현가장치의 롤 커플링 영향을 포함하는 함수형 현가장치에 의한 차량동역학모델 개발

국문 초록 (Abstract)

차량동역학 해석 문제를 다룰 때 ADAMS/Car와 같은 다물체 동역학 차량모델을 활용하면 부품특성을 고려한 구체적인 모델링으로 정확한 해석결과를 얻을 수 있다. 그러나 모델구축 노력과 비용이 많이 들고 실시간 해석의 어려움이 존재한다.
이를 보완하기 위하여 김상섭, 정홍규[1][2]는 차량모델을 차체와 휠을 포함하는 다물체계로 모델링하고 휠과 차체 사이의 관계를 휠 스트로크의 함수로 표현하는 함수형 현가장치 차량모델 기법을 개발하였다. 이 모델은 해석의 정확도가 높고 모델링 구축에 대한 비용이 적으며 효율적인 계산량으로 실시간 해석이 이루어졌다.
함수형 현가장치의 모델은 현가장치 특성시험장치(SPMD)로부터 얻어진 기구학 및 컴플라이언스 특성데이터를 활용한다. 특히 독립현가장치의 기구학적 연결관계는 양측 휠이 수직방향으로 평행하게 움직일 때의 휠 얼라인먼트 특성을 적용하였다.
그러나 독립현가장치라 할지라도 SPMD의 실험 결과를 보았을 때 휠 스트로크에 의한 휠 얼라인먼트 값이 Ride실험에 의한 결과와 Roll실험에 의한 결과 사이 차이가 있음을 알 수 있다. 그 이유는 차체, 서브프레임, 롤바와 같은 연성체에 의하여 좌우 현가장치의 롤 커플링이 존재하기 때문이다.
본 논문에서는 이러한 현가장치의 특성을 적용하기 위하여 Ride변수와 Roll변수를 활용한 수정된 차량 운동방정식을 제시하였고 해석의 정확도를 높일 수 있었다.

목차 (Table of Contents)

• 목차 i
• List of Table iv
• List of Figures v
• Nomenclature viii
• 국문 요약 x
• 1. 서 론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 목적 2
• 1.3 연구 내용 3
• 2. 독립현가장치의 거동 특성 4
• 2.1 맥퍼슨 스트럿 현가장치 롤 커플링 인자 분석 5
• Case 1. 기구학 모델 6
• Case 2. 현가장치 컴플라이언스 적용 7
• Case 3. 서브프레임 컴플라이언스 적용 8
• Case 4. 현가장치, 서브프레임, 조향계 컴플라이언스 적용 9
• Case 5. 롤 안정바를 제외한 모든 컴플라이언스 적용 10
• 2.2 멀티링크 현가장치 롤 커플링 인자 분석 12
• Case 1. 기구학 모델 13
• Case 2. 현가장치 컴플라이언스 및 조향 컴플라이언스 적용 14
• Case 3. 컴플라이언스 모델, 롤 안정바 제거 15
• Case 4. 컴플라이언스 모델, 롤 안정바 및 조향 컴플라이언스 제거 16
• 3. 차량 운동방정식 18
• 3.1 함수형 현가장치 차량 모델(Ride FSM) 18
• 3.1.1 위치 및 회전변수 19
• 3.1.2 속도(Velocity) 관계식 21
• 3.1.3 가속도 관계식 25
• 3.1.4 운동방정식 28
• 3.2 롤 수정항을 포함하는 함수형 현가장치 모델 29
• 3.2.1 위치 및 회전 변수 30
• 3.2.2 속도 관계식 31
• 3.2.3 가속도 관계식 33
• 3.2.4 운동방정식 35
• 4. 모델 검증 36
• 4.1 차량 모델링 36
• 4.2 Step-Steer 해석 토각 분석 38
• 4.2 Step-Steer 해석 성능지표 분석 40
• 4.3 Understeer Gradient 51
• 5. 결론 53
• 6. 참고 문헌 55
• 7. Abstract 56