كاهش وزن تاير خودرو

در سال‏هاي اخير، كاهش وزن تايرها به تفكري دائمي در صنعت خودرو تبديل شده است؛ درحالي‏كه توليدكنندگان تاير سال‏هاي زيادي است كه آن‏را مد نظر دارند. راي لابودا قائم مقام مركز فناوري هنكوك آكرون مي‏گويد: "كوشش براي كاهش وزن تاير جديد نيست و حدود 30 سال است كه جريان دارد. گويي اين تلاش و جستجو را پاياني نمي باشد.

بيش از 30 سال است كه اين مسير از ايده‏هاي بزرگ انباشته شده، اما اجراي هر ايده مستلزم آن است كه تغييري اساسي در زير ساخت‏هاي تاير و يا مونتاژ آن روي خودرو صورت گيرد تا دوام و عمر مفيد تاير با مشكل مواجه نباشد. براي مثال، لاستيك‏هاي Runflat را درنظر بگيريد. در اينجا ايده‏هاي بسيار مستعدي در مورد لاستيك Runfalt وجود داشته است. چرا آنها عمل نكردند؟ زيرا آنها با زير ساخت تاير و رينگ در چالش بودند؛ درحاليكه اين دو اساس كار هستند. بعضي ايده‏ها نظير لاستيك Tweel(ميشلن) وجود دارند كه هرگز نتوانستند آنرا بسازند. احتمالا جواب پيش روي ما توسعه در مواد است.

تپوهوويلا(Teppo Huovila)؛ مدير طرح و توسعه شركت تاير نوكيان(Nokian) زماني‏كه درمورد امكان توليد محصولات سبكتر تحقق مي‏كرد به ايده‏اي بزرگ دست يافت: "از آنجا كه اقتصاد سوخت‏، موضوعي حاد است. بنابراين كاهش مقاومت به چرخش؛ به عنوان يك هدف در حركت مطرح است و كاهش وزن تاير راهي براي كاستن از مقاومت به چرخش است". در حقيقت در اينجا مزاياي ديگري وجود دارند كه از كاهش وزن حاصل خواهد شد. او مي گويد: " شما مي‏توانيد با كاهش وزن تاير، حرارت ذخيره شده حين كار در سرعت‏هاي بالا را كاهش داده و دوام و عمر ساختماني آنرا بهبود بخشيد. كاهش مواد اوليه مورد مصرف، راهي براي كاهش هزينه است. به هر حال زماني‏كه بخواهيد ضخامت اجزاء را كاهش دهيد، به وجود فرايندهاي توليدي دقيق‏تر نيازمند خواهيد بود".

شكل 1- فناوري نانو الياف نانو بسيار سبك را ايجاد مي كند

تلورانس‏ها بسته‏تر هستند بنابراين بسياري از راه حل‏هاي كاهش وزن در اجرا و توليد بسيار مشكل به نظر مي‏رسند. هوويلا مي گويد: "در اينجا مواد جايگزيني نظير آراميد وجود دارند كه مي‏توانند براي كاهش وزن تاير استفاده شوند، اما بيشتر روش‏هاي پيشنهادي از مواد متعارف نظير فولاد، نايلون و ابريشم مصنوعي استفاده مي‏كنند. بنابراين شما بايد بركاهش ضخامت مواد متمركز شويد".

يكي از جديدترين مواد كه محصول پيشرفت‏هاي صورت گرفته در كاهش وزن است؛ كولار نام دارد. اين ماده سبك وزن توسط شركت دوپونت توليد مي شود. فلورانسيا گوپز(Florencia Gopez) سرپرست تيم "الياف مدرن دوپونت در فناوري جهاني تاير" توضيح مي دهد كه: "در تاير خودروهاي سنگين با جايگزيني مفتول‏هاي فلزي با كولار، كاهش وزني به نسبت 5 به 1 حاصل مي‏شود بنابراين شما واقعا كاهش وزن زيادي را به‏دست خواهيد آورد. كمربندهاي فولادي در تاير خودروهاي سبك يا خودروهاي سواري نيز، كاهش وزني به نسبت مشابه 5 به 1 را نشان مي‏دهند و اگر شما كولار را با نايلون يا پلي‏استر مقايسه كنيد مي توانيد وزن مشابهي را به لحاظ استحكام ويژه كولار، كاهش دهيد زيرا اساس رتبه و استحكام هر لايه، استحكام نخ مورد استفاده در آن است. بنابراين در تاير خودروهاي سبك مي توان دو لايه نخ موجود را با يك لايه نخ كولار جايگزين كرد".

همچنين او به مزيت ديگر تك لايه نخ اشاره مي كند و معتقد است: " تاير سردتر عمل خواهد كرد". گوپز مي گويد: " با جايگزيني پلي استر با 100 درصد كولار، كاهش وزني 50 درصدي به‏دست مي آيد". با ادغام كردن لايه به مخلوط نايلون-كولار با IPI كمتر، مي توان كاهش وزن 25 درصدي را عرضه كرد.

همچنين دوپونت جايگزيني كولار بجاي مفتول فولادي در بيد(طوقه) تايرهاي دوچرخه را پيشنهاد كرده است. گوپز مي گويد: "در حالت تئوري؛ كاهش وزن بيدها توسط كولاري با ساختار كامپوزيتي امكان‏پذير است. آيا اين مسئله باوركردني است؟ اين مسئله به ميزان كاهش وزن مورد نظر و روش كاهش وزني كه براي توليد تاير در نظر گرفته‏ايد بستگي دارد".

لابودا(Labuda) حركت به سوي مواد با استحكام كششي بالا و تغيير كامل از نايلون به پلي استر، خصوصا در امريكا را ذكر كرده و مثالي است از اينكه چطور صنعت، وزن محصولاتش را كاهش داده است. اما او به هيچ وجه قانع نشد كه كولار، يك نهايت ادراك جرمي در صنعت تاير است. او مي گويد: " كاربرد كولار افزايش يافته است و حتما نقش جزئي تكميلي را در ساختار تاير كنوني دارد، اما هنوز آن هزينه‏اي به ازاي هر نوع تاير فروخته شده محسوب مي‏شود. هنوز مردم نگران هزينه تاير مي‏باشند و قيمت و عملكرد تاير دربازار و خدمات پس از فروش، سيري پيش‏رونده دارد. كولار نمي تواند رقابت خوبي در قيمت داشته باشد اما عملكرد خود را داراست و ماده‏اي خوب محسوب مي‏شود."

پي كي محمد(P. K. Mohamed) سرپرست مركز تحقيقات فناوري شركت تاير آپلو(Apollo) ؛ بر اين گمان است كه تمركز اوليه هر كارخانه تاير بر افزايش عامليت اجزاي كليدي تاير است كه اين مهم توسط بهينه‏سازي وزن، ضخامت و تعداد مورد استفاده، انجام مي‏شود. او مي گويد: " پليمرهاي جديد، با طبيعت(خاصيت) سايشي بهبود يافته و بسيار تقويت شده يا دوده با پسماند مغناطيسي كم مي‏تواند به ما كمك كند. زيرا كارهاي زيادي با كارخانه‏هاي توليد كننده پليمرانجام شده و نتايج مفيدي را به همراه داشته است. بسياري از يافته‏هاي آنها به‏طور موفقيت‏آميزي به توليد صنعتي رسيده است به‏گونه‏اي كه شركت آپلو قسمتي از اين پروژه‏هاي مشترك مختلف را آغار كرده بود".

اين پروژه‏ها شامل: لاستيك بوتادين با سيس بالا(High-cis BR)، دوده با ساختار نانو، پليمر با الياف تقويت شده، لاستيك بوتادين با سيس بالا و يا الياف متفرق‏پذيري نظير كولار مي باشد. او مي گويد: " همه اين‏موارد ما را به امكان كاهش عمق ضد لغزش(NSD)و كاهشي مهم در وزن تاير هدايت مي‏كند. همچنين پيشرفت‏هاي انجام شده در نرم افزار FEA، به‏طورموفقي براي بهينه‏سازي وزن تاير به‏كار رفته است".

شكل 2 - يك آلياژ اگزپرو(Exxpro) كه در لايه دروني تاير بالا استفاده شده است: تاير سايلن آرمور(Silent Armor) شكت گودير(Goodyear) يك مبدل زود هنگام از كولار است كه بصورت يك لايه در ساختمان آن استفاده شده است.

همچنين محمد، پيشرفت در بخش تايرهاي معمولي(باياس) را به اين شكل مطرح مي‏كند: " در قسمتي از شبه قاره هند؛ سهم ليون(Lion) در بازار، شامل تايرهاي كاميون، اتوبوس و تايرهاي خارج جاده(OTR) است كه همگي لاستيك معمولي(باياس) هستند. در اينجا تقسيم بندي محصول جديد به‏طور جدي به كاهش وزن كمك مي‏كند. بافته با دنير بالا و بهينه‏سازي ضخامت لايه‏ها به بهينه‏كردن تعداد لايه‏هاي مورد نياز كمك مي‏كند. در اين طبقه‏بندي تاير، بهينه‏سازي ضخامت شانه تعيين كننده است. بيدهاي حاوي مفتول با استحكام كششي‏، به كاهش تعداد مفتول مورد استفاده كمك مي‏كند و در بعضي از طبقه‏بندي‏ها، جايگزيني ساختار بيد تك مفتولي بجاي دو مفتولي(زوج) كمك مي‏كند".

همچنين او بر اين عقيده است كه فناوري آينده، استفاده از پليمرها و الياف جديد و طراحي محصول بهينه شده جهت رسيدن به هدف كاهش وزن را نشان خواهند داد. او مي گويد: " از توسعه فناوري نانو متشكريم. پركن هاي نانو به‏علت توانائي استحكامي مي‏توانند كميت مورد مصرف خود را كاهش دهند. خاصيت ممانعت‏كنندگي عالي آنها، اميدواري زيادي را براي كاهش ضخامت رويه داخلي ايجاد مي‏كند."

محمد نتيجه گرفت كه الياف جديد، جايگزين بسياري از اجزاي فلزي نظير تسمه، Chipper و بيد خواهد شد. اليافي چون آراميد، مواد نفتي پلي پروپيلن(PEN) يا پلي وينيل الكل(PVA) غوطه‏ور در يك الاستومرنيز به‏كار برده مي‏شوند. پليمرهاي مدول بالا با توانائي بلورينه شدن تحت تنش، مثل لاستيك هم آرايش بوتادين، متفرق شده در بستر لاستيك با سيس بالاي بوتادين، به‏طور روز افزون استفاده خواهند شد. با استفاده از اين مواد در ديواره‏هاي جانبي، رويه اين ديواره‏ها و ضخامت‏هاي كوشن(Cushion) رينگ، كاهش وزن عمده‏اي را به همراه خواهند داشت."

لابودا مي‏گويد: " چيزي را كه نبايد فراموش كرد اين است كه بهبود در فناوري توليدي به كاهش وزن ختم خواهد شد. فناوري اكستروژن بهبود يافته، توانائي كلندر كردن مواد و همچنين كارخانه‏هاي كامل با دارا بودن ابزار ساخت و مونتاژ اتوماتيك تاير، همگي ما را براي طراحي اجزاي خام مطمئن‏تر قادر مي‏سازد."

به‏عنوان يك نتيجه، ما براي كار روي تلورانس‏ها و بسته‏تركردن درجه‏بندي‏ها آماده هستيم. بدون آنكه عملكرد و يا دوام تاير را به مخاطره بيندازيم. 10 يا 15 سال پيش اين ظرفيت وجود نداشت. او مي گويد: " پيشرفت‏هاي صنعتي، طراحان را مجاز كرده كه طرح‏هاي حرفه‏اي دقيق‏تري مطرح كنند كه باعث كاهش چند گرمي وزن اينجا و آنجا شده‏اند. اما مشاركت غيرناچيز همه آنها در كاهش وزن منطقي است." به هر حال دوباره لابودا انتظارات آيندگان از ساخت مواد با كاهش زياد در وزن تاير را هشدار داد: " آنها مي‏توانند مراحل بزرگتري باشند، اما اگرچه آنها اجزائي چون لايه دروني را حذف مي كنند، هنوز جزئي وجود دارد. بنابراين شما هرگز قادر نخواهيد بود كه در كل مشاركت آنرا در وزن كلي پاك كنيد."

او سيستم‏هايي نظير TPMS(Tire Pressure Monitoring System) را مي‏بيند كه به مسئله وزن اضافه شده و معتقد است كه به‏علت الزامات قانوني مي خواهيم با TPMS همراه باشيم. در اينجا چيز زيادي نيست كه ما بتوانيم در تجارت تاير درباره آن انجام دهيم."

شكل 3 - كولار كاهش وزن 5 به 1 را نسبت فولاد عرضه مي كند.

همچنين او احساس مي‏كند كه براي هر گرم كاهش، به نوآوري در طراحي نيازمنديم. لابودا مي گويد: " چندي است كه پيشرفت‏هاي زيادي در كاهش وزن ايجاد شده و از اين همراهي تايرهاي 20 يا 22 اينچ به وجود آمده‏اند. اين موارد تايرهاي بزرك وعريضي هستند و همه كاهش‏هاي وزني به‏واسطه كولار، مواد جديد اكسون(Exxon)، بهبود صنايع و موارد مشابه ايجاد شده‏اند و در اثر تكامل تدريجي به وجود آمده‏اند.

مرجع:

Tire Technology International-October 2007


صفحه نخست

+ نوشته شده توسط مهندس محمد ستايش در و ساعت |
mohammad setayesh