Single Wheel Dynamics of a Semi-Active Suspension
Abstract
Bilindustrien, og spesielt motorsporten, ser alltid etter nye m°ater °a foredre ytelsen p°akjøretøy. I et forsøk p°a °a øke ytelsen p°a en Formula Student racerbil, har et semi-aktiv hjulopphengblitt utforsket og konstruert. Gjennom en analyse av et slik system ble det funnetat det kunne forbedre bilens veigrep og samtidig beholde karosseristabiliteten nødvendigfor god aerodynamisk ytelse, og hjelpe til °a raksere bygge opp temerpatur i dekkene. For°a validere den forventede ytelsesforbedringen ble to prototype adaptive dempere konstuertog testet, samt et en fjerdedels bil testoppsett som kan sammenligne ytelsen til et tradisjonelthjuloppheng og et semi-aktivt. Prototypene veier mindre enn konkuransedyktive kommeriselledempere (totalvekt p°a demperen: 371g), og har et dempingsomr°ade fra 500Ns/mtil 4000Ns/m, som de kan justere mellom i løpet av s°a lite som 20ms. Inisiell testing av detpassive hjullopphenget med testoppsettet viste god korrelasjon mellom simulert og m°altytelse.Prototypenes høye ytelse sammen med mulighetene for finjustering og validering avdet elektriske systemet som testoppsettet gir betyr at gjennomførbarheten av et semi-aktivthjulloppheng for bruk i Formula Student racerbiler er bevist. Videre arbeid innvolvererforbedringer i demperkonstruksjon basert p°a oppdagelser med denne første iterasjonen,samt finjustering av kontrollalgoritmen og elektronikken som styrer det semi-aktive hjulopphenget. The automotive industry, and particularly motorsports, are always looking at new waysof enhancing vehicle performance. In an effort to increase the performance of a FormulaStudent racing car a semi-active suspension has been investigated and designed. Throughanalysis of such a system it was found that it could enhance single wheel performancewhile retaining the chassis stability needed for good aerodynamical performance, and aidin faster heating of the tires. To validate the performance gain two prototype adaptivedampers were designed, manufactured and tested, together with a quarter car test rig capableof benchmarking the prototypes against traditional passive dampers. The prototypesweights less than a competitive commercial passive damper (total weight 371g) and has adamping range from 700Ns/m to 4000Ns/m, which can be changed in less than 20ms. Initialtesting of a passive system on the test rig showed good correlation between simulatedperformance and that measured.The successful performance of the prototypes together with the means of tuning andperformance evaluation provided by the test rig means that the feasibility and the mechanicalperformance of a semi-active suspension for the use in Formula Student have beenproven. Future work involve performance enhancing changes to the prototype dampersbased upon experience from this first iteration, as well as tuning and performance evaluationof the control algorithms and electronics controlling the semi-active suspension.