E39 súlycsökkentés: A BMW ikonikus modelljének könnyűszerkezetes megoldásai
A sportos elegancia mindig is vékony jég volt az autóiparban, mivel rendkívül nehéz eltalálni a megfelelő arányokat. Kevés gyártónak sikerült ezt az esszenciát olyan jól megragadnia, mint a BMW-nek a '80-as és ’90-es években, amikor is megannyi, máig legendás modellje látott napvilágot.
A BMW E39 modellje
Az E39 tervezése és jellemzői
A negyedik generációs 5-ös fejlesztését egy évvel az azt megelőző E34-es bemutatkozása után, 1989-ben kezdték el és 1995-ig tartott. A végleges formaterv, amelyet 1992-ben fogadott el a BMW vezetősége, Joji Nagashima japán dizájner nevéhez fűződik, aki később olyan BMW-modellekhez is adta a nevét, mint az E90-es és a Z3-as.
Az E39-es vonalvezetése letisztult, sallangmentes és minden tekintetben kellően arányos. Az elődmodell E34-eshez képest egy sokkal lágyabb formavilágot képvisel, mégis zseniálisan el lett találva benne a sportos elegancia rendkívül vékony metszéspontja. Egyszerűen tökéletes és még ennyi év elteltével sem öregedett semmit.
1996-ban a Touring néven forgalmazott kombi változat is bemutatkozott, amely tágas csomagterével és kiváló rakodhatóságával új szintet nyitott a sportos vezetési élményt kínáló kombik műfajában. A kombi kivitel nem csak tágasabb lett az elődjéhez képest, de technikai fronton is több újítást hozott. Ilyen volt például a teljesen alumínium szerkezetű, és kisebb helyet foglaló hátsó tengely.
Megelőzési tippek a 2016-os Mazda 3 rozsdásodására
Biztonságot tekintve az E39 hozta az elődje által felállított színvonalat. A vázszerkezete akkoriban rendkívül masszívnak számított, valamint a gyűrődési zónákat illetően is komoly előrelépések történtek.
Luxusautóról lévén szó, az E39-es az utastérben is sok finomságot kínált, és nagyon sok tekintetben jelentett komoly előrelépést az elődjéhez képest. Nem csak tágasabb lett, de sokkal több komfortelektronikát is kínált. Ilyenek voltak például a multifunkciós kormánykerék, a beépített autótelefon vagy a fedélzeti számítógép.
Klasszikus BMW-hez híven a műszerfal a befelé ível és az óracsoporttól kezdve a kezelőszervekig mindig úgy van kialakítva, hogy sofőrfókuszú legyen. Az utastér minden elemén tapintható a minőség. A gombokon és kapcsolókon érezni, hogy ezek az akkor rendelkezésre álló legjobb anyagokból készültek.
Habár az E39-es tágasabb lett az elődjéhez képest, mai szemmel nézve már mégsem tűnik kifejezetten nagynak. A szűkösségtől persze messze van, és kényelmesen el lehet férni benne akár családostul is, mindössze arról van szó, hogy az évek alatt változtak az arányok és mint említettem, ami akkoriban egy 5-ös méret volt, az ma már csak egy 3-asnak felel meg.
Habár a 400 lóerő ma már nem tűnik szédületesen soknak, viszont most jön az, amit az E39-es méreteinek kapcsán említettem, mint előny. Ugyan az aktuális M5-ös már bőven a 600 lóerős teljesítmény felett van, hosszát tekintve akkor mint az E32-es 7-es volt, valamint súlyra is majdnem 200 kilóval többet nyom, mint az E39-es M5-ös.
Szerviz tapasztalatok: Fiat Ducato, Peugeot Boxer, Citroën Jumper
Az E39-es arányai pedig zseniálisak. Se nem nagy, se nem túl kicsi, a 400 lőerő pedig pont az ideális érték egy ekkora méretű és súlyú kasztnihoz. Ami pedig még különlegesebbé teszi az E39-es M5-öst pedig az, hogy még akkor is nagy volt rá a kereslet, mikor már az utód, E60-as M5 is piacon volt, és már V10-es motort kínált.
Habár az E60-as egy kellemes külsejű autó, a radikálisan új formaterve akkoriban igen megosztó volt. Napjainkra már elég jól beérett, viszont az E39-es klasszikusabb, sokkal “old-school” BMW-sebb megjelenése világviszonylatban még mindig egy sokkal elfogadottabb is kedveltebb irányvonalat képvisel, így még az E60-as megjelenése után is sokan meg szerettek volna megkaparintani egy klasszikus M5-öst.
Az E39-est hivatalosan 2003-ban küldték nyugdíjba, a Touring változat viszont egészen 2004. májusáig kapható volt. Helyét E60-as széria vette át, amely az egy évvel korábban bemutatkozó E65-ös 7-essel karöltve megkezdte a Bangle-korszakot és a minden szempontból digitálisabb irányvonalat.
Az E39-es ráadásul megannyi korszerű technológiát hozott magával, a vezetési élményét tekintve azonban az utolsó BMW, amely még mindig kellően analóg volt, így nem kellett benne együtt élni semmilyen digitális asszisztenssel vagy egyéb vezetést segítő okossággal. Mindemellett pedig egy időtlen formatervvel is rendelkezik és nagyon sok tekintetben az utolsó klasszikus, még az eredeti recept alapján készült BMW-nek is tekinthető.
Az E39-es viszont még mindig egy különleges autó és ahogy telnek az évek, úgy lesz még különlegesebb. A BMW márkatörténelmének egyik legmeghatározóbb mérföldkövéről van szó.
A ma gyártott személygépkocsik karosszériája a gépkocsi teljes tömegének kb. 25%-át teszi ki, amelyet a gazdaságos üzemeltetés érdekében mindenképpen célszerű csökkenteni. Ma ez a könnyűszerkezetes karosszériagyártás legfontosabb feladata. A széria nagyságát és a gazdaságosság szempontjait veszik figyelembe a felhasznált szerkezeti anyagok és a gyártástechnológia kiválasztásánál. A karosszériák gyártásához szerkezeti acélokat, alumíniumötvözeteket és műanyagokat használnak fel.
Karosszéria anyagok felhasználása
A gépkocsi ipar előrejelzése alapján megállapíthatjuk, hogy a nyers karosszériák tömege a következő időszakban tovább növekszik. A karosszériagyártásnál a könnyűszerkezetes technológiákat sokkal később alkalmazták, mint Európában. A könnyűszerkezetes gyártási mód alkalmazásánál fontos tényezők a felhasznált szerkezeti anyagok és az alkalmazott technológiák, amelyek a gyártás során egymással szoros kapcsolatban vannak és a lehetséges kombinációk sokfajta megoldást biztosítanak.
A növelt szilárdságú, mikroötvözött szerkezeti acélokkal az acélművek bizonyították, hogy alkalmazásukkal milyen lehetőségek vannak a könnyűszerkezetes karosszériák gyártására. Az ötvözés elsődleges célja az acélok szövetszerkezetének a kedvező alakítása, a szemcseszerkezetük finomítása és ezzel a szilárdsági tulajdonságok növelése.
A karosszériagyártáshoz 1970-ig csak ötvözetlen karbonacélokat használtak fel. Ekkor kezdte el gyártani többek között a gépkocsik karosszériájának a gyártásához az Egyesült Államokban a Betlehem Steel Corporation, és később több európai acélmű is a HSLA típusú, nagy folyáshatárú, kis ötvöző fémtartalmú, mangánötvözésű acélokat.
A hagyományos értelmezés szerint a foszfor (és a kén) az acélok nemkívánatos szennyező eleme. A fémtani kutatások azonban bizonyították, hogy a foszfor az acél ferrit rácsában oldódik, azt eltorzítja és ennek eredményeként az acél szilárdsági tulajdonságai javulnak. A foszfor a vassal foszfidot képez és ez a vegyület az acél szilárdságát növeli.
A mangán- és szilíciumötvözésű, duálfázisú, DP-acélokban a ferrites alapszövetben a hőkezelés után megjelennek másfajta szövetelemek is, pl. a kemény martenzit és ennek hatására a szilárdság növekszik. A karosszériagyártásban az utóbbi években igen elterjedtek a kiválásosan keményedő BH-acélok. A BMW a 3-as sorozatú gépkocsik karosszériájának a gyártásához 40%-ban ilyen acélt használ fel.
Az IF-acélokat titánnal, nióbiummal és bórral ötvözik, és ezek kivált vegyületei, karbidjai és nitridjei szilárdságnövekedést eredményeznek. Ezeket az acélokat elsősorban a karosszériaelemek, sárvédők, ajtók és fedelek gyártásához használják. A titánnal és nitrogénnel mikroötvözött, izotróp típusú, I-acélok a növelt szilárdságú acélok fejlesztésének különleges és klasszikus példái. Az ötvözés hatására alakul ki az acél izotróp tulajdonsága, amely a szerkezeti acél fontos tulajdonsága.
A kétfázisú DP-acél továbbfejlesztett változata a TRIP-acél, amelynél a mikroötvözés után kivált vegyületek biztosítják a növelt szilárdságot. A kis karbontartalmú SULC-acélokat több elemmel, mangánnal, szilíciummal és titánnal ötvözik és ezek kivált vegyületei, karbidok és nitridek eredményezik a szilárdságnövekedést.
A nyers karosszériát és a karosszériaelemek nagyobb részét ma ezekből a növelt szilárdságú, mikroötvözött acélokból készítik. Erre a vegyes gyártási módra példa a BMW 5-ös sorozata (E39), a Mercedes S-osztály és az Audi A6 (C5) típusú gépkocsik.
A műanyagból készített héjszerkezet gyártásnak nagy jövőt jósolnak, bár eddig csak kis sorozatban és prototípusgyártáshoz használták, pl. a Lotus Elise típusú gépkocsi 1. és 2. sorozatához és az Austin Rover típusú gépkocsihoz, a Bayer RIM cég 1965/66. évi tanulmánya alapján.
A gépkocsik karosszériáinak gyártásához a növelt szilárdságú, mikroötvözött acélok mellett új gyártási technológiákat dolgoztak ki. A tömegcsökkentés érdekében a kilencvenes évek közepe óta alkalmazzák az SF- (Space-Frame . vázszerkezet) technológiát, elsősorban kis- és közepes sorozatban gyártott gépkocsiknál, pl. az Audi A8 (D2) és az Audi A2 típusoknál.
A gépkocsik nyers karosszériáját teljesen alumínium ötvözetekből készítik az ASF®-(Aluminium-Space-Frame) technológiával. Ezt a technológiát elsősorban a sportkocsiknál használják, pl. a BMW Z1 és a Renault Spyder típusoknál. Érdekes gyártási technológiát láthatunk a DeLorean típusú gépkocsinál, a fenékvázat műanyagból, a karosszériát pedig ötvözött acélokból készítik.
Az ULSAB- (Ultra Light Steel AutoBody ultrakönnyű acél gépkocsi karosszéria) technológiát 1994 és 1998 között fejlesztették ki, 35 nemzetközileg ismert acélt gyártó cég megbízásából. Ezzel az acélműveknek az volt a céljuk, hogy bizonyítsák, a növelt szilárdságú, mikroötvözött, szerkezeti acélok nagy lehetőséget biztosítanak a könnyűszerkezetes karosszériagyártásban.
Az ULSABtechnol ógiánál az 1. táblázatban ismertetett, növelt szilárdságú, mikroötvözött acélokat használják fel a karosszériagyártáshoz. A karosszéria merevsége 80%-kal növekedett, és 25%-os tömegcsökkentést értek el.
A könnyűszerkezetes gépkocsi-karosszéria előállításához új technológiákat dolgoztak ki. Az ASF®- (Aluminium-Space-Frame) technológiát, a tömegcsökkentés érdekében, a kilencvenes évek közepe óta alkalmazzák, közismerten az Audi A8 (D2) és az Audi A2 típusainál. A gépkocsik nyers karosszériáját teljesen alumíniumötvözetekből készítik.
Az ULSAB- (Ultra Light Steel Auto Body ultrakönnyű acél gépkocsi karosszéria) technológiát 1994 és 1998 között fejlesztették ki 35 nemzetközileg ismert acélgyártó cég, így a Salzgitter, ThyssenKrupp Stahl, Usinor, Voest-Alpine stb. megbízásából. Ezzel az volt a céljuk az acélműveknek, hogy bizonyítsák, a növelt szilárdságú, mikroötvözött, szerkezeti acélok nagy lehetőséget biztosítanak a könnyűszerkezetes karosszéria gyártásban. A karosszéria merevsége 80%-kal növekedett, és 25%-os tömegcsökkentést értek el.
A gépkocsik könnyűszerkezetes karosszériaelemeinek (pl. hossztartók, ajtók, fedelek) a gyártásához használják a TB- (Tailored Blanks méretre szabott lemez) technológiát. A Thyssen Fügetechnik GmbH dolgozta ki és alkalmazza karosszériaelemek gyártásához a TEB- (Thyssen Engineered Blanks) technológiát.
A ThyssenKrupp Stahl AG gyártja a növelt szilárdságú, mikroötvözött acélokat, és ebből a Thyssen Fügetechnik GmbH készíti TEBtechnológiával a különféle gépkocsi karosszéria elemeket. A karosszériaelemek (pl.
Az ULSAB-technológia tapasztalatai alapján kezdték el, és 2000-ben fejezték be a fejlesztő munkákat. A nyers karosszériák cső alakú elemeinek a gyártásánál alkalmazzák az IHU (Innen Hochdruck Umformen. belső nagynyomású alakítás) technológiáját. Az alakítás során a szerszámban elhelyezett lemezt az üregbe juttatott nagynyomású folyadék alakítja a megfelelő alakra.
A gyártásnál hegesztési, ragasztási és szegecselési technológiát alkalmaznak. A PNGV- (Partnership for a New Generation of Vehicle . társulás a gépkocsi új fejlesztéséhez) projekt tartalmazza az USA Közlekedési Minisztériumának a fejlesztési programját is, amelynek célja a 3 literes fogyasztású gépkocsi gyártás megvalósítása.
Ennek keretében a könnyűszerkezetes karosszériák gyártásával kapcsolatban is végeztek fejlesztő munkákat. A tervben a Ford Synergy típusú gépkocsi 2010-ben gyártandó, teljesen alumínium karosszériával tervezett és a Chrysler ESX2 típusú gépkocsi gyártása szerepel, amelynél az alumínium vázkeretre szénszál-erősítésű karosszériaelemek felszerelését tervezik.
A Mosaic (Matériaux Optimises pour une Structure Automobile Innovant en Conception, anyagok optimalizálása az innovatív gépkocsi szerkezet tervezéséhez) francia projekt keretében a különféle gépkocsi-prototípusokat a Renault Clio széria modelljére építik, amelyet különféle, a könnyűszerkezetes karosszériagyártásban használt szerkezeti anyagokból készítenek. A teljes tömegre vonatkoztatva 18% szendvicsszerkezetű és 17% növelt szilárdságú, mikroötvözött lemez felhasználását tervezik.
A műanyag burkolat alkalmazása és a nyers karosszéria gyártása alumíniumötvözetekből ASF®- (Aluminium-Space-Frame) technológiával együtt adja a gépkocsi legkisebb tömegét, viszont a gyártási költség ennek a típusnak a gyártásánál lesz a legnagyobb.
1997 után fejeződött be a CCV- (Composite Concept Vehicle . vegyes kialakítású gépkocsi) projekt, amelynek során a Chrysler egy gazdaságosan gyártható, kis fogyasztású gépkocsit fejlesztett ki a sok gépkocsit igénylő, kínai piac számára. Négyféle, műanyagokból, nyomásos technológiával gyártott, fémkeretre elhelyezett karosszériaelemet használnak fel a karosszériához, amely festést nem igényel és jelentős tömegcsökkentést érnek el.
A legnagyobb gondot ezeknek a szerkezeti elemeknek a viselkedése jelenti a balesetnél, de még bajok vannak a tartóssággal és a felületi minőséggel is. Céget a General Motors alapította 1995-ben, amely megbízást kapott a gépkocsigyártás fejlődésének a vizsgálatára.
Megállapították, hogy a szénszál-megerősítésű karosszériaelemek felhasználásával kereken 130 kg-os tömegcsökkentést lehet elérni, és a nagy sorozatgyártásban ez a technológia az acélfelhasználást korlátozhatja.
A BMW gyár adatai szerint a növelt szilárdságú, mikro ötvözött acélok mennyisége 2001 után a karosszériagyártásban meghaladja a felhasznált szerkezeti anyagok 85%-át. A következő öt-tíz évben elsősorban ezek az acélok játszanak döntő szerepet a karosszériagyártásban, minden gépkocsi osztályban. Sokáig még az acélok lesznek a karosszériagyártás legfontosabb szerkezeti anyagai.
A BMW gyár szerint a hagyományos, ötvözetlen szerkezeti acélok felhasználása kismértékben ugyan csökken, de meghatározott helyeken, pl. A Mercedes E 200 típusú gépkocsihoz 6%, a VW Lupo 3L TDI típusú gépkocsihoz viszont 16,4% könnyűfémet, alumínium- és magnéziumötvözeteket használnak.
A műanyag beépítése is jelentős, a Mercedes E 200 típusú gépkocsihoz 8%, a VW Lupo 3L TDI gépkocsihoz viszont több, 14%. A karosszéria gyártásához alumíniumötvözeteket eddig elsősorban a különleges, luxus gépkocsiknál használtak.
A magnéziumötvözetek komoly szerepet fognak játszani a jövő autójában, elsősorban a műanyagtól hódítva el felhasználási területet. Ma elsősorban nyomásos öntéssel készítenek belőle karosszériaelemeket. A műanyagokat a nem megfelelő felületi minőségük miatt elsősorban burkolóelemek gyártására használják kis kategóriájú gépkocsiknál. Alkalmazásukra nagy sorozatban azonban még sokáig, legalább 15 évig várni kell.
A gond itt is a gyártott elemek felületi minőségével és a felhasznált anyag újrahasznosíthatóságával van. Az újrahasznosíthatóság szempontjából a legkedvezőbb szerkezeti anyagok az acélok. A válogatás mágneses módszerrel, egyszerűen, gazdaságosan történik. Utána következik a tömörítés, az így elkészített termék a kohászat keresett nyersanyaga. Ma a vashulladék teljes mennyiségét újrahasznosítják.
A karosszériagyártásnál a 35 %-os tömegcsökkentés az alumínium, az acél, magnézium és a műanyagok felhasználásával lehetséges. Ezt bizonyította az a VW Golf V. gépkocsiról készített tanulmány, amelynek prototípusát először 2009. Ezt a könnyűszerkezetes nyers karosszériát a 2005. évben kezdték el gyártani.
A korábbi adatok szerint a gépjárművek súlya az elmúlt években folyamatosan növekedett, ami nagyobb üzemanyag fogyasztáshoz és CO2 kibocsátáshoz vezetett. A könnyű szerkezetű gépkocsigyártás technológiát első sorban a kis sorozatoknál használták, a nagy sorozatú gyártásnál az ár biztonságát vették figyelembe, és sokáig ezt a mellőzték.
„A jövőben ez a műszaki lehetőség lényegesen többet jelent majd, és a könnyű szerkezetes technológiát a nagy sorozatban gyártott terméknél is használni kell.” mondta prof. Tekintetbe kell lenni a kisebb CO2 kibocsátásra vonatkozó EU előírásokat, és a nagy sorozatban gyártott járműveknél a kilométerenként 20 gramm üzemanyag fogyasztás lesz az elfogadható érték, amelynek a felét a tömegcsökkentéssel biztosítani lehet. Ennek az a feltétele, hogy az üzemanyag fogyasztás 0,3 liter/100 km legyen.
A prototípus karosszéria gyártásánál minden egyes elemhez különös figyelemmel választották ki a megfelelő szerkezeti anyagot. A megkívánt követelményeket, mint a gyártási költségek nagysága, az alakíthatóság, az illeszthetőség, a korrózióállóság, az üzembiztonság, az ütközés állóság és a tartósság a legkisebb tömeggel biztosítani tudják.
tags: #e39 #súlycsökkentés