9月16-17日,由盖世汽车主办的“2021中国汽车座椅与内饰创新峰会”于上海汽车城瑞立酒店隆重召开。圣戈班高功能塑料(上海)有限公司 高级技术专家 高雯雯发表了《关键部件为创新座椅创造大不同》的主旨演讲,内容如下:
大家上午好,我是来自圣戈班的高雯雯,圣戈班是一家拥有356年悠久历史的世界500强和工业100强企业,2020年销售额达到381亿欧元,圣戈班是这样一个规模的公司,主要涵盖建筑材料和建筑分销,还有就是创新材料,圣戈班高功能塑料和圣戈班汽车玻璃都是属于创新材料旗下业务。
圣戈班高功能塑料主要一块业务叫圣戈班衬套单元,圣戈班是一个非常重视创新和材料研发的公司,因此我们在全世界各大州都有研发中心,包括在上海闵行区也有。我们在材料研发、生产、产品研发都有非常重要的技术和研发中心遍布全球,服务于全球的OEM。
接下来分享一下过去几十年里面我们和OEM、Tier-1一起合作的历史。首先在上世纪70年代之前,我们的门铰链都是需要抹黄油的,当时高尔夫汽车有门下垂的问题,那么我们创造了第一款材料MP,这款材料有效解决了当时高尔夫汽车门下垂的问题。
在上世纪80年代我们有一款新材料诞生——T材料,这款材料第一次应用在汽车座椅上面,有效解决汽车座椅振动和晃动的问题,在美国福特第一款汽车座椅上面1992年的时候用在这款座椅上面,用到了我们T结构的衬套。
2008年圣戈班集团收购了英国的RENCOL集团,这个时候我们有了第一款精密定位圈,用在电机上面的精密定位圈。2010年研发了更高承载的材料,用在更小型和精密的调角器上面。
到现在为止,我们在衬套业务单元消费额达到22亿欧元。也就是说,我们现在在路面上看到的汽车,每辆车平均下来有9个我们的衬套,在汽车行业大概有15亿衬套用在汽车座椅上面。
我们的目标是辅助客户的设计、免维护、有效辅助公差补偿、辅助装配、吸引减震。圣戈班高功能塑料一直和大家是合作的状态,我们一直是工程师和工程师之间互相联系,互相沟通,共同开发和设计的状态,我们没有一个定制化的样本可以供您去选型,但是在高功能塑料这块有一群工程师和大家一起研发创造新的应用和产品。
因为我们这个零件非常小,但是它在在汽车座椅内部起到非常重要的作用。再跟大家分享一下这款材料的优势和优点,它是复合式材料,它在骨架关节所有可以转动滑动的部分起到辅助设计,吸收公差和对中度,在振动和噪音当中吸收振动和噪音,并且起到长寿命免维护的效果。Norglide 衬套PTFE是比较厚的,它和金属附和在一起起到高承载和耐磨性的效果,这是非常常规已经用在汽车座椅或门铰链的产品。
另外一款产品是在汽车更内部,在转向、防盗应用上面,大家可以看到上面有很多波纹,这是一种弹簧钢冲出不同波纹,可以有效吸收公差和减少振动和噪音,并且间隙配合和过盈配合可以有效的避免间隙配合,并且有效的辅助装配。
这两款材料我进行了一个综合,在2019年推出了这款材料,我们称之为SPRINGLIDE,PTFE和弹簧钢进行复合,既起到耐磨性的效果,同时在公差配合的时候,每个轴孔配合的时候有弹簧点和吸收过盈的效果。
从2019年到现在推出以来,和大家一起设计出来各种各样的产品应用在各种孔轴配合当中。下面列出的五种就是现在已经在和客户在测试使用,在一些新项目上应用的产品的形状。这种材料是非常容易成型,又有非常好的支撑力,在使用过程当中可以把它做成各种各样的形状。它的背板是弹簧钢,表面是PTFE,在孔轴配合或者两个金属件配合当中起到吸收间隙的效果,在组装过程当中来达到吸收不对中度的效果。
我们的目标是希望在结构当中能够简化你的设计,这里列举几种常见的应用场景,希望未来有机会和大家合作。
首先是轴孔配合进行线性滑动的应用。比如说头枕上下滑动,前后滑动或者腰托,腿托等等,在滑动力是非常稳定的,即使受到轴向压力的情况下,我们可以选择圆柱带肋条的设计,可以在安装的的时候得到非常稳定的安装力的大小。
在两个点进行支撑情况之下,这两个点可能会有不对中度或者行为公差的时候,这种圆柱带肋条型的设计还可以吸收掉不对中度和行为公差,使整个安装,即使轴和孔之间有不对中度,仍然可以把公差吸收掉,方便你的装配。
对于座椅内饰上面会有齿轮件,这些齿轮件常规是用过盈配合的方式,将轴和孔之间,用比较大的力量装进去,使其产生过盈的效果,但是我们可以通过圆柱型带波纹型的设计,起到在旋转过程当中比较稳定的扭矩,组装过程当中大家也不需要这么大的安装力进行安装,使用过程当中在系统件可以避免两个件之间产生共振,降低它们之间在振动过程当中的噪音问题。
我们都知道齿条支撑性结构是多个零件组成,需要齿条支撑座,表面耐磨材料组装在一起,我们也可以通过设计的时候,用我们这款材料做成对应的形状,这个时候单个零件替代原来四个零件,起到非常好的系统重量减轻的效果。
还有一种是指状弹簧的设计,这种设计对于轴孔配合应用起到更小的安装力,操作力也是比较稳定的。
还有几种现在已经跟客户合作进行项目应用,像端面弹簧(卡簧),端面垫片,扭矩结构的设计,昨天很多大咖都提到了旋转座椅,我们也在跟很多Tier-1合作开发新的座椅。大家知道,旋转座椅有一个问题,就是它可以比较厚,我们可以把原来的滚珠或者滚柱替换这种耐磨材料,这样在里面可以起到替代原来滚动摩擦的效果,因为PTFE无本身摩擦系数是固体件最低的,并且把机构尽量的减化减薄,同时通过指状弹簧设计使高度公差得到一定的吸收,在各个方向旋转转盘的时候力都是稳定的。
卡簧式,这个产品在座椅骨架上面应用挺多的,常规的卡簧就是普通的弹簧钢,但是我们表面是带PTUE膜,可以使接触的时候避免金属和金属摩擦的效果,吸收掉他们在振动过程当中金属和金属碰撞产生的噪音问题,并且有效辅助安装和装配。
波纹型的垫片,这种也是座椅骨架里面常用的零件,这种零件可以吸收端面公差,在应用过程当中是非常常用的。我们这种材料因为表面加了PTFE膜在组装过程当中可以更有效的吸收轴向公差以及吸收振动过程当中产生的振动和噪音问题。
我们还可以通过弹簧钢的结构设计做成扭矩阻尼器的效果,起到非常稳定的扭矩的提供。近两年我们不断推出这种材料以及跟客户共同研讨,我们在世界各地都已经具备了设计、生产这种材料和产品的能力,特别是在上海,我们有一个团队在和国内的客户一起开发各种各样的应用,也非常希望大家能提出自己的想法和我们共同来开发。
另外一款材料,也是今天在盖世汽车上第一次提出。这两天大家提出了零重力的座椅的问题,零重力座椅必然需要一个东西,就是里面的金属机构件需要更大的承载能力,需要钣金更薄,需要座椅调节幅度更大,在这种场景应用之下,需要关节处有更好的承载力的材料,常规的材料都是用PTFE和金属复合的,它的耐磨性需要加其他的填料进行补充,我们现在的材料把表面PTFE换成PEEK,原来金属背板或者其他金属结构还是在的,我们把这两种材料进行复合,形成了现在这种结构。它比原来其他系列材料更耐磨,承载力更高,从横截面材料来看,有HP MP结构,还有PRO结构,还有HP T材料,结构材料仍然延续了前面系列的产品。
PEEK本身有很多的优势,耐磨性非常好,承载力非常高,耐厚性好,接受油脂润滑,不容易和任何化学物质产生反应,耐温性比PTFE更高。
最后跟大家分享一下我自己的心得,过去几十年里面,圣戈班高功能塑料一直在汽车各个应用上面一起分享我们新的材料、新的应用,我们这边也是有非常强大的设计团队,研发团队,希望在以后日子里继续跟大家合作,开发更多的应用,我们所有的材料都是抛砖引玉,我们所有的产品形状也是希望给大家一个想法,一个参考。我们现在中国的研发能力和创新能力都非常强,希望跟各大Tier-1、OEM在未来日子里一起创造出更多更好的新的产品出来。
我的演讲就到这里,谢谢大家。