Analytical Derivation and Analysis of Vertical and Lateral Installation Ratios for Swing Axle, McPherson and Double Wishbone Suspension Architectures Installation Ratio (Motion Ratio) adalah parameter yang menghubungkan gerakan roda dengan defleksi pegas, sifat kinematik suspensi yang cukup penting. Parameter suspensi dihitung untuk mencapai kinerja yang diinginkan. Hasilnya adalah rasio gerak dari geometri suspensi yang dirancang. Nilai motion ratio yang disarankan adalah 1:2 untuk suspensi depan dan 1:1 untuk suspensi belakang. Namun rasio gerak optimal harus dipertahankan sekitar 1:1 untuk pengendalian yang lebih baik. Masalah ini disebabkan oleh kurangnya ruang untuk linkage suspensi. Sistem suspensi adalah mekanisme yang menghubungkan bodi dengan roda. Ketika body memiliki gerakan irelatif antar roda, pergerakannya dibatasi oleh suspensi dengan segala jenis gaya dan momen antar roda dan tanah. Desain sistem suspensi merupakan bagian penting dari desain kendaraan secara keseluruhan, yang mana menentukan performa mobil balap. 1. Introduction suspensi independen adalah mekanisme yang menyediakan rakitan roda dengan Single Degree Of Freedom (DOF) sehubungan dengan sasis kendaraan. Independent dirancang untuk menjamin kevertikalan (sehubungan dengan permukaan jalan) gerakan pusat roda. Ride Natural Frequency adalah salah satu dari banyak variabel yang dipengaruhi oleh Motion Ratio. “For MacPherson Strut suspension system the Motion Ratio remains to be 1:1”. Arsitektur suspensi tipikal lainnya adalah tata letak double wishbone. Arsitektur ini, sulit untuk mengambil detail Motion Ratio. 2. Suspension Layout Swing-axle, McPherson, dan suspensi double wishbone biasanya direpresentasikan melalui skema planar yang disederhanakan di mana semua sambungan dianggap ideal, tidak termasuk elemen elastis atau peredam, kecuali peredam kejut. Mempertimbangkan kerangka acuan kendaraan yang direpresentasikan pada Gambar 1, skema suspensi planar umumnya direpresentasikan pada bidang y – z. Gambar 2a menunjukkan representasi tiga dimensi dari swing axle suspension, yang terdiri dari rigid transversal, yang dalam makalah ini diasumsikan sejajar dengan y-a Gambar 2b menunjukkan skema 2D ekuivalen dari swing axle suspension, dimana shock absorber dihubungkan ke wheel upright dan diorientasikan sepanjang vektor satuan λ, dengan sudut ψ terhadap vertical. Suspensi jenis ini agak murah, tetapi memiliki karakteristik penanganan yang buruk, terutama karena pusat Instant Center tergantung pada Swing Axle Length, biasanya dibatasi oleh kendala tata letak. 3. Relevant Parameters for Suspension Analysis Dalam analisis planar kinematik dan statis suspensi, dua parameter yang relevan dipertimbangkan untuk hampir semua arsitektur suspensi: Instant Center dan Motion Ratio (Installation Ratio). The Instant Center, atau biasa disebut Centro didefinisikan sebagai titik milik benda dalam gerakan planar, yang memiliki kecepatan nol seketika. Poin ini, secara umum, tidak sesuai dengan poin material dari benda yang dianalisis. Mengingat definisi ini, adalah umum untuk mempertimbangkan, secara instan, motion body sebagai rotasi di sekitar titik ini Posisi Instant Center of Rotation terkait dengan penguatan camber suspensi. Mempertimbangkan perpindahan vertikal sangat kecil dari patch kontak (dz) adalah mungkin untuk menghubungkan variasi camber dari assembly roda dγ ke dz, sebagai berikut If Equation (1) is linearized, the camber gain γZ is obtained as Motion Ratio untuk menghubungkan perpindahan, gaya, dan spring stiffness yang digunakan dalam suspensi dengan perpindahan, gaya, dan kekakuan pegas setara yang diterapkan di pusat roda. Menggunakan prinsip kerja virtual, rasio pemasangan mudah ditentukan untuk bodi generik. Pertimbangkan rigid body yang dikenai gaya F1 dan F2 yang diterapkan pada dua lokasi benda yang berbeda, masing-masing A dan B. Kesetimbangan body diperoleh dengan memecahkan Persamaan Dimana δx1 dan δx2 masing-masing adalah perpindahan virtual dari titik A dan B. Asumsikan δx1,F dan δx2,F sebagai komponen perpindahan virtual sejajar dengan masing-masing gaya. Kesetimbangan diperoleh dalam bentuk skalar sebagai berikut 4. Instant Centers and Analytical Derivation on Installation Ratios Kerangka acuan xs-ys-zs yang digunakan dalam setiap skema suspensi dipusatkan di setiap pusat instan suspensi (C) dan memiliki sumbu yang sejajar dengan kerangka acuan umum yang ditunjukkan pada Gambar 1. Sejalan dengan itu, vektor satuan i, j dan k mengidentifikasi arah dari , masing-masing, xs, ys dan zs. Akhirnya, vektor satuan λ menunjukkan arah sistem peredam pegas. 4.1 Swing Axle Instan Center secara fisik ditentukan oleh engsel di ujung arm suspensi. Jelas, posisinya tidak bergantung pada sudut kemiringan peredam kejut, ψ. 4.2 McPherson 4.3 Double Wishbone Untuk arsitektur double wishbone Instant Center ditentukan oleh kemiringan wishbone atas, φ. Berbeda dengan suspensi McPherson, φ dan ψ saling bebas, sedangkan C masih merupakan titik virtual. 5. Discussion Rumus analitik dengan tepat memperkirakan Motion Ratio vertikal untuk konfigurasi referensi (z = 0) untuk semua skema suspensi yang dipertimbangkan, sementara beberapa perbedaan muncul saat suspensi bergerak, karena model analitik mengasumsikan perpindahan yang sangat kecil. 5.1 Kinematics Feature 5.2 McPherson Variation Hipotesis mendasar yang terkait dengan orientasi lengan bawah (hanya satu lengan untuk poros ayun) suspensi, yang diasumsikan horizontal dalam konfigurasi referensi. Asumsi ini terkait dengan masalah tata letak, yang biasanya memaksa lengan bawah hampir horizontal dalam konfigurasi referensi. Namun, jika lengan bawah diasumsikan miring, tingkat kebebasan desain lebih lanjut dapat digunakan oleh perancang suspensi. Hal ini dihargai terutama untuk suspensi McPherson dimana, seperti yang telah dibahas sebelumnya, kemiringan rakitan peredam pegas ψ dan posisi pusat sesaat C tidak independen. Dengan mengacu pada studi kasus yang dianalisis, yang parameternya dipahami oleh arsitektur suspensi nyata, perlu ditunjukkan bahwa memvariasikan kemiringan lengan bawah terutama memengaruhi rasio pemasangan lateral dan penguatan camber, yang variasi persentasenya sekitar −75% dan 200% untuk kisaran α, sedangkan pengaruh pada Motion Ratio lebih rendah (−28%). Oleh karena itu, dapat dipastikan bahwa mengubah kemiringan lengan bawah pada suspensi McPherson memungkinkan untuk mengubah Vertikal Ratio secara tidak proporsional dan keuntungan camber. Untuk alasan ini, perancang suspensi dapat memvariasikan kemiringan strut ψ dan kemiringan lengan bawah α untuk mendapatkan nilai yang diinginkan dari parameter yang relevan dari suspensi. Bahkan, nilainya dapat dioptimalkan dengan bertindak pada dua parameter, bukan satu, 6. Conclusions Lateral Motion Ratio, yang menghubungkan perpindahan suspensi dengan beban lateral yang bekerja pada Tire Contact Patch. Untuk setiap mekanisme, formulasi dari parameter yang relevan dihitung sebagai fungsi dari variabel desain. Mempertimbangkan swing axle, penguatan camber dan Vertical Motion Ratio bersifat independen, tetapi posisi pusat Instant Center terkait dengan posisi fisik Revolute Joint antara suspensi dan sasis, yang membatasi kebebasan perancang. Mempertimbangkan suspensi McPherson dengan lengan bawah horizontal, Motion Ratio dan penguatan camber saling terkait, bahkan jika Instant Center of Ratio adalah titik virtual. Khususnya, ketika Vertikal Motion Ratio suspensi McPherson mendekati 1. Mempertimbangkan suspensi double wishbone, Motion Ratio dan penguatan camber independen dan Instant Center of Ratio adalah titik virtual. Jadi, suspensi double suspension memberikan kebebasan desain paling banyak. Menariknya, suspensi McPherson juga memungkinkan kebebasan desain yang lebih luas jika lengan bawah dianggap tidak horizontal. Dalam perspektif perancang, ketersediaan hubungan analitis untuk Motion Ratio merupakan instrumen lebih lanjut bagi Insinyur. Tentang bagaimana mengubah satu hardpoint, daripada yang lain, memengaruhi Motion Ratio bersama dengan kuantitas lain yang relevan (misalnya, penguatan camber, kemudi putar, dll.), sehingga mengoptimalkan proses desain.