352-352 2025 [춘계학술대회]
| 제목 | 에어스프링 튜닝인자에 따른 특성 및 내구성에 대한 연구 |
|---|---|
| 분야 | 섀시 및 차량동역학 |
| 언어 | Korean |
| 저자 | 김평진(현대모비스), 김은정(현대모비스), 김인섭(현대모비스), 문형일(현대모비스) |
| Key Words | Air Strut(에어스트럿), Nonlinear Response Characteristics(비선형 응답 특성), Ride Frequency(라이드 주파수), Air spring Volume(에어스프링 체적), Piston Angle(에어스트럿 피스톤 각도), Stiffness Tuning(강성 튜닝), Durability(내구성능) |
| 초록 |
에어스트럿은 쇽업쇼버와 에어스프링이 일체형 구조를 갖는 현가 시스템이며, 에어스프링은 노면으로부터 진 동이나 충격하중이 전달되는 것을 완화하는 역할을 하고, 쇽업쇼버는 스프링의 진동을 흡수하는 댐퍼 역할을 한 다. 에어 스프링은 일반적으로 코일 스프링 시스템과 달리, 차량 하중과 관계없이 차고를 일정하게 유지 가능하고, 압축된 공기를 통해 노면의 잔진동 및 강한 충격을 흡수한다는 특징을 가지고 있다. 또한 높은 하중을 지지할 수 있는 반면에 상대적으로 낮은 강성을 가지며, 비선형적인 응답 특성 구현이 가능하다는 특징을 가지고 있다. 이 러한 특성으로 코일 스프링 시스템 차량과 모션, 특성이 상이하게 된다. 일반적으로 코일스프링이 장착된 차량 서스펜션 설계자는 R&H 성능을 고려하여, 차량의 라이드 주파수를 전 륜 1~1.2Hz, 후륜 1.2~1.5Hz로 설계하고 있으나, 에어스프링이 장착된 차량 서스펜션의 경우 동일하게 설계하 기에는 다양한 변수들이 존재한다. 그 변수 중 가장 큰 인자가 되는 건, 친환경 차 개발의 발전에 따른 차량의 고중량 화이다. 앞으로 개발되는 신차의 경우 차량의 중량은 높고 에어스프링이 갖는 고유진동수는 일반 스프링과는 상이하니, 하중 지지의 성능 과 강성의 성능인자를 복합적으로 고려해야 할 뿐만 아니라 에어스프링 자체가 가지고 있는 내구/파열 성능과도 연관하여 목표 강성을 검토해야 한다. 우리는 이러한 과정을 차량의 라이드 주파수 튜닝이라고 하며, 에어스프링 관점에서는 강성 튜닝이라고 표현한 다. 또한 전자제어 쇽업쇼버와의 연관성을 고려해서 튜닝이 필요하므로 좀 더 복잡한 과정을 이해하고 검토해야 한다. 일반적인 에어스프링 강성 튜닝의 인자는 에어스프링 체적, 피스톤 각도, 댐퍼마운트 밀도, 범프스토퍼 밀도 등에 대한 부분을 고려하여 진행되지만, 본 논문에서는 고중량 에어스프링 체적의 튜닝 한계성 등에 대해 고찰하 여 피스톤 각도 부여에 따른 강성 및 내구 성능 예측에 관한 연구를 진행하였다. 피스톤을 특정 방향으로 각도를 부여한 경우, 각도를 부여하지 않은 설계 대비 강성은 감소하고 내구성능이 저 하되는 경향이 있으며, 다른 방향으로 각도를 부여한 경우 강성은 증가하고, 주요 운동 구간에서 내구성능이 향 상되는 것을 확인하였다. |
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