto materiálem počítá pro výrobu celé karoserie automobilu. Půjde o vozy na základě platformy LifeDrive – hliníková spodní část s podvozkem a hnacím ústrojím a lehká karbonová karoserie. Výrobce slibuje, že od roku 2013 rozběhne sériovou výrobu karbonové karoserie. Prvním karbonovým vozem má být ve stejném roce plně elektrické BMW i3.