부산대학교 도서관

Commercial vehicle drivers have a lot of driving time due to their professional characteristics, and the rate of boarding time in an indoor cabin is very high compared with that of a passenger car, so it feels a lot of fatigue. In addition, large trucks are characterized by heavy weight, high ground clearance, poor driving environment, and studies are under way to improve driver 's ride quality. However, the model of the cabin suspension system is divided into three categories: Coil Spring Cabin Suspension, Air Spring Cabin Suspension, and Air Spring Cabin Suspension for heavy vehicles. The design variables for each type are 109, 122, 137, and many design variables. Also, the multi body dynamics-based cab suspension system is complicated in structure and has a problem in that it requires a long analysis time at the vehicle system level due to many design variables. Therefore, the design considering the riding comfort performance of the vehicle using the existing multibody dynamics-based cab suspension at the vehicle system level is inefficient. Therefore, in this paper, we develop a 3 degree of freedom Equivalent cabin suspension system and apply the developed cabin suspension system to optimize the ride comfort performance at the vehicle system level of commercial vehicles. Next, we optimized the design of a multibody dynamics-based cab suspension system to achieve the same performance using an optimized 3DOF tabular cabin suspension system at the cabin suspension level. Respectively. First, we developed an equivalent model based on 3DOF tabular which minimizes the design variables of the multi body dynamics(MBD) based cabin suspension model and improves the efficiency of the design at the vehicle system level. Then, a multi body dynamics model was compared and verified by the cabin suspension method and four-post test. As a result, an error of less than 5% of the actual vehicle was confirmed. Second, we developed the cabin suspension design methodology and constructed the vehicle platform to apply the design process according to the methodology. In order to maximize the ride performance of the vehicle at the vehicle system level, we can confirm the R&H performance at the vehicle level after constructing the vehicle model including the 3DOF Equivalent cab suspension and suspension, frame, The four-post test and the step-steer test were compared with the actual vehicle data and verified. As a result, the error was less than 7% of the actual vehicle. Third, optimum design at the vehicle system level was performed using the developed 3DOF Equivalent cabin suspension system. The design variables consisted of center point and force element characteristics of each mode. As the objective function, it was selected as maximizing the ride comfort performance and optimized. As a result, it is confirmed that the ride comfort performance at the vehicle level is improved by the design parameters. Fourth, the design problem of the cabin suspension level was optimized for the multi body dynamics model to achieve the same performance as the optimized 3DOF equivalent suspension. Design variables were defined as hard points and force element characteristics, and the optimum design was compared by comparing the performance between the two models. The performance of the 3DOF equivalent model and the multibody dynamics model were confirmed to be identical. Through this study, it was possible to shorten the development period at the vehicle system stage by minimizing the design variables through the 3 DOF equivalent suspension system. In addition, the 3DOF equivalent Cabin Suspension , And optimized the multi body dynamics based model of the cabin suspension system.
상용차 운전자들은 직업적 특성으로 인해 장시간 주행이 많고, 실내 캐빈에서의 탑승시간 비율은 일반 승용차량과 비교했을 때 매우 높은 편에 속하여 많은 피로감을 느낀다. 또한 대형 트럭은 특성 상 중량이 크고, 지상고가 높으며 주행환경이 좋지 않아 운전자의 승차감 개선을 위한 연구들이 진행되고 있다. 하지만 캐빈 현가장치의 모델은 3가지로 분류되며 중형차량에 사용되는 Coil Spring Cabin Suspension과 Air Spring Cabin Suspension, 대형차량에 사용되는 Air Spring Cabin Suspension으로 나누어진다. 각각의 타입마다 설계 변수는 109개, 122개, 137개로 많은 설계 변수를 가지고 있다. 또한 다물체 동역학 기반의 캐빈 현가장치는 구조가 복잡하고 많은 설계 변수로 인하여 차량 시스템 레벨에서의 해석 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있다. 따라서 차량 시스템 레벨에서 기존 다물체 동역학 기반의 캐빈 현가장치를 이용하여 차량의 승차감 성능을 고려한 설계는 효율성이 저하된다. 따라서 본 논문에서는 3자유도 Tabular 캐빈 현가장치를 개발하고, 개발한 캐빈 현가장치를 적용하여 상용차량의 차량 시스템 레벨에서 승차감 성능 향상을 위한 최적설계를 진행한다. 그 다음, 캐빈 현가장치 레벨에서는 최적화된 3자유도(DOF) Tabular 캐빈 현가장치를 이용하여 동일한 성능을 구현할 수 있도록 다물체 동역학 기반의 캐빈 현가장치에 대한 최적설계를 진행하였고, 주요 연구 결과는 다음과 같다. 첫째, 다물체 동역학(MBD) 기반의 캐빈 현가장치 모델의 설계변수를 최소화하고, 차량 시스템 레벨에서의 설계의 효율성을 높일 수 있는 3자유도(DOF) Tabular 기반의 등가모델을 개발하였다. 그 다음, 캐빈 현가장치 평가방법과 Four-Post 시험을 통해 다물체 동역학 모델과 비교 및 검증을 수행하였고, 그 결과 실차 대비 5% 미만의 오차를 확인 하였다. 둘째, 캐빈 현가장치 설계 방법론을 개발하고, 방법론에 따른 설계 프로세스를 적용하기 위해 차량 플랫폼을 구축하였다. 차량 시스템 레벨에서 차량의 Ride 성능을 최대화하기 위해 최적설계를 수행하기 위한 3자유도 Tabular 캐빈 현가장치와 현가장치, 프레임, 타이어를 포함한 차량 모델을 구축한 후 차량 레벨에서의 R&H 성능을 확인 할 수 있는 Four-Post Test와 Step-Steer Test를 통해 실제 차량 데이터와 비교 및 검증을 수행하였다. 그 결과 실차 대비 7% 미만의 오차를 보였다. 셋째, 개발된 3자유도 Tabular 캐빈 현가장치를 사용하여 차량 시스템 레벨에서의 최적 설계를 진행하였다. 설계변수는 각 모드의 중심점과 힘요소 특성으로 구성하였다. 목적함수로는 승차감 성능을 최대화 하는 것으로 선정하고 최적화를 진행하였다. 그 결과 설계변수를 통해 차량 레벨에서의 승차감 성능이 초기모델보다 개선됨을 확인하였다. 넷째, 캐빈 서스펜션레벨의 설계문제는 앞서 최적화된 3DOF Tabular 현가장치와 동일한 성능을 구현할 수 있도록 다물체 동역학 모델의 최적설계를 진행하였다. 설계변수는 하드포인트와 힘 요소 특성으로 정의하고, 두 모델간의 성능에 대해 비교하여 최적설계를 진행하였고 3DOF Tabular 모델과 다물체 동역학 모델의 성능이 일치함을 확인하였다. 본 연구를 통하여 3자유도(DOF) Tabular 기반의 캐빈 현가장치를 통해 설계변수를 최소화하여 차량 시스템 단계에서의 개발 기간을 단축할 수 있었고, 더불어 캐빈 현가장치 레벨에서 3자유도 Tabular 캐빈 현가장치를 이용하여 다물체 동역학 기반의 캐빈 현가장치 모델을 최적화하였다.