캐리어를 가진 맥퍼슨 스트럿 현가장치의 최적설계

Abstract

본 논문에서는 캐리어를 가지는 새로운 맥퍼슨 스트럿 현가장치에 대해 범용 다물체 동역학 프로그램인 ADAMS를 이용하여 모델링하였다. 이 모델을 바탕으로 실험계획법의 한 종류인 Packett-Burman 설계법을 이용하여 민감도 해석을 수행하여 기존의 맥퍼슨 스트럿 현가장치와 특성을 비교분석하였다. 또한, 범용 최적화 프로그램인 Visual DOC를 이용하여 요구되는 SDF값을 만족시키기 위해 GA(유전자 알고리즘)을 이용하여 캐리어를 가진 맥퍼슨 스트럿 현가장치의 하드 포인트를 최적화하였다. 최적화된 결과를 바탕으로 70mm 범프 시뮬레이션를 수행하여 그 결과들을 검증하였고, 뿐만 아니라, 캐리어를 가진 맥퍼슨 스트럿 현가장치를 이용하는 전차량을 모델링하여 조종안정성을 평가하기 위한 시뮬레이션을 함으로써, 기존의 맥퍼슨 스트럿 현가장치를 사용하는 전차량의 시뮬레이션 결과와 비교해 보았다. 이 과정을 통해 캐리어를 가진 맥퍼슨 스트럿형 현가장치의 장점의 특성과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 수정된 맥퍼슨 스트럿 현가장치는 기존의 맥퍼슨 스트럿 현가장치에 비해 캐리어와 너클의 상·하 부분의 두개의 새로운 하드 포인트를 가지게 되어 설계의 자유도가 증가함을 확인하였다. 2) 수정된 맥퍼슨 스트럿 현가장치의 민감도 해석 결과, 기존의 맥퍼슨 스트럿 현가장치에 비해 차체 공간 확보가 용이하고 댐퍼 스트러트의 굽힘 모멘트를 줄여 섭동부에 발생하는 마찰을 억제시킬 수 있음을 확인하였다. 3) 수정된 맥퍼슨 스트럿 현가장치가 하드 포인트들의 동일한 변형에 대해 캐리어의 영향에 의해 갬버, 캐스터 각이 큰 변형량을 가짐을 확인하였다. 4) 수정된 맥퍼슨 스트럿 현가장치의 하드포인트를 유전자 알고리즘(GA)을 이용하여 최적화하고, 그 결과 각각의 SDF에 대해 개선된 결과를 얻을 수 있었다. 5) 최적화된 하드포인트로 설계된 캐리어를 가진 맥퍼슨 스트럿 현가장치를 장착한 전차량 시뮬레이션 결과 기존의 맥퍼슨 스트럿 현가장치를 장착한 차량에 비해 우수한 조종안정성 성능을 가짐을 알 수 있었다.

The purpose of this paper is to study modified MacPherson strut suspension which minimizes production and transmission of disturbing vibration and force. In this paper, a design of MacPherson strut suspension with carrier is presented using ADAMS. To analyze how hard points affect SDF(Static Design Factors) of MacPherson strut suspension with a carrier, sensitivity analysis is conducted through the experimental design sensitivity analysis using Plackett-Burman Design in ADAMS/Insight. A method for optimizing hard points of modified MacPherson strut suspension is presented using multibody dynamics simulation, ADAMS and VisualDOC. The design variables to optimize SDF are extracted using Genetic Algorithm(GA) in VisualDOC. As a results of the optimization, kinematic characteristics satisfy SDF target value. A full vehicle model is developed ,which consists of MacPerson strut suspension with a carrier. To evaluate optimized hard points of MacPerson strut suspension with a carrier, J-turn simulation is performed. the results of simulation show that the vehicle which has the optimized MacPherson strut suspension with a carrier has better performance than the one with the MacPherson stut suspension.