Body-on-frame type vehicle has a set of frame bushes which are installed between body and frame structure for vibration isolation. Such frame bushes are important vibration-transmission paths to passenger space. In order to reduce the vibration level of the passenger space, change of mounting position and complex stiffness of the frame bushes is more efficient than modification of other parts of the vehicle such as body, frame or suspension, etc.
The purpose of this study is to establish a procedure for optimization of mounting position and complex stiffness of frame bushes to reduce the vibration level of car body. In order to do this, a simple finite element half-vehicle model was constructed and the mounting position and complex stiffness of frame bushes were taken as design variables. An objective function was defined to reflect passenger ride comfort and genetic algorithm and sub-structure synthesis were applied for minimization of the objective function. After the optimization of mounting position and complex stiffness of frame bushes, vibration level at a position of interest on the car body decreased about 43.7% by RMS value. Causes for optimization results are discussed.
프레임구조 차량은 승객이나 화물적재를 위한 공간을 확보하는 바디와, 차량의 주행에 필요한 장치들이 장착된 프레임구조로 구성되어 있다. 이러한 바디와 프레임 사이에는 결합 및 진동절연요소로서의 기능을 하는 프레임 부시가 장착되는데, 프레임 부시는 차량 내•외에서 발생하는 진동성분이 차실 내로 전달되는 주요 전달경로가 된다. 따라서 프레임 부시의 장착위치 및 복소동강성계수 크기, 손실인자를 적절히 결정하는 것은 바디나 프레임구조, 현가장치 등을 변경하는 것에 비하여 보다 나은 효과를 기대할 수 있을 뿐만 아니라, 비용측면에서도 효율적이다.
본 연구의 목적은 대표적인 프레임 차량인 프레임구조-SUV에 대한 승차감 개선 요구가 꾸준히 증가하는 추세를 반영하여, 프레임 차량의 주행 시 노면 가진에 의해 차실 내로 전달되는 진동수준의 저감을 목표로, 프레임 부시의 최적 복소동강성계수 크기와 장착위치, 손실인자를 결정하는 방법을 개발하고, 그에 따른 결과를 분석하고자 하였다. 이를 위하여 실제 차량의 진동특성을 모사할 수 있는 단순 반차량 모형을 구성하고, 이를 바탕으로 부분구조 합성법 및 유전자 알고리즘을 이용하여 최적화를 수행하였다. 이 때 목적함수는 차실 바닥에서의 진동수준에 진동에 대한 인체의 민감도를 나타내는 가중함수 적용하여 정의함으로써, 단순한 진동수준의 수치적 저감뿐만이 아니라, 승차감 측면에서 인체의 불편함을 줄이고자 하였다.
최적화 결과, 차실 내를 대표하는 관심 진동응답지점에서의 진동수준이 RMS값 기준으로 약 43.7% 감소하였다. 또한 공학적인 측면에서 최적화 결과에 대한 원인과 그 타당성에 대하여 고찰해보고자 하였다.
