Postadress:
Besöksadress:
Telefon:
Box 1026
Gjuterigatan 5
036-10 10 00 (vx)
Optimering av
chassikonstruktion
för solbil
HUVUDOMRÅDE: MaskinteknikFÖRFATTARE: Kim-André Jansson, Robin Birberg HANDLEDARE:Dag Raudberget
Detta examensarbete är utfört vid Tekniska Högskolan i Jönköping inom Maskinteknik. Författarna svarar själva för framförda åsikter, slutsatser och resultat.
Examinator: Magnus Andersson Handledare: Dag Raudberget Omfattning: 15 hp (grundnivå) Datum: 2019-05-28
Abstract
Abstract
Purpose
Within the automotive industry, suspension testing rigs are frequently used to optimize the driving properties of a car chassis; especially those related to safety and driving comfort. This type of test is currently not covered within the body of literature relating to solar car design. This study attempts to gauge the practical value of this type of test from the perspective of a solar car project.
Method
The solar car Solveig, built 2016-2017 at the School of Engineering in Jönköping, was tested using the Öhlins four post rig system.
Results
The inital test session showed flaws in the chassis design. Improvements were made that were verified during the second test session.
Conclusion
Sammanfattning
Sammanfattning
Syfte
Inom industrin används skakriggar för att utvärdera och optimera delar av ett fordons köregenskaper; som framförallt påverkar säkerhet och komfort. I litteraturen saknas beskrivningar för denna typ av test för solbilar. Detta arbete syftar till att utvärdera nyttan av dessa tester vid byggandet av en tävlingsbil.
Metod
Solbilen Solveig som byggdes 2016–2017 vid Tekniska högskolan i Jönköping testades på Öhlins skakrigg vid två upprepade tillfällen.
Resultat
Första testningen av bilen visade på brister på chassits design. Förändringar utifrån detta kunde göras och vid andra testningen noterades flera förbättringar.
Slutsats
Innehållsförteckning
Innehållsförteckning
1
Introduktion ... 1
1.1 BAKGRUND ... 1
1.1.1 Jönköping University Solar Team-projektet... 1
1.2 PROBLEMBESKRIVNING ... 1
1.2.1 Fordonsdynamik och säkerhet ... 1
1.2.2 Solveigs konstruktion ... 2
1.2.3 Tidsaspekten/projektresurser ... 2
1.3 SYFTE OCH FRÅGESTÄLLNINGAR ... 2
1.4 AVGRÄNSNINGAR ... 3
2
Teoretiskt ramverk ... 4
2.1 DEFINITION AV KÖRSTABILITET OCH VÄGHÅLLNING ... 4
2.2 BESKRIVNING AV SKAKTESTET ... 4
2.3 DÄMPARE OCH DÄMPARINSTÄLLNINGAR ... 6
2.4 SVÄNGNINGAR ... 4
2.5 BETEENDEN VID KÖRNING ... 6
3
Metod ... 7
3.1 KOPPLING MELLAN FRÅGESTÄLLNINGAR OCH METOD... 7
3.2 METODVAL... 7
3.3 UTRUSTNING -ÖHLINS SKAKRIGG ... 7
3.4 DATAINSAMLING ... 8
3.5 ANALYSMETODER FÖR RESULTAT ... 9
3.6 VALIDITET OCH RELIABILITET ... 9
4
Genomförande och resultat ... 10
4.1 FÖRBEREDELSER INFÖR ÖHLINS ... 10
4.1.1 Tillfälle 1 (Chassi 1) ... 10
4.1.2 Tillfälle 2 (Chassi 2 + Kaross) ... 10
4.2 FÖRBEREDELSER VID ÖHLINS ... 10
Innehållsförteckning
4.2.2 Tillfälle 2 ... 12 4.3 SKAKRIGGSKÖRNING ... 13 4.3.1 Tillfälle 1 ... 13 4.3.2 Tillfälle 2 ... 135
Resultat ... 14
5.1 TILLFÄLLE 1 ... 155.1.1 Före justering med spännband ( Förklara tydligare graferna och inställningarn) ... Fel! Bokmärket är inte definierat. 5.1.2 Efter justering med spännband ... 16
5.2 TILLFÄLLE 2 ... 17
6
Analys ... 19
6.1 ANALYS KOPPLAT TILL FRÅGESTÄLLNING 1 ... 19
6.2 ANALYS KOPPLAT TILL FRÅGESTÄLLNING 2 ... 20
6.2.1 Skakriggsmetoden ... 20
6.2.2 Förutsättningar för JUST ... 20
6.2.3 Kostnad i tid och pengar ... 21
6.2.4 Skakriggsmetodens värde ... 21
7
Diskussion och slutsatser ... 22
7.1 SLUTSATSER ... 22
7.2 IMPLIKATIONER ... 22
Introduktion
1
Introduktion
1.1 Bakgrund
Ämnet för denna rapport är testmetoder inom solbilskonstruktion. Avsikten är att undersöka det fordonsdynamiska förhållandet mellan en solbils köregenskaper och chassikonstruktion utifrån perspektivet säkerhet och förarkomfort. Ämnet problematiseras kring frågan om hur designproblem i fråga om komfort och säkerhet kan studeras och lösas i praktiken. Arbetet är tänkt att ses som ett inledande steg till vad som över tid kan mynna ut i en mer övergripande utredning kring det praktiska värdet av industriella testmetoder inom solbilskonstruktion. Huruvida införandet av industriella metoder under designprocessen av en solbil är ekonomiskt hållbart behandlas som en del av denna frågeställning. Ämnet för rapporten har valts att undersökas med utgångspunkt i solbilsprojektet vid Jönköping University (JUST).
1.1.1
Jönköping University Solar Team-projektet
JU Solar Team 2017 är ett projekt på Tekniska högskolan i Jönköping bestående av ca 25 studenter, som tillsammans konstruerar och bygger en solenergidriven elbil. Utöver projektets pedagogiska syften är dess främsta mål att delta och tävla i Bridgestone World Solar Challenge 2017. Tävlingen går från Australiens nordligaste till sydligaste spets och omspänner ca 3000 km. Team från världen över deltar i racet. Det team som först passerar mållinjen vinner tävlingen.
Projektet sträcker sig över ett tidsspann på ca 12 månader och eleverna själva antar en stor del av det kreativa och administrativa ansvaret. Med undantag för vissa beställningsjobb som läggs ut till sponsorer och underleverantörer utförs merparten av arbetet på plats i skolans lokaler. Uppgifterna består bland annat i att ta fram koncept och översätta idéer till praktiska lösningar, men även att tackla organisatoriska utmaningar och driva arbetets projektstyrning. Projektet finansieras dels via resurser från skolan, och dels via sponsorer i form av ekonomiskt stöd, konsulttid, och tillverkningshjälp.
JUST 2017 är projektets tredje generation. Varje generation tar fram och utvecklar ett nytt grundkoncept. Det är dock inte ovanligt att vissa designlösningar helt eller delvis förs över från föregående generationer. Att identifiera och förbättra tidigare brister och problem är en stor del av projektets fokus. Utvärderingen som görs av föregående solbilar ligger till grund för många av de mekaniska designlösningar som tas fram under den aktuella generationen. Ett av delmålen har varit att lägga en större andel projektets resurser på testning, utvärdering, och utveckling av komponenter och delsystem.
1.2 Problembeskrivning
En solbil är en typ av lättviktsfordon som kan färdas i hastigheter uppemot 100 km/h. Energin genereras nästan uteslutande med hjälp av solcellspaneler som monteras på bilkarossen. Konstruktionsarbetet av en solbil medför en mängd utmaningar. Många av de problem som solbilar tenderar att dras med kan härledas till köregenskaper som rör stabilitet och väghållning. Det faktum att en solbil optimeras med avseende på vikten bidrar till fordonets känslighet för yttre krafter och belastningar från väg och vind. Ett mindre stabilt chassi, som är extra känsligt för ojämna vägförhållanden, medför givetvis att bilen blir mindre körsäker.
1.2.1
Fordonsdynamik och säkerhet
Ett av de största och mer frekvent återkommande problemområdena inom solbilsdesign rör säkerhet och komfort. En av fordonsdynamikens definitioner av köregenskaper illustrerar
Introduktion
länken mellan dämpar- och fjädringssystem och komfort/säkerhet [1, p. 225]. Man kan med andra ord beskriva säkerhetsfrågan som en komponent av fordonets rörelse i vertikalled. Solbilsförare kör ofta i pass om flera timmar åt gången, under svåra förhållanden och i obekväm körställning. Att köra under tävling är koncentrationskrävande och temperaturen i förarkupén är ofta hög. Likväl tenderar komfortaspekten att nedprioriteras till förmån för andra delar av konstruktionsarbetet som anses vara viktigare.
Fysisk testning och utvärdering är ett av grundfundamenten för R&D inom bilindustrin. Liknande tester görs även inom solbilsprojekt, men dessa följer sällan industriella krav eller etablerade standarder. Dessutom är det i dagsläget få team som har tillgång till standardiserade testmetoder som används inom fordonsindustrin.
1.2.2
Solveigs konstruktion
2017 års upplaga av solbilen, Solveig, skiljer sig från sina föregångare på ett flertal punkter. Mest nämnvärt är bilens chassikonstruktion som detta år har tillverkats i stål. De två föregående solbilarna är byggda i kolfiber. Solveigs chassiram är en fackverkskonstruktion av sammansvetsade rör. Materialvalet och fackverkslösningen motiveras utifrån att materialet medger en hög grad av kontroll under byggnadsfasen. Stålet är lättare att hantera än till exempel kolfiber och aluminium, vilket gör att chassit blir lättare att modifiera. Karossen fungerar främst som ett täckande skal och har på så vis ingen bärande eller lastupptagande funktion. Hjulupphängningen utgörs av ett system av stötdämpare och L-formade länkarmar tillverkade i aluminium.
1.2.3
Tidsaspekten/projektresurser
Utmaningarna inom ett solbilsprojekt sträcker sig längre än det rent konstruktionsrelaterade. Solbilsteamet måste också hantera den ekonomiska biten av projektet. Finansieringen sker i olika former, men det är upp till studenterna själva att se till att det finns pengar för exempelvis tillverkning och testning. Frågan om resursfördelning, både vad gäller ekonomi och tid, är en av projektets största utmaningar.
1.3 Syfte och frågeställningar
Arbetets syfte är att utvärdera en specifik testmetod för optimering av ett solbilschassi med avseende på komfort och säkerhet. Testmetoden är ett skakriggstest konstruerat av Öhlins Racing.
Det saknas i dagsläget litteratur som beskriver utvärdering av en solbilskonstruktion med hjälp av skakriggstest. Det finns därför anledning att undersöka huruvida ett skakriggstest har relevans för solbilar.
Nyttan av en testmetod bör ställas i relation till projektets resurser. Det är därför även relevant att avgränsa diskussionen specifikt till JUST-projektet.
Därmed är studiens frågeställningar:
[1] Vilka förbättringar till solbilen kan skakriggsmetoden medföra gällande komfort och säkerhet?
[2] Hur värdefull är skakriggsmetoden för JUST-projektet ställt i relation till projektets resurser?
Introduktion
1.4 Avgränsningar
Rapporten använder inte några matematiska fordonsdynamiska modeller. FE-analyser eller vibrationsanalyser genomförda i mjukvarumiljö har exkluderats.
Medan en simuleringsmodell (i form av exempelvis en modal -eller vibrationsanalys) är högst intressant, inte minst för solbilsprojektet i sig, ligger en sådan modell delvis utanför omfånget för denna studie. Den tidmängd som bedömdes vara nödvändig för att upprätta en tillförlitlig simuleringsmodell ansågs vara för hög ställt i relation till dess relevans för studien.
Förarkomfortaspekten, som är fokus för denna studie, anses fångas upp tillräckligt väl av Öhlins skakriggstest för att uppfylla studiens huvudsyfte.
Rapporten gör inga kopplingar till övriga köregenskaper utöver de som främst knyter an till komfort- och säkerhetsaspekten.
Teoretiskt ramverk
2
Teoretiskt ramverk
2.1 Definition av körstabilitet och väghållning
I “Ground Vehicle Dynamics” definieras kriterierna för bedömning av köregenskaper utifrån fordonets tre rörelseriktningar. Den vertikala rörelsen är alltså den som först och främst förknippas med säkerhet och komfort. I texten påpekas även att de tre rörelseriktningarna är relativt frikopplade från varandra [1, p. 225]. Däremot finns det inte alltid ett självklart sätt att mäta körprestanda för ett givet fordon [2].
Inom fordonsdynamiken benämner man en förenklad modell, där en punkt studeras i taget, “quarter car model”. En förenklad modell kan vara tillräckligt kraftfull för initiala beräkningar på ett chassi, men den ignorerar å andra sidan faktorer som kan ha betydelse under mer komplexa scenarion [3, p. 291].
Ett system bestående av fjädring och dämpning, dämpad massa, samt odämpad massa, utgör en dämparnod. En bil med fyra fälgar och dämparsystem, som i fallet med Solveig, har således fyra dämparnoder. I en “full car model” studeras det sammantagna systemet med beaktning på alla dämparnoder. Detta ökar modellens komplexitet. Det totala systemets beteende påverkas av faktorer som kan bero på antingen dämpningssystemet i sig eller övriga sekundära egenskaper som inte är direkt kopplade till dämpning och fjädring. Exempel på sekundära egenskaper är fordonets viktfördelning och dess topologiska utformning, samt inställningar för däck och fälgar.
Dämpar- och fjädringssystemen kan alltså studeras vid varje enskild punkt eller i samspel med varandra. I denna studie har det större betydelse hur det sammantagna dämparsystemet arbetar ihop.
2.2 Beskrivning av skaktestet
Öhlins skakrigg rör sig enbart i vertikal led. Med återkoppling till beskrivningen av den vertikala rörelsen enligt Ground Vehicle Dynamics kan man alltså sluta sig till att skakriggstesterna undersöker chassikonstruktionen ur ett säkerhets- och komfortperspektiv. [1, p. 225]
När samtliga dämparnoder betraktas som ett enda sammanverkande system blir det möjligt att undersöka hur delsystemen arbetar i förhållande till varandra. Eventuella diskrepanser kommer att medföra instabilitet [2, p. 146]. Ur ett optimeringsperspektiv vill man alltså minimera deviationen mellan grafkurvorna för var och en av de fyra dämparnoderna. En teoretiskt perfekt överlappning skulle i praktiken innebära att systemet arbetar optimalt över alla noder, vilket är fördelaktigt ur ett komfort- och säkerhetsperspektiv.
2.3 Svängningar
Mekaniska svängningar har relevans för en mängd fordonsdynamiska applikationer. Svängningsläran och dess matematik tillåter oss att beskriva och studera olika fenomen som påverkar bland annat säkerhet och förarkomfort hos ett fordon. Denna studie betraktar i första hand hur olika svängande system påverkar varandra.
Öhlins skakrigg inducerar en sinusformad rörelse av tilltagande frekvens och outputtar den resulterande överföringsfunktionen på chassit. Den data som generas, i form av överföringsfaktor plottad över frekvens, kan belysa olika svängningsrelaterade fenomen som kan ha betydelse för den testade konstruktionens köregenskaper.
Överföringsfaktorn, eller ”gain” på engelska, beskriver i detta sammanhang hur en svängande kropp påverkar amplituden av en annan svängande, sammanlänkad kropp. Ett klassiskt exempel är en personbil med fälgar/hjul och en fjädrad kaross. Överföringsfaktorn är en
Teoretiskt ramverk
multipel som multiplicerar värdet av svängningsamplituden på kropp A för att på så sätt uträkna svängningsamplituden av kropp B.
I fordonsdynamiska sammanhang är det vanligtvis intressant att studera ett svängande systems dämpning. Rent praktiskt kan det röra sig om komponent som med hjälp av en komprimerbar vätska dämpar en upphängd kropp, tex en bilkaross. I mer matematiska termer kan effekten beskrivas som en reglering av systemets överföringsfaktor. Man kan med andra ord definiera dämpning utifrån ovanstående definition av överföringsfaktorn; dämpning sker när svängsamplituden av kropp A har en förminskande effekt på svängningsamplituden av kropp B. Mer specifikt innebär detta att överföringsfaktorn ligger under 1 i ett dämpat system [4, p. 4].
Ett svängande system kan genom resonans förstärka amplituden av ett annat sammanlänkat svängningssystem. Resonans är med andra ord ett annat sätt att beskriva hur en kropp som genom en relativt hög överföringsfaktor förstärker svängningsamplituden av en annan kropp, dvs motsatsen till dämpning. Man säger att ett system uppnår en av sina naturliga frekvenser, och fenomenet kan urskiljas i graferna som produceras med hjälp av Öhlins skakrigg [4, p. 132].
Figur 1. Exempelgraf över överföringsfaktorn (gain) plottad som funktion av inducerad frekvens.
Figur 1 illustrerar hur överföringsfaktorn, under ett hypotetiskt körningsscenario, varierar med avseende på frekvensen som induceras av testapparaturen. Kurvan kan beskrivas som dämpningseffekten av det modererande systemet, i detta fall hjulupphängningen. En överföringsfaktor på 1 visar att svängningsrörelsen överförs utan vidare inverkan av dämpningssystemet, medan alla värden som avviker från 1 tyder på antingen en dämpande eller förstärkande effekt vid motsvarande frekvens.
För mekaniska tillämpningar anses resonansfenomen i regel som något icke önskvärt, eller åtminstone som en typ av bieffekt som bör begränsas till den del av frekvensspektrumet som inte är relevant för konstruktionen eller tillämpningen som undersöks. Ur ett fordonsdynamiskt perspektiv betraktas ett fordon som ett system bestående av en dämpad och en odämpad massa; hjul och fälgar respektive kaross och chassi. Vid körning på ojämna underlag, likt en landsväg, förekommer alltid viss risk att bilens dämpade massa (kaross, chassi, förare, etc) hamnar i en förstärkt egensvängning (hög gain) till följd av de vibrationer som upptas av hjulen från vägen. Förstärkta svängningar innebär i sin tur reducerad förarkomfort. Resonans kan alltså i sig vara ett problem som behöver undersökas och eventuellt åtgärdas. Fenomenet skulle i så fall ge utslag på testgraferna i form utav ett förhöjt gain-värde under den del av frekvensspektrumet som är mest troligt att förekomma vid normal landsvägskörning.
I och med att vanlig körning på asfalt genererar vibrationsfrekvenser över 10 Hz har den lägre delen av frekvensomfånget en underordnad betydelse för denna studie. Omvänt är den högre delen av spannet mer intressant.
Teoretiskt ramverk
2.4 Dämpare och dämparinställningar
En stötdämpare ämnad för motorfordon består i sitt mest grundläggande utförande utav en dämpande och en fjädrande komponent. Fjäderns grundkaraktär, dess styvhet, beskrivs av fjäderkonstanten c [6, p.130]. Moderna dämparsystem kan därutöver vara försedda med ett antal tilläggsfunktioner. Öhlins rekommenderade att använda dämpare TTX22M till solbilen då de passade med de beräknande lastfallen. Dessa är inbyggda med reglerande teknik som gör det möjligt att ändra vissa av dämparens egenskaper. Detta görs genom att vrida på tre olika externa vred; LSC (low speed compression, låghastighetskompression), HSC (high speed compression, höghastighetskompression), R (rebound, retur). Långsamma rörelser i dämparen regleras dels av LSC-reglaget medan de snabbare rörelserna involverar HSC-reglaget. Rebound- eller returreglaget reglerar dämparens hastighet som vilken dämparen kan återgå till sin normala position efter en stöt [5, p. 9].
För att ställa in dämparens olika egenskaper vrids alla reglage först moturs till position noll, för att sedan vridas medurs och räkna antalet klick tills den önskade inställningen är nådd. En inställning kan exempelvis vara (8-2-4). Detta betyder att LSC vredet har vridits 8 klick, HSC vredet vridits 2
klick och rebound vridits 4 klick. På så sätt går det att dokumentera de olika inställningar som testas i experimentet. De olika inställningar som görs kan kopplas till baseline (neutral, 8-2-4) hard (hård,2-2-1) och soft (mjuk, 14-2-7). Baseline syftar till att alla dämparens inställningar är i ett neutralt läge. Med en hård inställning reduceras dämpningsförmågan medan en mjuk inställning ökar förmågan.
2.5 Beteenden vid körning
Chassits beteende under körning, samt dess ingående delkomponenters inverkan på fordonets köregenskaper, kan förenklas och beskrivas utifrån sättet på vilket fordonet roterar kring sina tre teoretiska rotationsaxlar i ett euklidiskt koordinatsystem [1, p. 225]. Den teoretiska mittpunkten för detta koordinatsystem befinner sig i fordonets tyngdpunkt. Rotationen kring respektive axel motsvarar tre distinkta typer av körbeteenden. Dessa är yaw, roll, och pitch. Yaw motsvarar fordonets tendens att rotera kring sin vertikala axel och är kopplat till överstyrning och understyrning. Roll är rotationen kring den axeln som motsvarar fordonets färdvektor. Pitch syftar på huruvida nosen av bilen antingen lyfter eller dyker i relation till markplanet. Det finns ISO-standarder som listar bedömningskriterierna för körprestanda [2, p. 126].
Roll, pitch, -och yaw-beteenden kan kontrolleras genom att justera fordonets dämpar- och fjädringsinställningar. Samtliga av dessa är intimt förknippade med ovanstående definitioner av svängning, dämpning, och resonans, och kan därför vara intressanta ur säkerhets -och komfortsynpunkt. Öhlins skakrigg genererar pitch -och rollbeteenden i högre grad än yaw, som är mer relaterat till fordonets väghållningsegenskaper vid exempelvis kurvtagning. Med det sagt producerar ett skakriggstest inga specifika värden för dessa parametrar.
Figur 3. Yaw, roll och pitch. Figur 2. Öhlins TTX22M Dämpare.
Metod
3
Metod
3.1 Koppling mellan frågeställningar och metod
Första frågeställningen besvaras kvantitativt utifrån de praktiska tester som utförs med hjälp av Öhlins skakrigg. Frågeställningen innehåller två komponenter som angrips med varsin metod: identifiering av eventuella designproblem i chassikonstruktionen (designstudie), samt optimering av hjulupphängningens dämparinställningar (experiment).
Andra frågeställningen besvaras utifrån en kvalitativ diskussion. Målet är att fördjupa analysen av första frågeställningen genom att ställa resultatet i relation till JUST-projektets ekonomiska tillgångar och förutsättningar. Denna diskussion teoretiserar kring olika aspekter av JUST-projektet och huruvida skakriggsmetoden är relevant för JUST-projektet.
3.2 Metodval
Arbetet är utformat som en kombination av en designstudie och ett experiment. Distinktionen i metodvalen har gjorts i syfte att tydliggöra skillnaden mellan tillfälle 1 och 2 av datainsamlingen vid Öhlins Racing. Under tillfälle 1 testas chassit för att upptäcka eventuella designproblem i konstruktionen. Testkörningarna vid tillfälle 2 följer ett mer experimentellt upplägg där inställningar justeras iterativt tills ett önskvärt resultat har uppnåtts.
Experiment lämpar sig väl som metodval för studier som i först hand undersöker kausala samband mellan ett antal undersökta processer. Vanligtvis rör det sig om någon slags processförlopp under vilket man förväntar sig kunna observera en tydlig koppling mellan orsak och verkan. Ett experiment i sitt mest grundläggande utförande består utav två komponenter, eller två variabler; en variabel som justeras systematiskt under experimentets gång, och en variabel som kontrolleras efter varje justering. Ett kausalt beroende har påvisats om kontrollvariabel B visar sig förändras när variabel A justeras. Större och mer ingående experiment kan inkludera ett stort antal mätvariabler med komplexa, krosslänkade beroenden [6, p. 57].
Denna studie tillämpar ett experimentförfarande för tillfälle 2 med anledning av den systematiska noggrannhet som metoden medger. Dämparinställningarna modifieras och testas systematisk genom en stegvis procedur. En inställning (justerbar variabel) ändras, ett steg i taget, varpå en testkörning (mätvariabel) mäter den resulterande effekten efter varje justering. Öhlins skakrigg lämpar sig väl för solbilar av den anledning att skakriggen uteslutande rör sig i vertikal led. Solbilsrace körs vanligen på rak, asfalterad väg där det sällan uppstår behov av skarp acceleration, inbromsning eller svängning. En solbil som kör under dessa förhållanden kommer alltså först och främst att uppleva ojämnheten i vägen i form av vibrationer.
3.3 Utrustning - Öhlins skakrigg
Öhlins är ett företag med specialisering inom utveckling av högpresterande stötdämpare för bland annat tävlingsbilar och motorcyklar. Öhlins skakrigg består utav fyra symmetriskt placerade plattor kopplade till varsin motordriven hydraulisk cylinder. Innan testet påbörjas finjusteras plattornas position för att matcha fordonets hjulbas, varpå fordonet placeras på plattorna. Själva testet går ut på att inducera ett sinusformat frekvensspann (harmonisk svängning) i fordonets chassi, vilket emulerar ett svep av vibrationslaster vid olika frekvenser. Genom att placera accelerometrar vid varje fälg, samt vid respektive hörn av fordonets chassi, kan den sammankopplade datorn generera ett värde på hur stor del av vibrationslasten som överförs från plattorna till chassit. Detta värde representerar en överföringseffekt mellan väg och fordon, och kan matematiskt beskrivas som en multipel av de värden som avläses från de accelerometrar som placerats på fälgarna (“gain”). Datorns mjukvara sammanställer slutligen
Metod
alla värden i en graf som jämför vibrationerna vid hörnen av fordonets chassi. Varje test består av tre olika svep där varje svep har en konstant hastighet och där frekvensen går från 0-26Hz. Hastigheten är 0,05-, 0,1- och 0,15m/s.
Skakriggen fungerar även som en våg som kan läsa av vikten vid varje fälg som fyra oberoende mätpunkter. Detta gör det möjligt att enligt önskemål och med god noggrannhet justera fordonets viktfördelning över de fyra hjulen.
3.4 Arbetsprocess och planering
I och med att denna studie är genomförd som en del utav Solar Team-projektet vid Jönköpings Tekniska Högskola är merparten av det bakomliggande planeringsarbetet integrerat i arbetet kring solbilsprojektet. Det innebär bland annat att samarbetet med Öhlins Racing ingår som en del utav solbilsprojektets resurser, och att företagskontakten ursprungligen upprättades därigenom.
Förundersökningarna till studien består utav två huvudsakliga komponenter: informationssökning gällande Öhlins skakrigg och dess testdata, samt en litteratursökning av den relevanta teorin inom fordonsdynamiken. I det förstnämnda fallet står Öhlins själva för majoriteten av informationen som har samlat in. Vad gäller litteraturgenomgången har teorin i första hand hämtats från läroböcker inom området.
Arbetsprocessen i stort kan brytas ner i följande moment, i kronologisk ordning: förundersökningar kring syfte och frågeställningar, företagskontakt och kommunikation med Öhlins racing, litteraturöversikt, förberedelser inför skaktest (inklusive förberedelser av solbilen), testgenomförande, databearbetning, samt rapportskrivning. Till viss del överlappar momenten varandra.
Tidsplaneringen lades upp för att så noggrant som möjligt sammanfalla med tidsplaneringen inom solbilsprojektet. Eftersom den viktigaste delen av studiens praktiska genomförande utgörs av skaktesterna vid Öhlins har de övriga momenten till stor del planerats utifrån dessa två tillfällen. Planering av respektive testtillfälle har till stor del skett i samråd med Öhlins Racing.
3.5 Datainsamling
All datainsamling och testning sker i samarbete med Öhlins Racing. Dels används testets data som underlag för utvecklingen av chassit (konceptstudie), och dels i syfte att optimera hjulupphängningens dämparinställningar (experiment)
Datainsamlingen sker vid två olika tillfällen. Vid det inledande tillfället görs de mer omfattande förberedelserna inför de kommande testkörningarna med skakriggen. Här utförs inledningsvis en “baseline”-körning; ett slags referenstest mot vilken alla påföljande testkörningar jämförs. De testkörningar som sedan görs vid detta tillfälle är mer utforskande och är främst avsedda att belysa eventuella designproblem och brister i chassikonstruktionen.
Testkörningarna vid tillfälle 2 är inte längre utforskande; de utförs istället iterativt och kontrollerat som en del av studiens experimentdel. Avsikten är att verifiera designen, samt att hitta en balans i fjäder- och dämparinställningarna med avseende på bilens viktfördelning. På så vis får de fyra dämparna möjlighet att arbeta mer samspelt.
Gemensamt för bägge tillfällen är att testkörningarna görs i flera omgångar, och med olika inställningar. Varje testkörning består av tre delkörningar, eller svep. Varje svep, i sin tur, går igenom frekvensspannet för respektive hastighet, där amplitud och våglängd automatiskt justeras i proportion till varandra för att behålla hastigheten för det aktuella svepet konstant. Den slutgiltiga data som skakriggens mjukvara producerar redovisar alla tre svep för den aktuella körningen i varsin graf (en för varje hastighet).
Metod
3.6 Analysmetoder för resultat
Resultatet kopplat till frågeställning 1 analyseras genom att jämföra grafkurvorna som genererats från Öhlins skakriggstester. Det övergripande målet är att etablera en bild över chassits beteende vid olika vibrationsfrekvenser, samt att därtill undersöka eventuella avvikelser eller problem i detta beteende. Då testerna körs upprepade gånger med olika inställningar kan graferna avslöja tendenser i chassits frekvensrespons vid olika inställningar, samt huruvida det sker en förbättring eller försämring under optimeringen av chassi och dämpare mellan varje testkörning. Skakriggens data fungerar i praktiken som ett verktyg för att beskriva hur bilen hanterar olika typfall av belastning under körning på rak asfalterad väg. Varje svep producerar en graf som innehåller fyra kurvor; dessa motsvarar överföringseffekten för varje hörn på chassit. Från optimeringsperspektivet handlar det om att avgöra hur väl grafkurvorna överlappar varandra, och huruvida förändringen mellan testkörningarna är positiv eller negativ.
För frågeställning 2 görs ingen extra dataanalys. I och med att andra frågeställningen fungerar som en förlängning av första frågeställningen används samma testdata och tillhörande analys som underlag för diskussionen kring skakriggsmetodens värde för JUST-projektet.
3.7 Validitet och reliabilitet
Arbetets validitet stärks av att all testdata är insamlat med hjälp av en standardiserad testmaskin som byggts och konstruerats av ett branschledande företag. Själva testscenariot, inklusive de parametrar som använts under testkörningarna, kan enkelt återskapas i en motsvarande skakriggsmaskin.
Genomförande och resultat
4
Genomförande och resultat
Testerna genomfördes i två omgångar; 14 juni 2017 respektive 28 augusti 2017. Under första tillfället fanns bara ett stålchassi medan vid tillfälle 2 var bilen nästan helt klar. Tillvägagångssättet för testerna vid tillfälle 1 och 2 var nästan identiska. Under tillfälle 2 beskrivs bara skillnaden mot tillfälle 1. Om inget annat nämns genomfördes Tillfälle 2 på samma sätt som tillfälle 1.
4.1 Förberedelser inför Öhlins
4.1.1
Tillfälle 1 (Chassi 1)
Inför första testet med skakriggen hos Öhlins var inte bilen helt färdigställd. Alla grundläggande funktioner för att framföra fordonet fanns på plats men var fortfarande under utveckling. Det främsta som saknades var karossen, solcellsplanet samt förarhuven. För att kunna jämföra tillfälle 1 med tillfälle 2 var det viktigt att bilens totalvikt och tyngdpunkt inte skulle skilja sig nämnvärt åt mellan tillfällena. Den uppskattade vikten för solbilen var 184 kg utan förare. Stålstänger monterades på chassit för att uppnå den uppskattade vikten och samtidigt kontrollerades att bilens masscentrum inte förflyttades. Fastställande av bilens befintliga vikt och masscentrum gjordes via vägning. Vägningen skedde på en våg med 4 tryckplattor som placerades under varje hjul.
4.1.2
Tillfälle 2 (Chassi 2 + Kaross)
Inför tillfälle 2 var solbilen nästa fullt utrustad/färdig och därför monterades inga extra vikter. Chassit hade uppgraderats och ett stag hade svetsats fast där spännbandet från tillfälle 1 hade suttit. Karossen var klar och monterad på stålchassit. Däremot var solcellplanet inte helt färdigt och satt inte på bilen under själva testet.
4.2 Förberedelser vid Öhlins
4.2.1
Tillfälle 1
4.2.1.1
Bilens Placering i skakriggen
Bilen placerades på Öhlins skakrigg med ett hjul på varsin platta. Under hjulen lades två plastskikt för att minimera friktionen mellan hjulen och skakriggsplattorna. Detta gjordes för att undvika reaktionskrafter i sidled. Vid varje hjul monterades två accelerometrar; en på fälgen och den andra på chassit precis bredvid infästningen av stötdämparen. Detta skedde för samtliga hjul. För att representera vikten av en förare placerades 8st. 10 kg sandsäckar motsvarande 80 kg i förarsätet och vid golvbrunnen. Däckens lufttryck kontrollerades och sattes till 4 bar då detta tryck var det som skulle användas under tävlingen.
Genomförande och resultat
Figur 4. Accelerometer -1 på fälgen -2 på chassit. Figur 5. Solbilen på skakriggen hos Öhlins vid tillfälle 1.
4.2.1.2
Inställning av hjulupphängning & dämpare
För att minimera risken för felkällor var det viktigt att hjulupphängningen kunde röra sig fritt i sina leder. Risken finns annars att dämpning sker i hjulupphänginfästningen och därmed kan ge ett felaktigt resultat. Detta åstadkoms genom att palla upp bilen med klossar så att däcken inte tog i marken och sedan lossa på dämparen lite och känna att länkarmen rörde sig fritt. Om den inte rörde sig fritt justerades hjulupphängningens skruvförband. Detta gjordes för samtliga hjul.
För att behålla bilens köregenskaper neutrala gjordes en korsviktsbalansering, vilket innebär att summan av förlagd vikt över diagonalen ska vara så likvärdig som möjligt. Se figur 5. Bilens markfrigång justerades till minst 50 mm enligt gällande tävlingsregler. I skakriggen gjordes upprepade försök med åtföljande justeringar för att uppnå dessa mål. Till exempel observerades att LR (Left Rear, vänster bak) och RF (Right Front, Höger fram) hade en total lägre vikt än RR (Right Rear, Höger bak) och LF (Left Front, vänster fram). Då LR hade den lägsta vikten gjordes justeringar på denna hjulupphängning genom att flytta dämparens infästning längs länkarmen. Detta gjordes flera gånger tills resultatet kom nära 50%. Se tabell 1.
Genomförande och resultat
4.2.2 Tillfälle 2
Vid tillfälle 2 gjordes samma typ av förberedelser. Det som skilde var att bilen nu hade en kaross monterad. Se figur 7. Korsviktsbalansering utfördes på samma sätt som vid tillfälle 1. Se tabell 2.
Genomförande och resultat
4.3 Skakriggskörning
4.3.1 Tillfälle 1
Under första körningen i skakriggen var dämparna neutralt inställda för att sedan användas som referenskörning för kommande körningar. Dämparinställningarna ändrades till Hard respektive Soft för körning två och tre.
Efter några tester observerades att vänster bakdel (LR) av chassit hade en hög överföringsfaktor mot slutet av varje körning. För att undersöka LR mer ingående filmades några av testerna med en höghastighetskamera. Materialet från kamerainspelningen bekräftade det som graferna visade, att chassit rörde sig istället för dämparen. Se graf Tillfälle 1, Före spännband.
Ett spännband monterades på chassits vänstra sida för att försöka minska rörelsen. Med denna nya modifikation kördes alla tester igen. Både resultaten före och efter modifikationen användes. Se grafer tillfälle 1, Efter justering med spännband.
Figur 8. Spännband monterat i nedre delen av chassit.
4.3.2
Tillfälle 2
Körningen gick till på samma sätt som vid tillfälle 1 förutom att dämparna justerades individuellt beroende på föregående körnings graf och inte efter en förutbestämd inställningsmatris. Efter första baseline-körningen (015–017), det vill säga med dämparna i neutralt läge, konstaterades klara förbättringar jämfört mot tillfälle 1. Innan körning två (018– 020) justerades dämparnas inställning baserat på föregående körnings graf. Samma förfarande
Genomförande och resultat
skedde vid körning två och tre (021–023). Efter körning 4 (024–026) konstaterade Öhlins att dessa förbättringar som observerades var tillräckligt bra och blev de inställningar som skulle användas under tävlingen. Se grafer Tillfälle 2 nedan.
5
Resultat
Resultatet av datainsamlingen med hjälp av Öhlins skakrigg presenteras nedantill. Under tillfälle 1 redovisas resultatet från första körningstillfället 14 juni 2017 då karossen ej var monterad. Under tillfälle 2 redovisas resultatet från andra körningstillfället 28 augusti 2017 med solbilen i sitt kompletta utförande förutom solcellsplanet.
Avsnittet knyter starkast an till rapportens första frågeställning om vilka förbättringar skakriggsmetoden kan medföra. Det praktiska värdet av den data som redovisas är även föremål för analysen av andra frågeställningen. Resultatet bildar på så vis
diskussionsunderlaget för analysen av bägge studiens frågeställningar.
All data är representerad i graf- och tabellform. Se figur 8. Varje graf motsvarar den output som genereras under en körning i skakriggen, och dessa är hämtade direkt från Öhlins skakriggssystem utan vidare bearbetning. X-axeln visar frekvensen i Hz (0-25Hz) medan y-axeln visar förstärkningen, chassits rörelse i förhållande till hjulets. Ovanför varje graf står ett nummer följt av en hastighet ex. 009 heave chirp 0 05. Detta betyder att det är svep nummer 9 med frekvensökning och en hastighet på 0.05m/s. Varje test består av tre svep med tre olika hastigheter 0.05, 0.10 och 0.15m/s
Figur 9. Graph från svep 9 med en hastighet av 0.05m/s.
Siffrorna bakom varje hjulbeteckning beskriver hjuldämparens inställning under testet exempelvis LF:8-2-4. Första siffran 8 beskriver låghastighetskompression. Andra siffran visar höghastighetskompression och sista siffran visa returdämpningsinställningen.
Vid båda tillfällena utgick testet från en så kallad ”baslinje” med alla 4 dämpare inställda i ett mitten/neutralt -läge (8-2-4;
låghastighetskompression-höghastigehtskompression-returdämpning).
Genomförande och resultat
5.1 Tillfälle 1
Under första tillfället gjordes en fysisk korrigering av chassit med hjälp av ett spännband. I och med att detta gjorde ett märkbart utslag på resultatet av körningen har denna rubrik delats upp för att tydligare reflektera distinktionen mellan den data som erhölls före och efter spännbandsjusteringen.
5.1.1 3 Första Referenskörningarna
Inställning: Baseline (
låghastighetskompression-höghastighetskompression-returdämpning)(LF: 8-2-4, RF: 8-2-4, LR: 8-2-4, RR: 8-2-4)
Efter första baseline testet gick det att observera att LR (vänster bak) mot slutet av frekvensbandet vid alla tre hastigheter stack iväg märkbart. Test fortsatte enligt den förutbestämda test matrisen för samla mer data kring fordonets beteende.
Inställning: Hard low speed (LF:2-2-1, RF: 2-2-1, LR: 2-2-1, RR: 2-2-1)
Även efter denna körning gick det att observera LR (vänster bak) sticker iväg mot slutet. Det går även att observera att kurvorna inte sammanfaller bra med varandra enligt Öhlins.
Genomförande och resultat
Inställning: Soft low speed (LF:14-2-7, RF:14-2-7, LR:14-2-7, RR:14-2-7)
Efter denna körning var test matrisen avklarad och det var svårt att dra någon slutsats om huruvida de olika dämparinställningarna hade haft någon effekt. Det beslutades att försöka att styva upp chassit men ett spännband för att se om detta kunde förbättra resultaten.
5.1.2 Efter justering med spännband
Inställning: Baseline (
låghastighetskompression-höghastighetskompression-returdämpning)(LF:8-2-4, RF: 8-2-4, LR: 8-2-4, RR: 8-2-4)
Genomförande och resultat
Inställning: Soft low speed (LF:14-2-7, RF:14-2-7, LR:14-2-7, RR:14-2-7)
Från dessa 3 grafer går det att observera tydliga förbättringar med avseende på LR (vänster bak) och tydde på att chassit behövdes styvas upp. Dock blev det fortfarande inga större förbättringar med att få alla kurvor att konvergera.
5.2
Tillfälle 2
Vid andra testtillfället med det nya chassit och monterad kaross erhölls följande resultat.
Inställning: Baseline
(låghastighetskompression-höghastighetskompression-returdämpning)
(LF:8-2-4, RF: 8-2-4, LR: 8-2-4, RR: 8-2-4)
RR (höger bak) sticker upp lite mer än de andra kurvorna vid de lägre frekvenserna och därför ökades dämpningen för låghastighetskompressionen och returen. Det gjordes även för LR (vänster bak) för att försöka bevara samma egenskaper fram och bak.
Test 2 (LF: 8-2-4, RF: 8-2-4, LR: 14-2-7, RR: 14-2-7)
Dessa inställningar gjorde inte någon större skillnad därför testades istället att minska dämpningen på enbart RR.
Genomförande och resultat
Test 3 (LF: 8-2-4, RF: 8-2-4, LR: 14-2-7, RR: 2-2-1)
Från test 3 går det att observera tydliga förbättringar jämfört mot de 2 tidigare testen. Dock sticker LF (vänster fram) nu upp vid låga frekvenser med de nya inställningarna jämfört mot de tidigare. Därför testades att öka låghastighets dämpningen för LF.
Test 4 (LF: 14-2-7, RF: 8-2-4, LR: 14-2-7, RR: 2-2-1)
Efter test 4 tyckte Öhlins att detta var ett bra resultat och såg ingen mening med att fortsätta. Även om RR fortfarande sticker upp lite mer för den lägre hastigheten sett i körning 024 var det ett mycket bättre resultat för 025 och 026. Kurvorna sammanfaller med vandra bättre än tidigare och enligt Öhlins var det svårt att få ett bättre resultat.
Analys
6
Analys
I detta avsnitt analyseras studiens insamlade data utifrån frågeställningarna:
1. Vilka förbättringar till solbilen kan skakriggsmetoden medföra gällande komfort och säkerhet?
2. Hur värdefull är skakriggsmetoden för JUST-projektet ställt i relation till projektets resurser?
6.1 Analys kopplat till frågeställning 1
Utifrån en teoretisk optimal situation skulle kurvorna följa varandra helt, vilket hade skapat en jämn och stabil rörelse av chassit. Viss deviation ses mellan kurvorna i samtliga grafer både vid första och andra tillfället oavsett inställningar på dämparna. Vid tillfälle 1 [se bild] 009–011 är deviationen mer tydlig och LR viker av markant från övriga, framför allt i slutet av varje körning när frekvensen blir större.
Varken Svep 018–020 som kördes med hard low speed-inställningar eller svep 024-026 med soft low speed gjorde någon skillnad för LR som fortsatte att deviera jämfört med de andra kurvorna. Graferna visar att överföringsfaktorn för LR överstiger 3 på samtliga körningar med hastigheter över 0,05m/s. Detta beteende skapar oönskade svängningar i chassit, potentiellt försämrade köregenskaper och komponenter som fallerar i förtid.
Efter en rad körningar utan några förbättringar observerades från inspelning med höghastighetskamera att LR dämpare i princip stod helt stilla och att chassit istället rörde på sig. På grund av chassits design begränsades dämparens förmåga att reducera fortplantningen av rörelsen, vilket ledde till chassit istället kom i självsvängning. I ett försök att minska chassits rörelse sattes ett spännband mellan LF och LR nedre stag. Tanken var att detta skulle begränsa rörelsen i chassit och på så sätt få dämparen att kunna ta upp krafterna. Se figur 7.
Resultaten från körningarna med spännband visade på en skillnad. I samtliga körningar med spännbandet monterat låg överföringsfaktorn runt 2.5 eller lägre. Dock var resten av kurvorna fortsatt inte konvergerande, speciellt mot slutet av svepen.
Efter att ha granskat graferna från första besöket hos Öhlins kunde det konstateras att det fanns frekvensområden där bilens chassi kom i självsvängning. Efter att ha testat flera olika dämparinställningar och inte kunnat se någon betydlig skillnad i graferna visar på att dessa problem har mer att göra med chassits konstruktion än specifika dämparinställningar. Det som även styrker detta var att det inte var förrän vänstra sidan av chassit spändes upp som vi såg en tydlig förbättring då det kom till LR. En av de stora förbättringspunkterna var just den vänstra delen av chassit. Spännbandet gjorde att bra jobb att visa att konstruktionen just där gick att göra bättre. Dock kunde spännbandet endast ta upp krafter i ena riktningen och därför beslutades efter analysen från första tillfället att ett stålrör skulle svetsas fast där spännbandet satt för att styva upp chassit. Att kurvorna i övrigt inte konvergerade, hittades ingen entydig förklaring eller lösning till.
Graferna från tillfälle 2 visar på tydliga förbättringar. Redan från första körningen 015–017 konvergerar kurvorna bättre än någon av de tidigare körningar från tillfälle 1. Även LR kurvan hade nästan ingen deviation längre. Den största skillnaden kommer troligen från den chassiändring som gjordes där ett stålstag svetsades fast. Men även att en kaross i kolfiber nu satt inspänd mot chassit kan ha varit en bidragande faktor.
Analys
6.2 Analys kopplat till frågeställning 2
Resultatet visar att det finns en progression mellan de inledande och avslutande körningarna. Grafkurvorna ligger närmare varandra och åtföljs tydligare i de avslutande testkörningarna. I ljuset av dessa resultat kan man sluta sig till att optimeringsarbetet har medförd en teoretisk förbättring av chassits prestanda sett ur komfort –och säkerhetssynpunkt. I teorin bör detta innebära att bilen blivit har blivit mer körsäker, samt att dämparna arbetar mer harmoniserat sinsemellan.
En testmetods praktiska nytta bör alltid ställas i relation till dess kostnad i fråga om tid och pengar. Detta kan mätas som förhållandet effekt (av testmetoden) / kostnad. I många fall kan det vara svårt att sätta exakta mätvärden på effekt eller resultat, varför det istället blir nödvändigt att utgå ifrån uppskattningar. Så är även fallet för solbilsprojekt – i synnerhet med tanke på att JUST-projektet drivs av studenter och vars ekonomiska förutsättningar till stor del styrs på basis av sponsorbidrag i olika former. Frågan huruvida det praktiska värdet av en metod som Öhlins skakriggsprov är ekonomiskt försvarbart, mätt i förhållandet effekt/kostnad, kräver alltså vidare undersökningar.
Några vanliga praktiska utvärderingsmetoder som generellt förekommer inom ett solbilsprojekt är testning i vindtunnel, testning i klimattunnel, samt testkörning för stresstestning och utvärdering av interna komponenter.
6.2.1 Skakriggsmetodens nytta/fördelar
Metoden gör det möjligt att på förhållandevis kort tid och under kontrollerande former skapa en helhetsöverblick över chassit beteende vid olika svängningsfrekvenser. Detta har betydelse för mer än bara hjulupphängningen och chassiramen då inverkan av potentiella vibrationsfenomen kan ha en effekt på alla interna komponenter. I det här fallet identifierade testet ett konkret designproblem som kunde åtgärdas.
Till skillnad från testkörningar på en bana tillåter skakriggstestet motsvarande observationer i en miljö som är både säkrare och mer kontrollerad. Detta garanterar bland annat att hela frekvensspannet studeras. En annan fördel är att observationerna av körstabilitet inte begränsas till förarens egna, subjektiva bedömning. Testet ger även en bild av hur dämparna arbetar i relation till varandra.
Av all insamlad data har detta arbete fokuserat på den relativa förbättringen mellan testkörningarna. Dataunderlaget erbjuder dock fler möjligheter för djupare analys om så önskas. Absoluta värden kan plockas ut för varje punkt på grafkurvan och jämförs i detalj beroende på studiens syfte.
6.2.2 Förutsättningar för JUST
Under projektets gång görs en mängd överväganden kring de olika metoder och verktyg som ställs till solbilsprojektets förfogande. Att hitta och välja ut de mest tidseffektiva och lönsamma metoderna utgör en lika väsentlig del i processen som den faktiska implementeringen av de metoder som slutligen väljs. Bland de ca 25 medlemmarna i JU-Solar Team-teamet utgörs på sin höjd ett tiotal av dessa utav maskiningenjörer. Utspritt på arbetsområdena styrning, kaross, chassi, och bromssystem, blir fördelningen ca 1–2 ingenjörer per område kopplat till de mekaniska systemen.
Analys
6.2.3 Kostnad i tid och pengar
Vid både tillfälle 1 och 2 gick det åt en hel arbetsdag, ca 8 timmar. Det var även några timmar förberedelse innan varje tillfälle. Enligt Öhlins kostar skakriggen ca 20 000 kr att använda per dag. JUST-projektet fick dessa två besök sponsrade men under analysen ställs nyttan till om projektet hade bekostat testerna själva.
6.2.4 Skakriggsmetodens värde sett till effekt/kostnad
Studien har etablerat att Öhlins skakrigg fungerar väl för att testa och verifiera chassikonstruktionen i en solbil. Utan att väga in kostnader i tid och pengar kan man konstatera att metoden kan tillföra ny, relevant information även för ett solbilsprojekt. Det faktum att metoden kan identifiera potentiella designproblem i förväg gör den särskilt värdefull ur ett konstruktionsperspektiv. Kan metoden implementeras i ett tidigt skede av projektet finns det goda möjligheter att förbättra chassits egenskaper.
Sett till den förhållandevis korta tidsåtgång som krävs för att generera en betydande mängd data är metoden värdefull även ekonomiskt. “Ekonomiskt” kan i det här fallet definieras som en kostnad i både tid och pengar. Objektiva observationer av solbilens köregenskaper i fråga om komfort och säkerhet kan göras relativt snabbt och säkert, vilket annars inte hade varit möjligt. Även optimeringsmässigt får metoden anses vara tidseffektiv. Allt detta kunde åstadkommas under en arbetsdag. Skakriggens fördelar överväger därför kostnaden i tid och pengar i tillräckligt hög grad för att motivera metodens inkluderande under designutvecklingen.
Diskussion och slutsatser
7
Diskussion och slutsatser
Syftet med detta arbete var att utvärdera en specifik testmetod för optimering av ett solbilschassi med avseende på komfort och säkerhet. Studien utformades metodiskt som en kombination av konceptstudie och experiment, och frågeställningarna samt resultatet har analyserats specifikt utifrån ett komfort- och säkerhetsperspektiv.
7.1 Slutsatser
De designbrister som genom denna studie kunde identifieras, åtgärdas och verifieras, gjorde skakriggstestet till ett tideffektivt verktyg under designprocessen av Solveig. Sammanfattningsvis kan man säga att testmetoden lämpar sig väl för utvärdering av fordon som kör rakt fram med försumbar inverkan av acceleration, retardation och svängningar. Eftersom metoden analyserar den vertikala rörelsen är den särskilt tillämpningsbar ur ett komfort- och säkerhetsperspektiv. Testet är därför ett effektivt sätt att samla information om bilens körbeteende. Den lämpar sig väl för solbilsteam av olika nivåer sett till ambition och resurser.
7.2 Implikationer
Som ett steg i att försöka överföra fler standardiserade metoder från bilindustrin till framtida solbilsprojekt är skakriggsmetoden en god kandidat. Den viktigaste implikationen av resultatet i denna studie är därför att större uppmärksamhet kan skiftas mot mer standardiserade metoder som tex ett skakriggstest, och att på så vis lägga större vikt på säkerställandet av god förarkomfort och hållbarhet av komponenter och bärande strukturer.
7.3 Vidare forskning
Framtida forskning bör undersöka har skakriggsmetoder kan utnyttjas i fler avseenden för solbilsprojekt, i synnerhet ur komfort –och säkerhetssynpunkt. Även andra testmetoder som standardiserats inom industrin bör undersökas vidare.
