Analysis of the influence of additional unsprung mass of in-wheel motors on the comfort and safety of a passenger car

• Autorzy: Ślaski G. , Gudra A. , Borowicz A.

Warianty tytułu

PL

Analiza wpływu zwiększenia masy nieresorowanej poprzez zabudowę silników elektrycznych w piastach kół na komfort i bezpieczeństwo jazdy samochodu osobowego

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

Results of simulation research and of some experimental tests on the influence of additional unsprung mass of in-wheel motors on the comfort and safety of a passenger car have been presented. This research had its origins in research and development works aimed at developing an additional electric powertrain for any front-wheel-drive passenger car with an 1C engine, undertaken to convert such a vehicle into one with two alternative driving systems powered by engine fuel and electric energy for the car usability to be enhanced and for the car operation costs to be lowered. An idea was adopted to install two electric motors in hubs of the wheels that are not driven in the original vehicle version (rear wheels in this case). Based on analyses of similar engineering solutions and on design assumptions made by the authors, the motor mass was estimated and added to the unsprung mass in the form of extra weights fixed to the stub axle, with modifying accordingly the mass values adopted in the mathematical quarter-car suspension model that was used for the computer simulations. Results of the experimental tests were analysed with taking into account an analysis of the RMS car body acceleration value vs. frequency curves; to examine the simulation test results, the frequency response functions were calculated and analysed for sprung mass accelerations and dynamic wheel loads and the EUSAMA indicator values (normally used at shock absorber testing) were determined.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań symulacyjnych oraz wybranych badań eksperymentalnych przeprowadzonych dla oceny wpływu zamontowania silników elektrycznych w piastach kół. Genezą tych badań są prace badawczo-rozwojowe prowadzone w celu opracowania elektrycznego napędu zwiększającego możliwości istniejących pojazdów i zmniejszającego koszty ich eksploatacji poprzez przekształcenie dowolnego samochodu osobowego o napędzie spalinowym na samochód o dwóch alternatywnych napędach – elektrycznym i spalinowym. Przyjęto koncepcję zastosowania dwóch silników elektrycznych umieszczonych w piastach kół osi nienapędzanej. Na podstawie przeprowadzonych analiz podobnych rozwiązań oraz własnych założeń konstrukcyjnych oszacowano masę projektowanych silników. Masę tę dodano w formie dodatkowych obciążników zamocowanych do wspornika koła oraz zmodyfikowano masy dla modelu matematycznego zawieszenia ćwiartki samochodu. Wyniki badań eksperymentalnych przeanalizowano wykorzystując analizę przebiegów wartości skutecznych przyśpieszeń nadwozia w pasmach częstotliwości a wyniki badań symulacyjnych analizując przebiegi funkcji wzmocnienia dla przyśpieszeń masy resorowanej oraz obciążeń dynamicznych kół oraz wskaźnika EUSAMA.

Słowa kluczowe

EN

wheel motors; unsprung mass; safety

PL

silniki elektryczne; piasty kół; masa nieresorowana; bezpieczeństwo

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Sieci Badawczej Łukasiewicz - Przemysłowego Instytutu Motoryzacji
• Czasopismo: Archiwum Motoryzacji
• Rocznik: 2014
• Tom: Vol. 65, nr 3
• Strony: 51--64, 129--142
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il.

Twórcy

autor

Ślaski G.

• Poznan University of Technology, Institute of Machines and Motor Vehicles, ul Piotrowo 3, 60--965 Poznań, Poland

autor

Gudra A.

• RRM Technic Sp. z o.o., ul. Gdyńska 131, 32 -004 Czerwonak, Poland

autor

Borowicz A.

• RRM Technic Sp. z o.o., ul. Gdyńska 131, 32 -004 Czerwonak, Poland

Bibliografia

• [1] ADAMS, W.: Electric Motor. Patent USA No. 300 827,1884.
• [2] ANDERSON, M.; HARTY, D.: Unsprung Mass with In-Wheel Motors - Myths and Realities. 10th International Symposium on Advanced Vehicle Control, Loughborough, UK, 2010.
• [3] DONGHYUN, K.; KYEONGHO, S.; YOUNGKWANG, K.; JAESEUNG, C.: Integrated Design of In-Wheel Motor System on Rear Wheels for Small Electric Vehicle. World Electric Vehicle Journal Vol. 4, 2010.
• [4] HUSAIN, I.: Electric and hybrid vehicles design fundamentals. CRC Press LLC, 2003.
• [5] Michelin: lnnovation beyond the tire. http://www.michelin.com/corporate/EN/products/innovation/innovation-beyond-the-tire, visited in May 2013.
• [6] SAE: Siemens VDO drives toward the future. SAE Technical innovation, 10/2006, http://www.sae.org/ohmag/techinnovations/10-2006/11-14-6-6.pdf, visited in May 2013.
• [7] SEIFFERT, R.: Das Genie und sein Auftrag für eine Technik, die sich nicht durchsetzte. Ferdinand Porsche und der Lohner-Porsche: Mit Frontantrieb und Radnabenmotoren. Frankfurter Allgemeine Zeitung No. 125, 30 May 2000.
• [8] WATTS, A.; VALLANCE, A.; FRASER, A.; WHITEHEAD, A. et al.: Integrating In-Wheel Motors into Vehicles - Real-World Experiences. SAE Int. J. Alt. Power, 1(1), pp. 289-307, 2012.
• [9] MITSCHKE, M.: Dynamika samochodu: drgania. Vol. 2, WKiL, Warszawa 1989.
• [10] PIKOSZ, H.; ŚLĄSKI, G.: Problem zmienności obciążenia eksploatacyjnego pojazdu w doborze wartości tłumienia w zawieszeniu. Archiwum Motoryzacji, 1/2010.
• [11] ŚLĄSKI, G.: Experimental determination of suspension magnitude-frequency responses using electro-hydraulic actuators - testing and data processing methods. The Archive of Automotive Engineering, Vol. 56, No. 2/2012.
• [12] WICHER, J.; WIĘCKOWSKI D.: Influence of vibrations of the child seat on the comfort of child's ride in a car. Eksploatacja i Niezawodność - Maintenance and Reliability, 4(48), 2010.