이어서 쓰도록 하겠습니다.
우선 프론트부터 볼게요.
보시면 저때는 업라이트도 새로 설계했기 때문에 수정사항을 바로바로 반영할 수 있도록 업라이트를 설계한 파일 위에 스케치를 그려준 것을 볼 수 있습니다. 프레임이 약간 기울어져 있는 것처럼 보일텐데, 맞습니다. 업라이트가 면과 수직으로 모델링되어 있기 때문에 그렇습니다. 그래서 지면과 수평축의 각도가 캠버각과 같습니다. 실제로 저기 파일에도 지면과 수평축(스케치면의 가로축)의 각도로 레퍼런스로 두는 것으로 캠버각을 표시해두고 있습니다.
타이어 컨택패치는 임의로 타이어 중간으로 두었습니다. 타이어 면에 중점을 찍고 지면과 일치 구속을 주었습니다. 여기서 설계 오차가 생기지 않을까 싶긴 합니다.
또한, 힌지가 약간 각도가 있는 것을 볼 수 있는데, 암과의 간섭을 최소화하기 위해서 정지 상태의 암 각도와 최대한 평행하게 맞춘 것입니다. 이러면 제작 시에 어려움이 생길 수 있어서, 간섭이 나지 않을정도로 가동범위에 여유가 있다면 평행하게 설계하시는 것을 권장드립니다.
정면뷰를 그린 절차는 다음과 같습니다.
1. 스케치면과 각도를 가지도록 지면을 표현한 선을 그려줍니다. 그리고 선과 평행하게 프레임을 그려줍니다.
2. 업라이트와 구속되게 휠을 그려줍니다. 휠 수치는 실측으로 입력했고, 업라이트와 거리는 허브등 부품들을 일일이 캐드 상에서 길이를 측정하여 모두 합해서 입력해주었습니다.
3. 암을 표현하기 위해 하드포인트를 이을 선을 그려줍니다.
4. 스윙암 길이와 롤센터 높이를 래퍼런스 수치로 두고, 암 길이와 힌지 높이를 여러 수치로 구속시켜가며 원하는 값을 찾습니다.
프론트 지오메트리 수치는 다음과 같습니다.
캠버 -2.385도/스윙암 1571.041mm/롤센터 40.726mm/트레드 1200.118mm
어퍼 힌지 258mm/로워 힌지 140mm/어퍼암 332mm/로워암 353mm
일단 스윙암 길이 같은 경우에는 코너링이 많은 KSAE 트렉 특성상 너무 크게 하면 안된다고 생각했습니다. 이전 문서에 올린 캠버 게인 차트와 1250mm~2500mm 사이의 해외 타켓값을 바탕으로 절반인 1875mm 보다 조금 낮은 1600mm정도를 타켓으로 설정했습니다. 정적 캠버 같은 경우에는 최대 횡가속도를 받을 때 최소한 마이너스 캠버는 유지할 수 있는 정도로 설정했습니다. 롤센터 같은 경우에는 다른 팀을 을 참고했을 때 40mm를 넘는 팀은 많지 않은 것 같아 40mm 아래로 설계하고자 했습니다. 원래는 38mm 정도였는데 업라이트 수정사항을 잊고 반영하지 못했다가 결국 40mm 정도가 되고 말았습니다..... 아쉽네요. 트레드는 전과 동일하게 1200mm로 설정했습니다. 일단 1200이라는 수치가 크게 문제 있는 수치가 아니기도 하고(아주 약간 큰 편입니다. 보통 1150mm 언저리가 제일 많더라구요.), 제대로 차를 굴려보지 못한 입장에서 1200mm에서 바꿀 이유를 찾지 못했습니다. 일단 1200mm로 하고 데이터를 얻는 것을 목표로 하고자 했습니다. 또한, 부품을 재활용하는 입장에서 크게 바꾸는 것이 더 리스크가 크다고 생각했습니다. (돌아보면 휠 오프셋이 깊어져서 줄이는게 맞았던 것 같습니다 ㅠㅠ) 암 길이나 힌지 위치는 위 수치에 따라서 조정해준 값입니다. 한 가지 주의해야할것은 로워 힌지입니다. 보통 정면뷰를 설계할 때 프레임의 센터라인만 그려놓곤 하는데, 프레임 두께에 따른 용접각을 고려하지 못할 수 있습니다. 롤센터를 낮추기 위해서 로워 힌지를 최대한 낮추고 싶었으나, 정면충돌보호구조의 트러스 부재와 간섭이 나서 어느정도는 높일 수 밖에 없었습니다. 3D 어셈에서 직접 보면서 결정하면 좋을 듯 합니다. 돌아보면 110mm 라는 지상고가 조금 높은거 같기도 하네요.
다음은 리어입니다.
스케치 방법은 프론트와 같습니다. 또한, 로워 힌지 간섭이 적어서 좀 더 설계가 자유롭습니다.
리어 지오메트리 수치는 다음과 같습니다.
캠버 -1.112도/스윙암 1337mm/롤센터 43.584mm/트레드 1196.81mm
어퍼 힌지 248mm/로워 힌지 137mm/어퍼암 339mm/로워암 357mm
스윙암은 앞서 언급한 두 자료 참고해서 해외 타겟값의 절반인 1397mm보다 조금 낮은 1337mm로 정했습니다. 롤센터는 프론트보다 10mm정도 높이고 싶었으나 스윙암이 너무 극단적으로 변해서 5mm정도 높이는 것으로 했습니다. 프론트 높이가 변해서 결국 3mm 차이가 되었네요... 트레드도 작년과 같이 1200mm로 설계했습니다. 보통은 후륜 트레드를 전륜보다 작게 설계하는데, 이번에는 그렇게 바꿔봐도 좋을 것 같네요. 왜 그렇게 하는지는 기억이 잘....ㅋㅋㅋ
캠버는 프론트와 마찬가지의 기준으로 정했습니다. 어셈블리와 정면뷰를 비교하면 리어는 조금 다른 것을 알 수 있는데, 이는 좁혀들어가는 프레임 형상 때문입니다. 암이 각도를 가지기 때문에 힌지 위치를 정면뷰대로 고정하면 어퍼암과 로워암이 평행할 수가 없습니다. 이 때문에 실제 어셈블리를 하면 캠버와 롤센터, 스윙암이 정면뷰와 다르게 나오는 것입니다. 이것이 제가 프레임편에서 암 달리는 부분은 프레임이 곧게 정면을 향하도록 하는 것이 설계하기 좋다고 말한 이유입니다. 아담스카를 다룰줄 알면 어렵지 않은데, 캐드로만 설계하는 저희로서는 많이 어렵습니다.
힌지 두께 같은 경우에는 2mm는 너무 잘 녹고 4mm는 너무 두꺼운거 같아 3mm로 했는데, 안전하게 4mm해도 좋을 것 같습니다. 길이는 벤딩을 방지하기 위해 간섭 안 나는 선에서 최대한 짧게 하고자 했고, 30mm로 했습니다( C to C).
2D 정면뷰에서는 간섭 또한 확인해주어야합니다. 25mm 범프 리바운드 중 힌지와 암이 간섭나는지, 스페리컬 베어링의 최대 요동 각도 안에서 암이 움직이는지 등등을 확인해주어야합니다.
위 정면뷰에서 프레임 지상고를 바꾸면 최대 범프, 리바운드 상황에서 캠버 변화를 알 수 있습니다. 이 상황에서도 네거티브 캠버를 유지할 수 있도록 설계하는것이 좋겠죠? 지상고 1mm 변화당 캠버 변화량을 계산하면 Ride Camber를 알 수 있습니다.
Roll Camber는 위 스케치를 다른 새로운 파일에 복사 붙여넣기 한 후, 지면과 하단 프레임을 평행 거리 구속을 주지 말고 하단 프레임의 중점을 찍은 후 거리 구속을 주어 회전할 수 있도록 만든 다음, 프레임을 롤 시키면서 캠버 변화를 보는 것으로 계산할 수 있습니다. 1도 롤 당 캠버 변화량을 계산할 수 있는 것이죠. 이를 통해 최대 롤 상황에서 외륜이 네거티브 캠버를 유지할 수 있는지도 확인할 수 있습니다. 롤센터의 가로/세로 방향 이동도 알 수 있겠네요. 사실 프레임 중점의 높이를 구속시키는 것이 조금 꺼림직하긴 합니다. 일단 범프나 리바운드가 없다는 가정 하에 프레임 중점의 지상고는 변하지 않을 것이기 때문에 구속을 준 것이긴 합니다. 롤 캠버 같은 경우는 아담스카로 계산하는 경우가 많은데 이것을 캐드로 하려다 보니 조금 한계가 있는 것 같습니다.
사진에서 프레임과 지면의 각도를 보면 88.363도 라고 구속되어 있는 것을 볼 수 있습니다. CHASSIS DESIGN 시트로 계산했을 때 1.7G 최대 횡가속도 상황에서 최대 롤이 1.637도가 나와서 저렇게 구속을 준 것이라고 이해하면 되겠습니다.
다음에는 모션비, 라이드프리퀀시 등 현가 설계 2탄으로 돌아오겠습니다.