Abstract
This paper deals with the design optimization of the kinematic characteristics of an automotive suspension system. The kinematic characteristics of the suspension determine the attitude of the wheels, such as the toe and camber, which not only relates to tire wear during driving, but also greatly affects the control of the vehicle and its stability, which corresponds to the motion performance of the vehicle. Therefore, it is very important to determine the characteristics of the suspension mechanism at the initial stage of the design. In this study, a displacement analysis is performed to determine the kinematic properties of the suspension for the McPherson strut suspension. For this purpose, a set of constraint equations for the joints constituting the suspension mechanism was established and a program was developed to solve them. We also used ADS, a design optimization program, to obtain the desired kinematic characteristics of the suspension. As the design variables for optimization, we used the coordinates of the hard points, which are the points of attachment of the suspension to the vehicle body, and are defined as the summation of the toe-in for the up and down movement of the wheel as the objective function. As the constraint functions, the maximum camber angle and minimum roll center height, which are design requirements, are considered. As a result of this study, it was possible to determine the optimal locations of the hard points that satisfy both constraint functions and minimize the change of the toe-in.
본 논문은 자동차 현가장치의 기구적 특성에 대한 설계 최적화에 관한 것이다. 현가장치의 기구적 특성은 토우 및 캠버와 같은 바퀴의 자세를 결정하며 이것은 주행 중 타이어의 마모에 관련될 뿐만 아니라 차량의 운동성능인 조종안정성에 큰 영향을 미친다. 따라서 설계 초기단계에서 현가장치 기구의 특성을 결정하는 것은 매우 중요한 일이다. 본 논문에서는 맥퍼슨 스트러트식 현가장치에 대한 현가장치의 기구적 특성을 파악하기 위하여 변위해석을 수행하였다. 이를 위해 현가장치 기구를 구성하는 조인트에 대한 구속방정식을 세우고 이를 풀 수 있는 프로그램을 작성하였다. 또한 원하고자 하는 현가장치의 기구적 특성을 얻기 위하여 설계 최적화 프로그램인 ADS를 이용하였다. 최적화를 위한 설계변수로서 현가장치의 차체 부착점인 하드 포인트의 좌표로 설정하였으며 목표함수로서 바퀴의 상하운동에 대한 토우-인의 합으로 정의하였다. 구속함수로서 설계 시 제한조건인 최대 캠버각과 최저 롤 중심고를 고려하였다. 본 연구의 결과로서 두 가지 구속함수를 만족하고 토우-인의 변화를 최소로 하는 하드 포인트의 최적위치를 결정할 수 있었다.
