승차감 및 핸들링 성능을 고려한 멀티링크 현가장치의 VTL 기반 입력하중 저감 설계에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

컴퓨터 기술 발전됨에 따라 차량 개발 과정에서 가상 시험 기법이 승차감, 조종안정성 등 많은 분야에서 적용되고 있다. 최근에는 차량의 내구분야에도 여러 가상 시험기법이 시도되어 내구 품질을 확보하고 있다.
실제 차량의 내구 성능은 내구로 주행 등의 실험을 거쳐 평가된다. 그리고 가상공간에서의 내구 해석은 실제와 같은 시험조건에서 이루어질 필요가 있다. VTL(Virtual Testing Laboratory)은 기존 차량의 내구로 주행시험을 통해 계측된 휠 하중을 개발 차량의 현가장치 모델에 적용함으로써 내구 성능을 예측한다. 하지만 차체를 구속하고 가상 시험이 진행됨에 따라 차체가 구속되지 않은 실제 차량과 같은 시험 조건을 가지지 않게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 시스템 규명 기법을 적용하여 VTL 가상 시험을 진행할 필요가 있다. 시스템 규명은 차량 현가장치 모델을 수학적 함수로 근사하고 실차 시험 결과를 만족시키는 휠 하중을 생성한다. 이렇게 생성된 휠 하중을 개발 차량의 현가장치 모델에 적용하여 개발 차량 부품의 입력하중을 예측하게 되고 내구 성능을 평가하게 된다.
또한 제시된 내구 시험 기법을 차량 개발 과정에 적용하기 위하여, 현가장치 최적설계를 진행하였다. 승차감, 조종안정성을 고려하기 위하여 ISO 규정된 시험 기법과 평가 방법들을 활용하였고, 승차감과 조종안정성은 유지하면서 내구 성능이 향상된 최적의 현가장치 모델을 도출하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

As computer technology develops, virtual test techniques are applied in many fields such as ride comfort, handling, etc. In recent years, several virtual test techniques have been tried in the durability field of vehicles to ensure the quality of durability.
The durability of an actual vehicle is evaluated through experiments such as running on the road. And the durability analysis in the virtual space needs to be done under the actual test conditions. The proposed VTL (Virtual Testing Laboratory) predicts the durability performance by applying the wheel load measured by the running test of the existing vehicle to the suspension model of the developed vehicle. However, as the vehicle body is restrained and the virtual test progresses, the vehicle body will not have the same test conditions as the unrestricted actual vehicle.
In order to solve these problems, VTL virtual test was conducted by applying the system identification technique. System identification approximates the vehicle suspension model with a mathematical function and generates wheel loads that satisfies the actual vehicle test results.
In addition, In order to apply the proposed durability test method to the vehicle development process, the optimum design of a suspension was conducted. In order to consider ride comfort and steering stability, we used the ISO(International Organization for Standardization) specified test methods and evaluation methods, and we derived an optimal suspension model with improved durability while maintaining ride comfort and steering stability.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 1.1 연구 배경 1
• 1.2 연구 내용 2
• 2. 승차감 및 핸들링 성능 평가 3
• 2.1 샤시 모델 3
• 2.2 승차감 평가 5
• 2.3 핸들링 평가 9
• 2.3.1 스텝 조향 9
• 2.3.2 정상상태 원 선회 13
• 3. Virtual Testing Laboratory 17
• 3.1 개요 17
• 3.2 VTL 기법 19
• 3.2.1 주파수 응답함수 기반 시스템 모델링 21
• 3.2.2 Drive Signal 생성 24
• 3.2.3 반복기법 기반 수정된 Drive Signal 생성 25
• 3.3 VTL 적용 26
• 3.3.1 VTL 시험 환경 26
• 3.3.2 VTL 검증 28
• 3.4 내구 성능 평가
• 4. 설계 변수 및 민감도 분석 34
• 4.1 설계 변수 34
• 4.1.1 하드포인트 34
• 4.1.2 고무 부싱 36
• 4.1.3 스프링 & 댐퍼 40
• 4.1.4 민감도 분석 41
• 5. 현가 장치 최적 설계 48
• 5.1 메타 모델 구성 48
• 5.2 최적 설계 정식화 49
• 5.3 최적 설계 결과 50
• 5.3.1 설계 변수 51
• 5.3.2 승차감 성능 53
• 5.3.3 핸들링 성능 54
• 5.3.4 내구 성능 56
• 6. 결론 61