Simulation and optimisation of the steering kickback performance

An application of nonlinear optimisation methods to select some parameters of a passenger car steering system is presented. A simplified planar model of the system as well as spatial multibody models are developed. The simplified model is used in the optimisation task, ensuring minimisation of vibrations of the steering wheel. The optimisation task is solved in two stages. The first one allow us to obtain optimal geometry of the system. In the second stage, nonlinear characteristics of some elements are obtained. The correctness of optimisation results is verified by the application of a more sophisticated spatial model. An own simulation programme has been worked out. It allowed us to perform dynamic analysis of the steering kickback using both simplified and complex structural models as well as to execute a built-in optimisation module. Asymmetric input forces applied to the wheel centre have been used in the computer simulations. The excitations analysed are typical for a car moving over an obstacle. The work presented concentrates on the steering kickback phenomena, which may strongly influence discomfort perceived by the car driver.

W pracy przedstawiono zastosowanie metod optymalizacji do doboru pewnych parametrów układu kierowniczego samochodu osobowego. Przedstawiono zarówno uproszczony, płaski model układu, jak również jego wersję przestrzenną. Model uproszczony wykorzystano w zadaniach optymalizacji, których celem jest minimalizacja drgań przenoszonych na koło kierownicy w wyniku jazdy po nierównej nawierzchni. Zadanie optymalizacji jest rozwiązane w dwóch etapach. W pierszym poszukiwano optymalnej geometrii układu. Nieliniowe charakterystyki układu są znajdywane w drugim etapie. Wyniki optymalizacji zostały następnie zweryfikowane w złożonym modelu układu. Własne oprogramowanie pozwala na przeprowadzanie analiz z zastosowaniem obu modeli oraz dokonywania obliczeń optymalizacyjnych. Analizowano wpływ sił dynamicznych chrakterystycznych dla przejazdu przez przeszkodę kołami jednej strony pojazdu. Wyniki obliczeń koncentrują się na drganiach typu kickback, które są jednym z czynników znacznie wpływających na dyskomfort kierowcy.