This paper presents the reliability analysis technique on the dynamic characteristics of the torsion beam consisting the suspension system of passenger car. We utilize response surface method (RSM) and Monte Carlo simulation to obtain the response surface model that describes the limit state function for the natural frequencies of the torsion beam. Using the response surface model and the design optimization technique, we have obtained the optimized section considering the reliability of the torsion beam structure.
A CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) is a general type for rear suspension of small/compact sedans. It connects left and right knuckles using torsion beam axle and trails rear wheels. Therefore, a CTBA performs a main role of ride & handing. But, a CTBA suspension has main bending mode around 120Hz and causes road booming noise in the interior of a car. Therefore, the mode control of a CTBA is very important for reducing road noise. In this paper, we optimized the shape of a CTBA to reduce road noise considering R&H performance, simultaneously. The vibration mechanism of CTBA was investigated using ODS(Operational Deflection Shape) and mode shape.
The torsion beam type of rear suspension has been adopted by most manufactures of small to medium front wheel drive passenger cars. Previous studies analyzed only the load characteristics of CTBA(the coupled torsion beam axle)'s components. This paper analyzed the results of measurement after measuring loads and displacements, angles when a car equipped with the coupled torsion beam axle is driving in various roads. The most important durability factors for CTBA part are the force and direction of rear CTBA trailing arm. If there are design changes, it was difficult to make a sensor and install each time for measuring the trailing arm forces. After analyzing the loading histories between body and chassis, we developed the transformation matrix that can be converted to mutual force. This paper also deals with the analysis of the force behavior through the analysis of the influence and correlation between the body and chassis parts of cars.
Tubular torsion beam of high strength steel is going about in an automotive rear axle due to the advantages of light weight and efficient rear packaging capability. High strength tubular beam can be manufactured by the hydroforming in order to ensure dimensional accuracy, while a conventional stamping has been used for steel tubular beam. Internal pressure, feeding and their combination are the key factors of controlling the process. Based on the numerical simulation and try-outs, the optimized hydroforming process conditions for the high strength tubular beam were suggested.
Among welded structure bogies in use for high speed freight car, a part of bogies manufactured in 1999 and 2000 have found problems that crack occurs in its end beam. In case of a freight car the difference of weight between empty and loading conditions are worse than in case of a passenger car. Moreover its brake system is tread brake without second suspension system. Cracks of end beam is supposed to be due to loading by brake system rather than vertical loading by freight. These cracks can make brake system useless and may be a cause of derailment in the worst case. In this study, we have proposed a simple torsion-free brake shoe holder hanger to remove torsion of hanger bracket which was supposed to be one of causes of cracks and performed finite element analyses. Also static load test was applied in torsion free brake shoe holder.
Among welded structure bogies in use for high speed freight car, a part of bogies manufactured in 1999 and 2000 have found problems that failure occurs in its end beam. In case of a freight car a difference of weight between empty and loading conditions are worse than in case of a passenger car. Moreover its brake system is tread brake without second suspension system. A failure of end beam is supposed to be due to loading by brake rather than vertical loading by freight. This failure can make brake system useless and may be a cause of derailment in the worst case. In this study, we have proposed a simple torsion-free brake shoe holder hanger to remove torsion of hanger bracket which is supposed to be one of causes of failure and performed finite element analyses for making trial manufactures and its application.
In this paper, an optimum design technology is developed to find an optimal position of the shock absorber using ADAMS and VisualDOC. A vehicle with a torsion-beam rear suspension is modeled by using ADAMS. Design variables for the optimal positioning of the shock absorber are defined considering the hard points of the chassis structure and design positioning are specified through the sensitivity analysis using a bump-crossing simulation. The objective function is defined as the joint reaction forces of the shock absorber connecting joints of the chassis structure. Sequential Quadratic Programming and Genetic Algorithms are used for this study. To validate the optimized design variables, pothole simulations are performed. GA showed better results than SQP algorithms for this design purpose.
보론강을 사용하는 열간성형은 경량화된 자동차 차체부품의 생산을 위해서 최근에 널리 사용되고 있으며, 열간성형 후 약 1,500 MPa 정도의 고강도 특성을 얻을 수 있다. 그러나 열간성형이 현가부품에 사용되기 위해서는 고강도 특성보다 피로특성이 더 중요해진다. 따라서, 본 연구에서는 열간성형에 의해 제작된 자동차 현가부품의 일종인 튜블러 토션빔 액슬의 피로특성에 대하여 연구하였다. 냉각방식에 따른 보론강의 저주기 피로특성에 대하여 연구하였으며, 튜블러 토션빔 액슬의 피로수명을 예측하기 위해서 구조 및 피로해석이 수행되었다. 튜블러 토션빔 액슬의 토션빔 영역에서 응력집중이 발생하였으며, 열간성형에 의한 고강도화가 튜블러 토션빔 액슬의 수명향상에 큰 영향을 미쳤다.
차량의 개발단계에서 내구성 평가는 많은 시간과 비용이 소요된다. 최근 완성차 업체들은 자사만의 내구성 평가방법을 개발하고 수정 보완하는데 많은 노력을 기울이고 있다. 본 연구는 토션빔 액슬의 내구성 평가를 위한 통합 CAE 기법을 개발함에 있어 세계적인 자동차 업체의 정형화된 CAE 기법과의 비교를 통해 경제성을 평가하고 실험적 방법을 통해 얻은 데이터와의 비교를 통해 신뢰성을 확보하는 것을 목표로 하였다. 이를 위해 현재까지 널리 사용되어 온 준정적 내구해석의 과정 및 결과에서 보완점과 문제점을 분석하였고, 업계의 요구사항을 면밀히 검토하여 정규모드해석을 통해 다물체 동역학 모델을 구성하고 이를 이용한 동역학 해석을 진행한 후 그 결과를 이용하여 내구해석인 공진 내구해석 기법을 제안하였다.
CTBA(Coupled Torsion Beam Axle) has been adapted as the rear suspension of a compact car. Because that has the advantage of cost and weight in comparison with multi-link type. But CTBA has the disadvantage in vehicle stability to become oversteer occurring toe-out of the rear wheel when cornering and braking. In this study, we suggested CTBA Geometry Compensation System to overcome the disadvantage of CTBA. We predicted braking and cornering vehicle performance from proposed equation and numerical simulation. And also, the results were compared to objective and subjective evaluation in vehicle.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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