It is known that residual aligning torque of tires causes vehicle pull. There is, however, only a little literature available which shows how the residual aligning torque of tires causes vehicle pull. In this paper, a vehicle model in two degrees of freedom was adopted for the analysis of a vehicle under the straight-ahead motion. The analysis with this vehicle model clearly shows the effect of residual aligning torque of tires on vehicle pull. In order to show the validity of the analysis, a vehicle commercially available was selected. This vehicle was modeled in 137 degrees of freedom system with multibody dynamics software. Vehicle pull simulation results show that vehicle model drifts in lateral direction due to the residual aligning torque of tires. Vehicle test results with the car were also included.
본 연구에서는 고속철도에서 차량·교량 구조물의 상호작용을 가능한 정밀하게 취급할 수 있는 3차원 해석모형을 개발하였다. 경부고속철도 교량형식인 PSC 박스거더 교량을 40m 단순 와 25-40-25m 3경간 연속 에 대해 뼈대요소를 사용하여 3차원으로 모형 하였으며, 궤도의 불규칙성은 정상확률과정으로 가정하고, 지수 스펙트럼 밀도함수를 사용하여 궤도의 형상을 생성시켰다. 열차는 경부고속철도 차량 하중효과가 가장 큰 동력차 만을 대상으로 17 자유도 모형과 38 자유도 모형으로 분리하여 개발하였다. 다양한 조건에 대한 분석결과를 검토하면 여러 가지 상황에서 38 자유도 모형의 필수 성이 보여지고 있다. 특히 교량의 솟음 및 장기 처짐에 의한 궤도형상변화가 있는 경우에는 반드시 38 자유도 모형이 적용되어야 하는 것으로 분석되었다. 또한 제동하중이 작용할 때 쏠림 효과에 의한 영향이 큰 것으로 평가되어, 제동에 의한 교량의 동적 거동은 종변 위에 대한 자유 도를 고려할 수 있는 주행차량모형으로 해석되어야 함이 규명되었다.
차량의 제동시 쏠림 현상은 크게 타이어에 의한 원인과 현가시스템, 조향시스템 등의 차량구조의 이유로 발생한다. 그 중 차량구조의 원인은 드래그링크 방식의 조향시스템과 판스프링 형태의 현가 스프링 때문으로 볼 수 있다. 본 연구에서는 차량동역학 해석 프로그램인 ADAMS/CAR 를 사용하여 제동시 쏠림의 발생 원인에 대해 분석하였다. 제동시 드래그링크와 판스프링의 거동을 확인하고 그로 인해 발생하는 쏠림을 최소화 시키기 위해 최적화 프로그램인 Visual DOC 를 사용하여 쏠림을 감소시키기 위한 조향 연결점의 위치를 결정하였다. 설계 변경된 차량의 K&C (Kinematic & Compliance) Test 시뮬레이션을 통해서 다른 특성에 미치는 영향이 없음을 보였고, 전차량 제동시뮬레이션을 통해 제동시 쏠림이 감소함을 확인하였다.
It is called vehicle pull when a vehicle drifts in the lateral direction under the straight-ahead motion with no steering or external input. Recently vehicle pull draws attention as one of the critical evaluation items from the customers on the vehicle quality. It is generally recognized that the vehicle pull is complex phenomena due to internal and external factors. In this paper the relations between vehicle pull and ire were investigated through close survey on the road test results from the final inspection of car manufactures. Through this investigation the factors are identified which play an important role in causing vehicle pull problem.
This study is focused on simulation-based dimensional tolerance optimization process (DTOP) to minimize vehicle pulls by reduction of dimensional variation in front suspension system. In previous studies, the effect of tires and wheel alignment sensitivity have mainly been investigated to eliminate vehicle pulls in nominal design condition without allocating optimal tolerance level for selected components, among various factors regarding vehicle pulls such as vehicle design parameters, vehicle weight balance, tires, and environmental factors. Unfortunately, there are wide variations in the real vehicle, and these have impacted actual vehicle pulls, especially wheel alignment effects from suspension geometry variation has not been considered in the previous studies. In the tolerance design of suspension, tolerance variables with the uncertainty such as parts dimensional variation, assembly process, datum position and direction, and assembly tool tolerance has a great influence on the variation of the suspension dimensional performances. This study introduces total vehicle pull prediction model in considering major key factors for vehicle pull sensitivity. The Monte Carlo-based tolerance analysis model using Taguchi robust method is developed to optimize dimensional tolerance parameters, satisfying on the target variation level.
한국타이어 동역학연구팀은 약 10여년전 처음 독립부서로 만들어져 현재 실차 시험 전문 드라이버들을 포함해서 연구인력만 약 20여명 되는 연구팀으로 발전했다. 동역학연구팀에서 수행되고 있는 업무는 성능 별로 크게 쏠림, 조종안정성, 제동, 승차감 등으로 나뉠 수 있으나 이번 기회에는 주로 조종안정성에 대한 연구활동에 대해 소개하고자 한다.
본 연구에서는 곡선교에서 주행차량에 의한 동적 응답을 보다 정밀하게 구현할 수 있는 3차원 해석 모형을 개발하였다. 원심력에 의한 차량의 롤링운동에 따른 차량의 쏠림현상을 구현하여 곡선교의 대표적인 응답특성인 편경사와 곡률반경에 따른 동적응답과 받침의 변화에 따른 동적 응답 특성을 규명하였으며, 2가지 지점조건에 대하여 주행차량에 의한 곡선교의 동적 특성을 비교 분석하였다. 또한 이와 함께 곡선교에서 어떤 파라미터가 하중 분배에 가장 효율적인가를 비교 분석하였다. 동적해석결과 받침이 외측에 배치된 경우가 중앙에 배치된 경우보다 더 유리하게 분석되었으며, 여러 가지 조건에 따라 하중분배 특성이 다르게 나타남을 알 수 있었다.
It is generally known that the PRAT(Plysteer Residual Aligning Torque) is one of indicating a performance factors of a tire for assessing the vehicle pull, also tire pattern shape, which means lateral groove angle, is very important tire design factor in relation to the PRAT. Lateral grooves of tire pattern are widely divided into center and shoulder parts. So, this paper has studied the correlation between the PRAT and their lateral groove angles using FEM. Especially, the steady state rolling analysis among tire rolling analysis methods has been used for the PRAT performance study. Firstly, analysis result data have been compared with the experimental data to validate FE analysis for PRAT. Next, the PRAT due to the lateral groove angle about PCR(Passenger Car Radial) tire and SUV tire has been analyzed. The tendency of the PRAT due to the lateral groove angles can be used as a guide line for the tire design in relation to vehicle pull.
The paper has analyzed the influence of tire design variable on the tire Force and Moment (F&M) characteristics, especially by the belt angle, the Plysteer Residual Aligning Torque (PRAT) which is considered as one of the causing factors for the vehicle pull. To validate the tire FE model, the tire stiffness and the PRAT which can be derived from the simulation data have been compared with the experimental data of test machine. In addition to PRAT characteristic, the tire stiffness and cornering characteristics due to the belt angle have been investigated. The effects of drum's curvature on the PRAT have been also investigated using the tire FE model and the usefulness of the current drum type F&M test machine can be confirmed.
The influence of tire belt angle on the Plysteer Residual Aligning Torque(PRAT) and the cornering stiffness by the FEM has been studied. The PRAT is a performance factor of the tire about vehicle pull, and the cornering stiffness has relation to vehicle steering response of outdoor test. To validate FE model for analysis, simulation data for both the static stiffness(vertical, lateral) and the PRAT have been compared with the experimental data. In addition to the characteristics of the PRAT and the cornering stiffness due to the tire belt angle, rolling and cornering contact characteristics have been studied. The tendency of the PRAT and the cornering stiffness due to the belt angle can be used as a guide line for the tire design in relation to vehicle pull and vehicle steering response.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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