Roll Behaviour Improvement of an Apron Bus by Using Multibody Systems Approach

Abstract

The design improvement and field test studies carried out to reduce the roll tendency under lateral acceleration of an apron bus to be used for passenger transport at airport fields are summarised. Firstly, the target roll characteristic was determined as a result of the tests applied to the selected reference vehicle. In the second stage, test data which portray the roll behaviour of the prototype vehicle were collected. A validated Adams/Car™-based Multibody Systems (MBS) model bus was built by using these data. As a result of the analysis carried out with this model, the design alterations that should be made in the front suspensions of the vehicle were determined in order to improve the roll tendency. Among these, it has been seen that installing anti-roll bar (ARB) on the front axle of the vehicle is a more suitable solution. Field tests have shown that the chosen solution can reduce the roll tendency of the prototype vehicle by 42% compared to the initial design.

Keywords

• Apron bus
• Vehicle dynamics
• Vehicle suspension
• Anti-roll bar (ARB)
• Multibody Systems (MBS)

Bir Apron Otobüsünün Yalpa Davranışının Çoklu Cisim Sistemleri Yaklaşımıyla İyileştirilmesi

Abstract

Havaalanlarında yolcu taşıma amacıyla kullanılacak bir apron otobüsünün, yanal ivme altındaki yalpa eğiliminin azaltılması için gerçekleştirilmiş tasarım iyileştirme ve saha testi çalışmaları özetlenmiştir. İlk olarak, seçilen referans taşıta uygulanan testler sonucunda, hedef yalpa karakteristiği belirlenmiştir. İkinci aşamada, oluşturulan ön prototip taşıt üzerinden taşıtın yalpa davranışına ait test dataları toplanmıştır. Bu datalar kullanılarak, taşıtın Adams/Car™ tabanlı doğrulanmış sanal Çoklu Cisim Sistemleri (ÇCS) modeli elde edilmiştir. Bu model ile yapılan analizler sonucunda yalpa eğilimini iyileştirmek amacıyla taşıtın ön süspansiyonunda yapılması gereken tasarım değişiklikleri belirlenmiştir. Bunlar arasından, taşıtın ön aksına viraj denge çubuğu (VDÇ) takılmasının daha uygun bir çözüm olduğu görülmüştür. Saha testleri, seçilen çözümün, prototip taşıtın yalpa eğilimini ilk tasarıma göre %42 oranında azaltabildiğini göstermiştir.

Keywords

• Apron otobüsü
• Taşıt dinamiği
• Taşıt süspansiyonu
• Viraj denge çubuğu
• Çoklu Cisim Sistemleri (ÇCS)

References

1. [1] Hussain, K., Stein, W. and Day, A.J. (2005). Modelling Commercial Vehicle Handling And Rolling Stability. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers K: Journal of Multi-Body Dynamics. 219(4):357-369.
2. [2] Topaç, M., Kuralay, N.S. 2009. Yolcu otobüsü stabilizatörünün bilgisayar destekli tasarımı, Mühendis ve Makina 2009; 50(594):14-24.
3. [3] Topaç, M.M., Enginar, H.E., Kuralay, N.S. 2011. Reduction of stress concentration at the corner bends of the anti-roll bar by using parametric optimisation. Mathematical and Computational Applications 2011;16(1):148-158
4. [4] Prado, M., Cunda, H. R., Neto, C. A., Costa, A., D’Elboux E. J., 2016. Bus Handling Validation and Analysis Using ADAMS/Car, s. 357-369.
5. [5] Gögen, E., Sert, E. Tutu, G. 2017. Aracın Yalpa Katakteristiğinin Taşıt Dinamiğine Olan Etkisinin Analitik ve Nümerik Yöntemlerle İncelenmesi, Mühendis ve Makina, Cilt. 58, s. 49-61.
6. [6] Bastow, D. 1990. Car Suspension and Handling, Pentech Press, London, s. 53
7. [7] Mitschke, M. 1972. Dynamik der Kraftfahrzeuge, Springer Verlag, Berlin, s. 418
8. [8] Heißing, B. Ersoy, M. 2011. Chassis Handbook, Vieweg + Teubner Verlag, Berlin, s. 78

9. [9] Iclodean,C., Cordos, N., Varga, O.B. 2020. Autonomous Shuttle Bus for Public Transportation: A Review, Energies, 13(11), 2917. DOI: 10.3390/en13112917
10. [10] Interational Organization for Standardization. 2011. ISO-14792: Road Vehicles – Heavy Commercial Vehicles and Buses – Steady State Circular Tests, Second Edition 2011-03-15, Geneva.
11. [11] Pauwlussen, P.J. 2015. Essentials of Vehicle Dynamics. Butterworth-Heinemann Publications Elsevier Ltd., Waltham, 127s.
12. [12] ADAMS (Automatic Dynamics Analysis of Multibody Systems) manual version 15, MSC Adams/Car. 2015
13. [13] Gillespie, D.T. 1992. Fundamentals of Vehicle Dynamics, Society of Automotive Engirneering, Warrendale, 176- 214s.
14. [14] Matschinsky W. 2007. Radführungen der Straβenfahrzeuge, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg
15. [15] Continental Luftfederbälge. 1977. Continental Gummi-Werke Aktiengesellshaft, Hannover.
16. [16] Blundell, M., Harty, D., 2004. The Multibody Systems Approach to Vehicle Dynamics, Second Edition, Butterworth-Heinemann Publications Elsevier Ltd., Waltham, 468-471s.
17. [17] Bosch, R. 2018. Bosch Automotive Handbook, Society of Automotive Engineer, 10th Edition
18. [18] Czaja, I., Hijawi, M. 2004. Automotive Stabilizer Bar System Design and Reliability, SAE International
19. [19] Çalışkan, K., Ünlüsoy, Y.S,. Dağ, S. 2004. Otomobil Denge Çubuğu İçin Otomatik Tasarım Analizi, Otomotiv Teknolojileri Kongresi, 21-23 Haziran, Bursa, 205-212