Investigating the Effect of Vehicle Roll Characteristics to Vehicle Dynamics with Analytical and Numerical Methods

Year 2017, Volume: 58 Issue: 689, 49 - 61, 30.10.2017

Enis Gögen Emre Sert Gurkan Tutu

Abstract

Suspension system parameters of a vehicle are defined by considering the ride and handling
attributes which are based on vehicle’s dynamic characteristics. For a comfortable ride,
required vertical springing parameters are not only enough for a good handling. In order to
provide two attributes together, additional preventions should be taken that improves cornering
capability. In this study, front and rear axle vertical ride frequencies of a midibus are calculated
for different spring stiffness values, cornering characteristics of the vehicle is investigated by
keeping the ratios of front and rear axle ride frequencies constant. Full vehicle model is set
up by using MSC Adams software, and vehicle rolling characteristics is defined for different
suspension parameters by performing cornering scenario. The effect of antiroll bar usage over
vehicle dynamics is investigated by keeping the ratio of lateral acceleration and rolling angle
constant, then the relation between the ride and handling is presented.

Keywords

Suspension system, ride, handling, full vehicle model, roll characteristics

Aracın Yalpa Karakteristiğinin Taşıt Dinamiğine Olan Etkisinin Analitik ve Nümerik Yöntemlerle İncelenmesi

Abstract

Bir aracın süspansiyon sistemi parametreleri, aracın dinamik karakteristiğini oluşturan konfor
ve yol tutuş özellikleri dikkate alınarak belirlenir. Konforlu bir sürüş için gerekli olan dikey
yaylanma parametreleri, iyi bir yol tutuş kabiliyeti için tek başına yeterli değildir. Bu iki özelliği
bir arada sağlamak için aracın viraj kabiliyetini arttırıcı ilave önlemler alınması gerekir. Bu çalışmada, bir midibüsün konfor özelliğini sağlayan ön ve arka aks dikey doğal frekansları farklı
yay katsayıları için hesaplanmış, ön ve arka aks doğal frekanslarının birbirlerine olan oranları
sabit tutularak aracın viraj dönme karakteristiği incelenmiştir. MSC Adams yazılımında tam
araç modeli kurulmuş ve oluşturulan viraj senaryosu ile aracın farklı süspansiyon parametreleri için yalpa karakteristiği belirlenmiştir. Viraj dönme esnasında oluşan yanal ivmenin yalpa
açısına oranı aynı kalacak şekilde viraj denge çubuğu kullanımının araç dinamiğine olan etkisi
incelenmiş, konfor ve yol tutuş arasındaki ilişki ortaya koyulmuştur.

Keywords

Süspansiyon sistemi, konfor, yol tutuş, tam araç modeli, yalpa karakteristiği

References

• 1. Els, P. S. 2005. “The Applicability of Ride Comfort Standards to Off-Road Vehicles,” Journal of Terramechanic, vol. 42 (1), p. 47–64.
• 2. Gillespie, D. T. 1992. Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engineering, Warrendale, PA.
• 3. Kirstein, J. C. 2005. “Suspension System Optimisation to Reduce Whole Body Vibration Exposure on an Articulated Dump Truck,” MSC Thesis, Stellenboch University, Matieland, South Africa.
• 4. Louca, L. S., Rideout, D. G., Stein, J. L., Hulbert, G. M. 2003. “Generating Proper Dynamic Models for Truck Mobility and Handling,” International Journal of Heavy Vehicle Systems, vol. 11 (3–4), p. 209–236.
• 5. Uys, P. E., Els, P. S., Thoresson, M. 2007. “Suspension Setting for Optimal Ride Comfort of Off-Road Vehicles Travelling on Roads with Different Roughness and Speeds,” Journal of Terramechanics, vol. 44, p.163–175.
• 6. Zehsaz, M., Vakili-Tahami, F., Fasihi, A., Majidi Jirandi, A. A. 2012. “Sensitivity of Ride Comfort to Suspension Characteristics of an Off-Road Vehicle under Road Excitation,” International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol. 2(5), p. 422–431.
• 7. Wong, J. Y. 2001. Theory of Ground Vehicles, John Wiley & Sons, Inc., New York, Toronto.
• 8. Olley, M. 1946-47. “Road Manners of the Modern Car,” IAE Proceedings, vol. 41, p. 147-182.
• 9. Gogen, E., Sert, E., Yılmaz, A. S., Dileroglu, S. 2016. “Bir Ticari Aracın Aks Kovanı İçin Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Yapılan Yapısal Analizin Testler ile Doğrulanması,” 8. Otomotiv Teknolojileri Kongresi (OTEKON 2016), 23-24 Mayıs 2016, Bursa.
• 10. Topac, M., Kuralay, N. S. 2009. “Yolcu Otobüsü Stabilizatörünün Bilgisayar Destekli Tasarımı,” Mühendis ve Makina, cilt 50, sayı 594, s. 14-24.
• 11. Society of Automotive Engineering. 1996. Spring Design Manuel, ISBN:156091680X/9781560916802, Warrendale, PA.