Upload
others
View
3
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 1/31
Hogeschool Rotterdam
Cluster engineering
Studierichting Autotechniek
Willys Jeep MB
Casus AUT02 – Suspension Technology
Auteur: Ian Sabee 0874206
Auteur: Ron van de Marel 0875246
Versie 2.0
Datum: 03 juli 2014
Studiejaar 2013-2014
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 2/31
Management Summary
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 3/31
Inhoudsopgave
1 Inleiding ___________________________________________________________________________ 4
2 Oorspronkelijke voertuig ______________________________________________________________ 5
2.1 Beschrijving van het oorspronkelijke voertuig. _______________________________________________ 5
2.2 Informatie over het oorspronkelijke voertuig _________________________________________________ 5
2.3 Overzicht packaging _____________________________________________________________________ 6
2.4 Pakket van eisen van het oorspronkelijke voertuig ____________________________________________ 6
2.5 Specificaties van de wielophanging _________________________________________________________ 8
3 Casus _____________________________________________________________________________ 11
3.1 Aanpassing van de functie _______________________________________________________________ 11
3.2 Probleemstelling _______________________________________________________________________ 11
3.3 Overzicht packaging ____________________________________________________________________ 12
3.4 Aangepaste pakket van eisen _____________________________________________________________ 13
3.5 Specificaties van de wielophanging ________________________________________________________ 14
4 Vooronderzoek _____________________________________________________________________ 16
4.1 Benchmarkstudie _______________________________________________________________________ 16 4.1.1 Benchmark oorspronkelijke voertuig ________________________________________________________________________________ 16 4.1.2 Benchmark aangepaste voertuig ____________________________________________________________________________________ 19
4.2 Verbinden en geleiden ___________________________________________________________________ 21
4.3 Voorselectie van geschikte as constructies___________________________________________________ 21
5 Analyse / onderzoek _________________________________________________________________ 23
5.1 Packagingonderzoek ____________________________________________________________________ 23 5.1.1 Constructie van de rol- en dompcentra van het voertuig _________________________________________________________________ 23 5.1.2 Mogelijkheden voor het toepassen van vering en demping _______________________________________________________________ 25 5.1.3 Mogelijkheden voor het toepassen van rolstabilisatie____________________________________________________________________ 25
5.2 Voorlopige keuze van de wielophanging ____________________________________________________ 26
5.3 Grafische analyse van de gekozen wielophanging ____________________________________________ 26 5.3.1 De invloed van geometrie van de wielophanging op wielgeleiding _________________________________________________________ 26 5.3.2 Het rol- en dompgedrag van het voertuig _____________________________________________________________________________ 26
5.4 Dimensionering van de wielophanging met betrekking tot de verticaaldynamica van het voertuig ____ 27 5.4.1 Veer- en demperkarakteristiek van de wielophanging ___________________________________________________________________ 27 5.4.2 Rolstabilisatie van het voertuig _____________________________________________________________________________________ 27
6 Resultaten _________________________________________________________________________ 28
6.1 Uiteindelijke product ___________________________________________________________________ 28
6.2 Uitvoerbaarheid ________________________________________________________________________ 28
7 Conclusies & Aanbevelingen __________________________________________________________ 29
8 Bijlage ____________________________________________________________________________ 30
8.1 Bijlage A: ACC Opdrachten_____________________________________ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
8.2 Bijlage B: ____________________________________________________ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
8.3 Bijlage C: ____________________________________________________ Fout! Bladwijzer niet gedefinieerd.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 4/31
1 Inleiding
Geachte lezer,
In dit rapport wordt er gekeken naar het verbeteren van de vering van een voertuig. Het
voertuig dat verbeterd moet worden is een Willys Jeep van de eerste generatie (1941-1945).
Wij hebben hier voor gekozen omdat het ons leuk leek om te kijken of het mogelijk was om
een ophanging te ontwerpen die zowel robuust als comfortabel is. Bovendien hopen we de
wegligging te verbeteren met deze nieuwe ophanging. Al gauw kwamen we er achter dat het
niet mee valt om een klassieke auto aan te passen: veel van de technologie is achterhaald
waardoor het aanpassen van het één leidt tot het aanpassen van het ander. Al met al was het
een grote uitdaging en wij zijn tevreden met het resultaat.
Wij wensen u veel leesplezier toe
Ian Sabee Ron van der Marel
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 5/31
2 Oorspronkelijke voertuig
2.1 Beschrijving van het oorspronkelijke voertuig.
Het oorspronkelijke model Jeep is ontstaan als gevolg van een "ontwerpwedstrijd"
uitgeschreven door het Amerikaanse leger tijdens de Tweede Wereldoorlog. Doel van de
wedstrijd was het ontwerp voor een licht (1/4 ton) verkenningsvoertuig om manschappen snel
naar het slagveld te brengen. Het leger had een lijst van specificaties opgesteld waaraan het
voertuig diende te voldoen, zoals:
maximaal leeggewicht van 544 kg, later verhoogd naar 600 kg en is uiteindelijk 979
kg geworden
laadvermogen in terrein 275 kg
wielbasis maximaal 190 cm (75 inch), later verlengd naar 203 cm (80inch)
maximale hoogte 91 cm (36), later verhoogd naar 102 cm (40 inch)
aandrijving op alle vier de wielen
snelheid van 60 mijl (97 km) per uur op de weg
Het voertuig was open uitgevoerd met een naar voren neerklapbaar windscherm (voorruit).
Het bood plaats aan een chauffeur en drie passagiers, één voorin en twee achterin, maar kon
ook gebruikt worden voor vervoer van allerlei andere zaken. Later werd het voor alles
gebruikt en is vandaag de dag nog steeds gelieft bij verzamelaars en oude veteranen.
2.2 Informatie over het oorspronkelijke voertuig
In dit hoofdstuk wordt er een overzicht gegeven van de informatie van het oorspronkelijke
voertuig.
In deze paragraaf plaats je informatie met betrekking tot het oorspronkelijke voertuig.
Denk aan:
Merk: Willys
Model: Jeep
Uitvoering: MB
Type voorwielophanging: Onafhankelijke ophanging, bladveren.
Type achterwielophanging: Starre as, bladveren
Specificaties:
- Productiejaren: 1941-1945
- Productieaantal: 640000 fabrieksmodellen en 8690 aangepaste modellen
- Zitplaatsen: 4
- Motor: 2199cc, 4 cilinders in lijn, 4takt, zijklep, vloeistof gekoeld
- Kleppen per cilinder: 2
- Vermogen: 60 pk, 45 kW bij 4000 tpm
- Brandstof: Benzine
- Versnellingsbak: 4 versnellingen
- Afmetingen: 3.3x1.57x1.83 m (LxBxH)
- Massa: 1040 kg
- Tankinhoud: 57 liter
- Verbruik: 1:6
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 6/31
- Topsnelheid: 97 km/u
2.3 Overzicht packaging
2.4 Pakket van eisen van het oorspronkelijke voertuig
Bedenk welk eisenpakket volgens jullie aan de basis heeft gestaan van de ontwikkeling van
dit voertuig. Omschrijf deze eisen in de onderstaande tabel. Maak je eisen SMART (specifiek,
meetbaar, etc.), dat wil zeggen: koppel getallen aan je eisen. Houd ook goed in de gaten wat
het verschil is tussen een eis en een specificatie!
Eisen Geef een kwalitatieve en kwantitatieve beschrijving van eisen
Voertuigdimensies,
packaging &
bewegingsvrijheid
van het wiel
Laadvermogen van ten minste 275 kg (minimum eis)
Wielbasis van ten minste 1.75 en ten hoogste 1.90 meter (variabele
eis)
Bodemvrijheid van 20 centimeter (vaste eis)
Veerweg van 25 centimeter (vaste eis)
Maximale stuurhoek: 60 graden. Van uiterst links tot uiterst rechts.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 7/31
Comfort, prestaties en
actieve veiligheid
Eigenfrequenties assen: Niet beschikbaar.
Stuurgedrag: beroerd
Dimensionering ten behoeve van anti-rol: Werd nog niet heel erg op
gelet in die dagen.
Bochtsnelheid: Laag, deze modellen staan erom bekend dat ze snel
omrollen in de bochten.
Rolhoek: onbekend
Oploophoek: 45o
Afloophoek: 35o
Realisatie eisen $738. Origineel in 1944. Heden: €19500,- Goede gerestaureerde Jeep.
Voorzien van alle accessoires.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 8/31
2.5 Specificaties van de wielophanging
Specificaties Kwantificeer je specificaties en motiveer aan de hand van theorie
Rolcentrum voor Hoog (tussen wegdek en as).
Motivatie: de auto heeft bladveren met een starre as. Dus de lijn die je
kan trekken vanuit het midden van de band naar het midden van de as
en de as zelf, snijden elkaar op het midden van de as.
Referenties: De oefening uit de les waarbij wijzelf de rol en
dompcentrum moesten tekenen.
Rolcentrum achter Hoog (tussen wegdek en as).
Motivatie: de auto heeft bladveren met een starre as. Dus de lijn die je
kan trekken vanuit het midden van de band naar het midden van de as
en de as zelf, snijden elkaar op het midden van de as.
Referenties: De oefening uit de les waarbij wijzelf de rol en
dompcentrum moesten tekenen.
Dompcentrum Gemiddeld (± ashoogte)
Motivatie: De beide rolcentra verbinden met een lijn en daarna bij
beide wielen een lijn schuin richting de rolcentra.
Referenties: De oefening uit de les waarbij wijzelf de rol en
dompcentrum moesten tekenen.
Wielstanden voor Toe: 0
Motivatie: Toespoor is nodig bij auto's met
achterwielaandrijving. Door de aandrijving worden de
voorwielen iets naar buiten gedrukt, waardoor het toespoor
wordt gecorrigeerd en de wielen perfect rechtuit draaien. Zonder
toespoor zouden de banden onnodig slijten en zou het
brandstofverbruik hoger liggen. Auto's met voorwielaandrijving
hebben uitspoor: de wielen zijn iets naar buiten gedraaid.
Aangezien onze auto vierwielaangedreven is, hanteren wij Toe
of Uit spoor van 0. Referenties: Lessen AUT02
Naloop: 2cm
Motivatie: De aandrijfkracht duwt een voertuig altijd recht
vooruit, waarbij de naloop zorgt dat het voorwiel ook in de
rechtuitstand blijft staan. Bij auto's is dit effect te merken
doordat het stuurwiel vanzelf terugdraait wanneer het na een
bocht wordt losgelaten. Een grotere naloop geeft een betere
rechtuitstabiliteit, maar maakt het nemen van bochten
moeilijker. Aangezien ons voertuig wendbaar moet zijn in het
terrein is een kleine naloop gewenster dan een grote naloop. Referenties: Lessen AUT02
KPI: 0
Motivatie: Omdat de draagarmen even lang zijn, is er een KPI van 0.
Referenties: Lessen AUT02
Camber: -0.5o
Motivatie: Negatief camber gebeurt in het algemeen bij
aangedreven wielen, die door de aandrijfkrachten gecorrigeerd
worden. Referenties: Lessen AUT02
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 9/31
Wielstanden achter Toe: 0
Toespoor is nodig bij auto's met achterwielaandrijving. Door de
aandrijving worden de voorwielen iets naar buiten gedrukt,
waardoor het toespoor wordt gecorrigeerd en de wielen perfect
rechtuit draaien. Zonder toespoor zouden de banden onnodig
slijten en zou het brandstofverbruik hoger liggen. Auto's met
voorwielaandrijving hebben uitspoor: de wielen zijn iets naar
buiten gedraaid. Aangezien onze auto vierwielaangedreven is,
hanteren wij Toe of Uit spoor van 0. Referenties: Lessen AUT02
Camber: -0.5o
Motivatie: Negatief camber gebeurt in het algemeen bij
aangedreven wielen, die door de aandrijfkrachten gecorrigeerd
worden. Referenties: Lessen AUT02
Veerstijfheid voor Hoog
Motivatie:
(bron:http://werktuigbouw....ators/t14_9.htm)
Voor een bladveer (die gezien kan worden als een balk) die op
de uiteinden steunt en waar de kracht in het midden uitgeoefend
wordt,geldt:
Waar
[m] de doorbuiging is, F [N] de belasting, E [Pa] de
elasticiteitsmodulus, L [m] de lengte en I [kg.m2] het
massatraagheidsmoment.
Dus F=9.81*1040=10202.4N
L=36.5’’ dat is 93 cm 0.93^3= 0.804m
E=80 MPa
met b=4.45 cm = 0.045m en h= 6.35 cm = 0.0635 m
K=72 kN/m
.Referenties:
http://www.wetenschapsforum.nl/index.php/topic/133359-leaf-
spring-constante/ Veerstijfheid achter Hoog
Motivatie:
(bron:http://werktuigbouw....ators/t14_9.htm)
Voor een bladveer (die gezien kan worden als een balk) die op
de uiteinden steunt en waar de kracht in het midden uitgeoefend
wordt,geldt:
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 10/31
Waar
[m] de doorbuiging is, F [N] de belasting, E [Pa] de
elasticiteitsmodulus, L [m] de lengte en I [kg.m2] het
massatraagheidsmoment.
Dus F=9.81*1040=10202.4N
L=42’’ dat is 106 cm 1.06^3= 1.19m
E=80 MPa
met b=4.45 cm = 0.045m en h= 6.35 cm = 0.0635 m
K=75 kN/m
.Referenties:
http://www.wetenschapsforum.nl/index.php/topic/133359-leaf-
spring-constante/ Demping voor Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule: ξ=µ/(2*(√m*k)) is het antwoord onder de
1, zodat de demping overkritisch is.
Referenties: Formuleblad Les 5 AUT02
Demping achter Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule: ξ=µ/(2*(√m*k)) is het antwoord onder de
1, zodat de demping overkritisch is.
Referenties: Formuleblad Les 5 AUT02
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 11/31
3 Casus
Schrijf hier een korte inleiding.
De Willys Jeep uit de Tweede Wereldoorlog is gemaakt om tegen een stootje te kunnen en om
in grote aantallen te worden geproduceerd. De ophanging van de Jeep is dan ook bestand
tegen een stootje, maar het comfort schiet er helemaal bij in. In dit hoofdstuk wordt er
gekeken naar het aanpassen van de ophanging zodat er comfortabeler kan worden gereden
met het behoud van de off-road eigenschappen van het origineel. Bovendien willen we de
wegligging verbeteren zodat het voertuig beter luistert naar de bestuurder.
3.1 Aanpassing van de functie
Beschrijf hier hoe je het voertuig wilt aanpassen en waarom.
Om de Jeep een comfortabelere wegligging te geven zonder de off-road eigenschappen op te
offeren, wordt er gebruik gemaakt van een double wishbone constructie voor de vooras en een
McPherson voor de achteras. De reden hiervoor is dat er achter niet genoeg ruimte is voor een
double wishbone ophanging. Een McPherson ophanging zorgt ervoor dat de achteras een
betere bewegingsvrijheid heeft dan met bladveren. Aan de voorkant is er wel ruimte voor een
double wishbone ophanging. Wij hebben hier voor gekozen omdat het tegenwoordig veel
voorkomt op buggy’s, dus wij dachten dat deze constructie wel tegen een stootje kan. En dat
is ook belangrijk!
3.2 Probleemstelling
Begin met een kernachtige probleemstelling, bijvoorbeeld:
“Hoe maak je een … geschikt voor …?”
Hoe kan de wegligging van een Willys Jeep uit 1941 verbeterd worden?
In dit hoofdstuk wordt er antwoord gegeven op deze probleemstelling. In principe is elke
nieuwe ophanging die onder de Jeep wordt gemonteerd een verbetering. Bladveren zijn zeer
stug en simpel in ontwerp en laten weinig vrijheid voor het doen van aanpassingen.
- betere wegligging
- zachter rijcomfort
- off-road eigenschappen behouden
Maak duidelijk waarom het een probleem c.q. uitdaging is om het gekozen voertuig aan te
passen aan de nieuwe functie. Betrek daarin welke eisen aan het nieuwe voertuig gesteld
worden, wat de verschillen zijn met de oorspronkelijke functie en waarom de huidige
wielophanging (nog) niet op die taken berekend is.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 12/31
3.3 Overzicht packaging
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 13/31
3.4 Aangepaste pakket van eisen
Beschrijf de eisen die aan je voertuig gesteld worden om deze geschikt te maken voor de
aangepaste functie.
Eisen Geef een kwalitatieve en kwantitatieve beschrijving van eisen
Voertuigdimensies,
packaging &
bewegingsvrijheid
van het wiel
De voertuigdimensies, packaging en de bewegingsvrijheid van het
wiel kunnen hetzelfde blijven omdat wij de comfort verhogende
prestaties uitsluitend uit de wielophanging willen halen.
Comfort, prestaties en
actieve veiligheid
Het comfort ‘gehalte’ willen wij verhogen door middel van de double
wishbone ophanging aan de voorkant de McPherson ophanging aan
de achterkant. Daarvoor verwijderen we de oude bladveer constructie.
Prestaties blijven hetzelfde als bij de originele Willys Jeep.
Active veiligheid kan ook hetzelfde blijven als bij de originele Jeep.
Wensen Onze enige wens is: Dat de Jeep comfortabeler word, want als je er nu
in rijdt heb je het gevoel dat de spreekwoordelijke –vullingen uit je
kiezen trillen.-
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 14/31
3.5 Specificaties van de wielophanging
Beschrijf hier welke verandering van specificaties je verwacht ten aanzien van de nieuwe
functie van het voertuig. Rolcentrum voor Hoog (tussen wegdek en as).
Motivatie: Het zwaartepunt van de auto is hoog, en zodra dan je
rolcentrum er dan ver vanaf ligt krijg je een groot rolmoment. Want je
zwaartepunt is dan een kracht, dat keer de afstand (arm) tussen het
rolcentrum en het zwaartepunt maakt er een moment van, dus hoe
langer de arm, hoe groter het moment. Daarom willen wij het
rolcentrum ook hoog hebben, zodat de afstand (arm) dan zo klein
mogelijk is.
Referenties: Lessen AUT02
Rolcentrum achter Hoog (tussen as en zwaartepunt).
Motivatie: Het zwaartepunt van de auto is hoog, en zodra dan je
rolcentrum er dan ver vanaf ligt krijg je een groot rolmoment. Want je
zwaartepunt is dan een kracht, dat keer de afstand (arm) tussen het
rolcentrum en het zwaartepunt maakt er een moment van, dus hoe
langer de arm, hoe groter het moment. Daarom willen wij het
rolcentrum ook hoog hebben, zodat de afstand (arm) dan zo klein
mogelijk is.
Referenties: Lessen AUT02
Dompcentrum Hoog (zo dicht mogelijk bij het zwaartepunt).
Motivatie: Het zwaartepunt van de auto is hoog, en zodra dan je
dompcentrum er dan ver vanaf ligt krijg je een groot dompmoment.
Want je zwaartepunt is dan een kracht, dat keer de afstand (arm)
tussen het dompcentrum en het zwaartepunt maakt er een moment
van, dus hoe langer de arm, hoe groter het moment. Daarom willen
wij het dompcentrum ook hoog hebben, zodat de afstand (arm) dan zo
klein mogelijk is.
Referenties: Lessen AUT02
Wielstanden voor Toe: 0
Motivatie: Toespoor is nodig bij auto's met
achterwielaandrijving. Door de aandrijving worden de
voorwielen iets naar buiten gedrukt, waardoor het toespoor
wordt gecorrigeerd en de wielen perfect rechtuit draaien. Zonder
toespoor zouden de banden onnodig slijten en zou het
brandstofverbruik hoger liggen. Auto's met voorwielaandrijving
hebben uitspoor: de wielen zijn iets naar buiten gedraaid.
Aangezien onze auto vierwielaangedreven is, hanteren wij Toe
of Uit spoor van 0. Referenties: Lessen AUT02
Naloop: 2cm
Motivatie: De aandrijfkracht duwt een voertuig altijd recht
vooruit, waarbij de naloop zorgt dat het voorwiel ook in de
rechtuitstand blijft staan. Bij auto's is dit effect te merken
doordat het stuurwiel vanzelf terugdraait wanneer het na een
bocht wordt losgelaten. Een grotere naloop geeft een betere
rechtuitstabiliteit, maar maakt het nemen van bochten
moeilijker. Aangezien ons voertuig wendbaar moet zijn in het
terrein is een kleine naloop gewenster dan een grote naloop.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 15/31
Referenties: Lessen AUT02
KPI: 0
Motivatie: Omdat de draagarmen even lang zijn, is er een KPI van 0.
Referenties: Lessen AUT02
Camber: -0.5o
Motivatie: Negatief camber gebeurt in het algemeen bij
aangedreven wielen, die door de aandrijfkrachten gecorrigeerd
worden. Referenties: Lessen AUT02
Wielstanden achter Toe: 0
Motivatie: Toespoor is nodig bij auto's met
achterwielaandrijving. Door de aandrijving worden de
voorwielen iets naar buiten gedrukt, waardoor het toespoor
wordt gecorrigeerd en de wielen perfect rechtuit draaien. Zonder
toespoor zouden de banden onnodig slijten en zou het
brandstofverbruik hoger liggen. Auto's met voorwielaandrijving
hebben uitspoor: de wielen zijn iets naar buiten gedraaid.
Aangezien onze auto vierwielaangedreven is, hanteren wij Toe
of Uit spoor van 0. Referenties: Lessen AUT02
Camber: -0.5o
Motivatie: Negatief camber gebeurt in het algemeen bij
aangedreven wielen, die door de aandrijfkrachten gecorrigeerd
worden. Referenties: Lessen AUT02
Veerstijfheid voor Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule, C=(G*d4)/(8D3*n) komen we op een
veerconstante van 60 kN/m. Aangezien de gewichtsverdeling 66/33 is,
is de veerconstante voor 40 kN/m. Referenties: Lessen AUT02
Veerstijfheid achter Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule, C=(G*d4)/(8D3*n) komen we op een
veerconstante van 60 kN/m. Aangezien de gewichtsverdeling 66/33 is,
is de veerconstante achter 20 kN/m. Referenties: Lessen AUT02
Demping voor Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule: ξ=µ/(2*(√m*k)) is het antwoord onder de
1, zodat de demping overkritisch is.
Referenties: Formuleblad Les 5 AUT02
Demping achter Gemiddeld.
Motivatie: Met de formule: ξ=µ/(2*(√m*k)) is het antwoord onder de
1, zodat de demping overkritisch is.
Referenties: Formuleblad Les 5 AUT02
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 16/31
4 Vooronderzoek
4.1 Benchmarkstudie
Onze Willy’s Jeep heeft bladveren zowel voor als achter. Omdat we dit gaan vervangen met
een double wishbone suspensie voor en mcpherson achter, zijn we gaan zoeken naar
voertuigen die in dezelfde categorie zitten als de Jeep. Op deze manier kunnen we vergelijken
hoe de suspensie eruit ziet van off-road voertuigen met bladveren en met wishbone.
4.1.1 Benchmark oorspronkelijke voertuig
Zoals eerder vermeld in de inleiding, worden er voertuigen met dezelfde functie als de Jeep
vergeleken met elkaar. Als eerste: de Land Rover
De Landrover uit 1947 heeft dezelfde veerophanging als de Willys: bladveren voor en achter.
Het was het Europese antwoord op de Willys, niet verbazend dus dat ze erg op elkaar lijken.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 17/31
Als tweede: Toyota Landcruiser
De Toyota Landcruiser was het Japanse antwoord op de Willy’s en de Landrover en ging in
productie in 1951. Het plaatje hierboven is een Landcruiser uit 1963. Net als de Jeep heeft de
Landcruiser bladveren voor en achter.
De derde deelnemer: Suzuki Jimny
In 1969 kwam de Suzuki Jimny op de markt. Met z’n twee cilinder tweetakt motor was het
geen groot succes, maar in de jaren 90 werden de Jeepjes pas goed populair. Net als de
voorgangers had de Jimny bladveren voor en achter.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 18/31
Nummer vier: Mercedes G klasse
De Mercedes G klasse werd gebouwd voor het Duitse leger. Ze zijn veel gebruikt ook in het
Nederlandse leger. In tegenstelling tot de vorige 3 voertuigen, heeft de G klasse geen
bladveren. Zowel voor als achter heeft hij Mcpherson.
Als laatste: Lada Niva
De Lada Niva is een Russische auto die nog steeds wordt gebouwd (helaas..). Productie begon
in 1977. De voorophanging is double wishbone en achter een Dion as.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 19/31
4.1.2 Benchmark aangepaste voertuig
In deze paragraaf gaan er voertuigen vergeleken worden die dezelfde functie hebben als de
aangepaste Willy’s. Hieronder de eerste kandidaat.
Als eerste: de Humvee
De Humvee is de opvolger voor de Willy’s Jeep van het Amerikaanse leger. Geïntroduceerd
in 1984, de Humvee wordt vandaag de dag nog steeds gebruikt door het Amerikaanse leger.
Met z’n compleet onafhankelijke vering was het een enorme verbetering vergeleken met de
bladveren van de Willy’s.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 20/31
Als tweede: Range Rover
De eerste SUV werd geïntroduceerd in 1970 door Landrover met de Rang Rover. SUV staat
voor Sports Utiliy Vehicle en de reden dat deze auto past bij de aangepaste versie van de
Willy’s, is omdat de Range Rover off-road rijden combineert met rijcomfort.
Als derde: Audi Q7
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 21/31
In 2006 kwam Audi met een nieuwe SUV op de markt: de Q7. De Q7 was bedoeld als
concurrentie met andere SUV’s zoals BMW. De ophanging voor is double wishbone en dit
geldt ook voor achter. De auto is geschikt voor off-road, maar de prioriteit ligt vooral bij het
dagelijks gebruik.
Nummer vier: Mercedes-Benz ML
Ga op zoek naar vijf voertuigen met een zelfde functie als jullie aangepaste voertuig en plaats
deze hieronder. Geef daarbij een korte omschrijving en leg uit waarom deze voertuigen op de
door jullie aangepaste auto lijken. Benoem ook de wielophangingen van deze voertuigen.
4.2 Verbinden en geleiden
Doe onderzoek naar alternatieve methoden om de functie van de wielophanging - verbinden
en geleiden - uit te voeren. Met andere woorden: bedenk oplossingen buiten de gebaande
paden, die passen binnen de packaging van jouw nieuwe voertuig. Bedenk voor zowel de
voor- als de achteras een alternatief.
4.3 Voorselectie van geschikte as constructies
Geef hier 3 mogelijke oplossingen voor zowel de voor- als achteras constructie van jullie
gekozen voertuig.
Dit mogen zelf bedachte constructies zijn uit paragraaf 4.2, zolang ze de functies van de
wielophanging maar effectief vervullen.
Leg uit waarom je deze wielophangingen geschikt acht om het doel dat je voor ogen hebt te
vervullen. Baseer je keuze op het pakket van eisen en de beoogde specificaties. Bedenk
daarbij ook of de geselecteerde ophangingen de kinematische vrijheid bieden die je nodig
hebt.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 22/31
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 23/31
5 Analyse / onderzoek
Inleiding:
In dit hoofdstuk wordt er gekeken naar het rol en dompcentrum dat het dichtst bij het
zwaartepunt licht. Ook worden er veerconstantes berekend voor de veren en de
stabilisatorstangen. Ook wordt de eigen frequentie berekend en wordt een weergave
weergegeven van het voertuig.
5.1 Packaging onderzoek
De achterkant word en afhankelijke as constructie die we hebben afgekeken van de Drike
(onze funcar red.). En de voorwielophanging is een Double Wishbone. Dat vooral door de
wielvrijheden die kunnen verkregen worden en de afstelmogelijkheden.
5.1.1 Constructie van de rol- en dompcentra van het voertuig
Bij onderstaande tekeningen is het als volgt verdeeld:
Rode bal: Zwaartepunt,
Oranje bal: Rol centrum,
Groene bal: Domp centrum.
1. De originele starre assen die in de Jeep zijn gemonteerd. En nu ook onze
achterasconstructie is geworden maar in plaats van bladveren zijn er dan schroefveren
gemonteerd.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 24/31
2. McPherson veerpoot. Deze constructie hadden we eigenlijk eerst bedacht voor de
achterkant, maar bleek toch niet helemaal goed te passen. En ook licht het rolcentrum
nog lager dan dat deze al lag.
3. Double Wishbone. Deze ophanging monteren wij aan de voorkant, omdat je daar het
rolcentrum makkelijker aan kunt passen, en de grote vrijheid van het wiel speelde bij
de ze keuze ook mee.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 25/31
Dompcentrum bij onze configuratie: Double Wishbone voor en Starre as achter.
5.1.2 Mogelijkheden voor het toepassen van vering en demping
Verschillende mogelijkheden van vering op het voertuig kunnen worden gerealiseerd door;
- Double Wishbone voor en Mc Pherson achter:
Double Wishbone voor zodat er grote wielvrijheden kunnen worden gerealiseerd, zowel bij
inveren, sturen en een combinatie hiervan.
McPherson achter: Omdat een Willys Jeep voor een smaller chassis heeft dan achter, dachten
we dat het het handigst zou zoijn als er achter een smalle ophanging is zodat de achterwielen
niet opeens ver uit de auto gaan steken. En omdat een McPherson grotendeels in de hoogte
word gebouwd leek dit ons een verstandige oplossin. Maar dit is niet doorgegaan omdat de
achterkant alsnog te breed is. (We zijn hier achter gekomen d.m.v. Inventor)
- McPherson voor en starre as achter.
Double Wishbone voor zodat er grote wielvrijheden kunnen worden gerealiseerd, zowel bij
inveren, sturen en een combinatie hiervan.
Starre as achter: Omdat met de setting de achterwielophanging niet uitsteekt buiten de auto is
er gekozen voor een starre as. Daarbij word er geveerd d.m.v. een schroefveer i.p.v. een
bladveer.
5.1.3 Mogelijkheid voor het toepassen van rolstabilisatie
De voorste draagarmen zo afstellen dat het rolcentrum zo hoog mogelijk ligt. Daardoor word
de afstand tussen het zwaartepunt en het rolcentrum verkleint.
Een veerpootbrug tussen de voorste twee veerpoten om extra rol tegen te gaan.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 26/31
5.2 Voorlopige keuze van de wielophanging
De voorlopige keuze is dus geworden: Double Wishbone voor, en een starre as achter. Deze
keuze is omdat de Jeep veel wielvrijheid moet hebben om offroad te gaan. Achter is een
achterbrug gemonteerd met het draaipunt naar voren. Boven deze achterbrug is er een
schroefveer gemonteerd met een demper.
De keuzes die gemaakt zijn komen overeen met wat er in ons PvE staat. Namelijk: Het
voertuig een comfortabelere wegligging te geven zonder de off-road eigenschappen op te
offeren.
5.3 Grafische analyse van de gekozen wielophanging
Gegevens van de veerpootbrug:
φ: 0.25 rad
f: 0.011 m
r: 0.3 m
l: 0.075 m
G: 80 GPa
d^4: 0.025 m
Ip = (π*0.025^4)/32
= 3.84*10^-8 m^4
C = G/l*Ip
= 80*10^9/0.75*3.84*10^-8 = 4096 N/rad
φ =(F*r*l)/(G*Ip)
0.25 = (F*0.3*0.75)/(80*10^9*3.84*10^-8) F= 4096 N
Cvooras = 4096/0.11=36737 N/rad
De stijfheid van de veerpootbrug is redelijk laag.
Dit om ervoor te zorgen dat het voertuig een comfortabelere wegligging heeft, en toch ook
ervoor te zorgen dat de hoeveelheid rol beperkt wordt.
5.3.1 De invloed van geometrie van de wielophanging op wielgeleiding
Analyseer met behulp van Inventor de door jullie gekozen wielophanging voor wat betreft de
stand van de wielen bij in- en uitveren en sturen en leg uit wat de doorslaggevende eisen
vanuit het pakket van eisen zijn voor de keuze van een bepaalde geometrie (positie, richting
en afmetingen van draagarmen).
Eén van jullie analyseert de voorwielophanging, de ander de achterwielophanging.
Bepaal op welke manier de wielophanging aangepast moet worden om de gewenste
dynamische wielstanden te realiseren.
5.3.2 Het rol- en dompgedrag van het voertuig
Aan de voorkant is het rolcentrum dichter bij het zwaartepunt gekomen. Dit zorgt ervoor dat
de auto minder overhelt is de bochten. Aangezien de veerconstantes ook veranderd zijn,
(lager, dus de veren zijn zachter) heeft de auto nu en comfortabelere wegligging. Zowel op de
weg, als naast de weg. Het dompcentrum is daardoor iets verder naar achteren komen te
liggen en ook iets dichter bij het zwaartepunt. Daardoor helt en duikt de Jeep ook minder bij
optrekken en afremmen.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 27/31
5.4 Dimensionering van de wielophanging met betrekking tot de verticaaldynamica
van het voertuig
5.4.1 Veer- en demperkarakteristiek van de wielophanging
Eigenfrequentie: 2.1 Hz
M: 520 kg
C= M*√(Fo/(1/2 π)) = 16287.2 N/m
Als demper hebben we een Enkelpijps gasdemper gekozen omdat een enkelpijps gasdemper
beter grote klappen uit de wielophanging kunnen opnemen. Dit is in ons geval erg handig,
want in het terrein kunnen zulke grote klappen wel eens voorkomen als je bijv over een wat
flinke steen rijdt.
5.4.2 Rolstabilisatie van het voertuig
Omdat de Jeep uitgevoerd is met wat slappere vering en demping kan deze wat meer gaan
rollen in de bocht. Maar de extra rol word tegengegaan omdat er een veerpootbrug
gemonteerd is tussen de voorste veerpoten, die de rol juist weer verminderd.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 28/31
6 Resultaten
In dit hoofdstuk kun je vertellen wat er uiteindelijk uit jullie analyse gekomen is.
6.1 Uiteindelijke product
Hoe ziet het uiteindelijke product eruit. Laat beide wielophangingen zien in een packaging
(op schaal) van het voertuig.
6.2 Uitvoerbaarheid
Vertel hier in hoeverre je concept realistisch is. Denk daarbij aan ‘Lifecycle Costing’.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 29/31
7 Conclusies & Aanbevelingen
Een onderzoek bevat altijd een afronding, met een discussie. Geef in dit hoofdstuk jullie
conclusies aangaande het onderzoek weer en benoem mogelijk knelpunten die jullie zijn
tegengekomen of zaken die beter zouden kunnen als aanbeveling voor vervolgonderzoek.
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 30/31
8 Bijlage
Hogeschool Rotterdam Suspension Technology
SUS02, Casus <titel>, Versie 1.00 31/31