OTEKON’14
7. Otomotiv Teknolojileri Kongresi
26 – 27 Mayıs 2014, BURSA
B-SÜTUNSUZ BİNEK ARAÇLARDA KAYAR KAPI TASARIMI
Önder Semih Ömür, Canberk Rakipsiz, Hande Şengünalp
Rollmech Automative Bursa
ÖZET
Otomativ sektöründe yenilikçi bir yaklaşım olan B-sütunu (orta direk, B-Pillar) kullanılmadan üretilen bir binek araç,
kayar kapı çalışma prensiplerinde farklılıkları beraberinde getirir. Bu özelliği ile ön plana çıkan B232 projesinin diğer
araçlardan farklılıklarının belirtildiği bu bildiride ayrıca tasarım arçalarına, kullanılan analiz yöntemlerine ve test
methodlarına değinilmiştir.
Anahtar kelimeler: Araç kayar kapı tasarımı , Araç kayar kapı analizi, Araç kayar kapı testi
SLIDING DOOR DESIGN WITHOUT B-PILLAR FOR PASSENGER CARS
ABSTRACT
Automative industry have a new vision to use sliding door without B-Pillar nowadays and this idea creates some
differences with prenciples on working sliding door. B232 project distinguishes with this speciality and in this paper
mentions benchmarking, design materials, usage of analysis programmes and test methods of B232.
Keywords: Vehicle sliding door design, Vehicle sliding door analysis, Vehicle sliding door test
1. GİRİŞ
Mevcut araç gövde tasarımlarında kapılar açık
pozisyondayken görünen, aracın ön ve arka bölümlerini
ayıran B-Sütunu (B-pillar) B232 projesinde farklı bir
tasarımla kapıların içine yerleştirilmiştir. B-Pillar kapı
içlerine entegre ederek araç içerisine giriş çıkış ya da
yükleme boşaltma yapmak daha kolaydır.
Günümüz otomativ dünyasında rekabetin artmasıyla
yenilikçi fikirlerin uygulanması markaların müşteri
tercihlerinde ön plana çıkmasını sağlar.
Genişleyen araç segmenti yelpazesinde B kompakt sınıf
içerisinde değerlendirebileceğimiz B232, kayar
kapısında taşıdığı B-Sütunu (B-pillar) kullanmadan
çalışma özelliği ile bu sınfta bir fark yaratmıştır.
Şekil2: B-Sütunu örneği
2. TASARIM
FARKLILIKLARI
B-Pillar kullanmama fikri basit ve temel bir fikir
olmakla birlikte berabarinde kapı tasarımında köklü
Şekil1: B232 projesi
1
değişiklikler getirir. Bunlardan ilki kayar kapının kapalı
durumda B-Sütunu görevi görebilecek bir yapıya
dönüşebilir olması gerekmektedir.
Şekil4: Diğer araçlardan erkek ve dişi merkezleyici
örneği
Diğer araçlarda Şekil4 te gösterildiği gibi kapıya
yerleştirilmiş erkek merkezleyiciler ile gövdeye
yerleştirilen dişi merkezleyiciler B232 projesinde
Şekil5’ te gösterildiği gibi erkek merkezleyici üst
mekanizma üzerine, dişi merkezleyici karşılığı
gövdenin üst bölümüne konumlanırken, alt mekanizma
üzerinde dişi merkezleyici karşılığı olarak striker
gövdenin alt bölümünde yer almaktadır.
Şekil3: Destek elemanları
Güvenlik gerekliliklerini yerine getirebilme adına
Şekil3’te mavi ve sarı renklerle gösterilen destek
elemanları kullanılarak B-Sütunu’un iptal edilmesiyle
kaybedilen mukavemet geri kazanılmıştır. Mevcut
haliyle B232 Euro NCAP testlerinden başarıyla
geçmiştir.
Bir diğer tasarım farklılığı ise merkezleme
elemanlarının farklı konum ve çalışma presipleridir.
Merkezleyiciler diğer araçlarda B-Sütunu üzerinde yer
alırken B232 projesinde farklı yöntemlerle bu elemanlar
araç üzerine yerleştirilmiştir.
Şekil5: B232 merkezleyicilerinin görünümü
2
3. KAYAR KAPI ÜRÜNLERİ, TASARIM
ELEMANLARI VE TASARIM SÜRECİ
3.3. Kayar Kapı Tasarım Süreci
Ürünlerin tasarımında dizayn kıstasları ve müşteri
beklentilerinin yanı sıra gerekliliklerin tanımlı olduğu
teknik şartnamalere bağlı kalarak modeller CAD
ortamında
oluşturulur.
Öğrenilmiş
derslerden
kazanımlar bu çalışma esnasında değerlendirilir ve
mümkün olduğunca ortaklaştırma yoluna gidilerek yeni
dizayn riskleri en aza indirilir.
3.1. Kayar Kapı Ürünleri
Kayar kapı sistemi olarak B232 ürünleri;
-
Alt, orta ve üst kızaklar
Alt, ortave üst mekanizmalar
Merkezleyiciler
Orta ve üst tamponlar
Kapı durdurucusu
Benzin kapağı durdurucusu
Orta mekanizma kapağı
Oluşturulan bu modeller kinematik modellere
dönüştürülerek kapının bilgisayar ortamında çalışma
durumu kurgulanır ve parçaların çalışma esnasında
birbiriyle olan ilişkileri incelenir, ayrıca modellerin
doğrulanmasında CAE analizleri kullanılır. Böylece
prototip öncesi modellerin yeterliliklere uyumu
araştırılır, yeterlilikleri sağlayamayan modeller bu
doğrultuda iyileştirilir.
3.2. Kayar Kapı Tasarım Elemanları
Bu ürünlerin tasarımında Catia V5 tasarım programı ve
bu programa ait kinematik modülü ayrıca Unigraphics
kinematik modülü kullanılmıştır.
Geçerli kılma aşaması için doğrulanan modeller prototip
üretilerek testlere tabi tutulur, uygunsuz sonuçlar
ışığında
modellerde
tekrar
iyileştirmeler
gerçekleştirilerek testlerin olumlu sonuçlanmasına
kadar bu aşamalar tekrar edilir.
4. KAYAR KAPI ANALİZ ELEMANLARI VE
ANALİZLERİ
Kayar kapı analizlari için kullanılan CAE elemanları;
-
Hypermesh
Radioss
Motion Solve
Optistruct
4.1. Kayar Kapı Analiz Elemanları
4.1.1.
HyperMesh (Sonlu elemanlar modeli
hazırlama)
Hypermesh yüksek performanslı bir sonlu elemanlar ön
işlemcisidir.
[3]
Oldukça
büyük
modellerin
hazırlanmasına ve oluşturulan bu modellerin farklı
disiplinler için analiz edilebilmesine olanak sağlar.
- Yetenekleri ;
Yüksek doğrulukta sonlu elemanlar oluşturma;
Surface Meshing , Solid Hexa Meshing, Tetra Meshing,
CFD Meshing, SPH Meshing [3]
Şekil6: Catia ve Unigraphics kinematik modüllerinden
örnekler [1,2]
3
-
- Birlikte çalışabildiği CAD uzantıları;
Catia V5, Iges, Pro-engineer, Parasolid, Unigraphics,
Step, Acıs, jt precise [3]
4.2.1.
- Farklı arayüz seçenekleri;
HyperMesh farklı arayüz seçeneklerinde model
hazırlayabilmeyi destekler. (Radioss, Optistruct,
Abaqus, Ansys, LsDyna, Madymo, Marc,Nastran...) [3]
4.1.2.
Stiffness
(Nonlinear Implicit)
Strength
(Nonlinear Explicit)
Manual Operating Efort (Kinematic)
Door Stop
(Nonlinear Explicit)
High Energy Slam (Radioss Explicit)
Kayar Kapı, başlangıç hızı verilerek High Energy Slam
testindeki koşullara benzetilecek şekilde yüksek hız ile
açılmaktadır. Yapılan dinamik analiz ile mekanizma ve
kızaklardaki, deformasyonlar, kızak sonunda bulanan
kauçuk sönümleyicilere gelen kuvvet ve oluşan
deformasyonlar incelenmektedir.
Radioss (Nonlinear implicit and explicit
analizler)
Radioss, dinamik yükler altındaki nonlinear problemler
için önde gelen bir yapısal analiz çözücüsüdür. [4]
Darbelere dayanıklı, güvenli yapısal tasarımların
üretilebilirliğini artırmak için dünya çapında bir çok
sanayi arasında kullanılır.
-
Yetenekleri ;
-Non-linear explicit dinamik analiz
-Non-linearimplicitanaliz
-Arbitrary Euler-Lagrangian (ALE) formulation
-Akışkanlar Dinamiği (CFD)
-Smooth Particle Hydrodynamics (SPH) [4]
Şekil7: High Energy Slam modeli
4.2.2.
4.1.3.
Mekanizmaların mukavemet değerleri,ürün tasarımı
aşamasında yapılan Non-lineer statik analizler ile
ölçülmektedir.
Motion Solve multi-body sistem performansını analiz ve
optimize etmek için entegre bir çözücüdür. MotionSolve
kinematic & dynamic, static & quasistatic, lineer &
vibration, stress & durability gibi çok disiplinli
simülasyonlar için güçlü modelleme, analiz,
görselleştirme ve optimizasyon yetenekleri sunuyor.
4.1.4.
Stiffness (Radioss Implicit)
Motion Solve (Kinematik analizler)
Optistruct (Topology & Topography
Optimizasyonları)
Optistruct , statik ve dinamik yükler altındaki lineer ve
nonlinear yapısal analiz problemleri için geliştirilmiş
modern bir çözücüdür. Mukavemet, ömür ve titreşim
yapılarının
optimizasyonunda yaygın
olarak
kullanılmaktadır.
Şekil8: Stiffness modeli
4.2.3.
Strength (Radioss Explicit)
4.2. Kayar Kapı Analizleri
Kayar kapı kızaklarının statik dayanımını incelemek
amacıyla rijitlik testleri yapılarak kızak ve
mekanizmalar üzerinde oluşan deformasyonlar
incelenmektedir.
Kayar kapılara uygulanan analizler;
-
High Energy Slam (Nonlinear Explicit)
4
Şekil9: Strength modeli
Şekil11: Doorstop analizi
4.2.4.
Manual operating efort (Motion Solve
Kinematic)
4.2.6.
Kayar kapı mekanizmalarının CAE ve test yolu ile açma
kapama esnasında gerekli olan kuvvet değerleri
çıkarılmaktadır.
Optimisation (Optistruct)
Mekanizma ve menteşeler üzerinde, ağırlık azaltmak,
parçaların mukavemet değerlerini artırmak amacıyla
topology
ve
topography
optimizasyonları
yapılmaktadır.
Şekil12: Optistruct analiz sonucu
Şekil10: Efor dağılımı
5.
4.2.5.
Doorstop Analysis (Nonlinear Explicit)
KAYAR
TESTLERİ
KAPI
Kayar kapı sistemlerine uygulanacak olan testler
Rollmech test şartnamesine göre tanımlanmış olup bu
testler prototip aşamasında itibaren araç ve aracı simule
edebilecek test düzeneklerinde uygulanır. [5]
Tanımlı enerji ile doorstop (kapı durdurucu)
mekanizması üzerine
gönderilen kayar kapı
mekanizmasının doorstop üzerinden geçerek kapıyı açık
konumda tutması gerekmektedir. Bu analiz ile sistemin
çalışması ve makaralar üzerinde meydana gelen
kuvvetler görülebilmektedir.
5.1. Kayar Kapı Kuvvet Gerekliliği
Kayar kapının farklı konumlarında kapı üzerinde farklı
bölgelerden içeri ve dışarı yönde uygulanan kuvvetler
altında kayar kapı sisteminin fonksiyonelliğini koruması
gerekir. Test gerekliliklerin tanımlı olduğu T07 04-26
şartnamesine göre uygulanır. [5]
5
5.2. Kayar Kapı Gövde Teması Kontrolü
6. SONUÇLAR
Kayar kapının çalışması esnasında gövde ile arasında
kalması gereken farklı bölgeler için tanımlı boşlukların
gerekliliklere göre kontrolüdür. [5]
Sektöre farklı bir bakış açısı kazandıran fikirlerin
gelişen teknoloji ile uygulanabilir hale gelmesiyle
kullanıcı beklentilerinin karşılanması markaların tercih
edilmesi anlamına gelir. Bu doğrultuda B-Sütunu araç
gövde yapısında kült tanımlardan biri olarak her araçta
kullanılırken
iptal
edilme
fikri
mühendislik
çözümleriyle B232 projesinde hayata geçirilmiştir.
5.3. Kayar Kapı Açma&Kapama Efor Gereklilikleri
Kayar kapının çalışması esnasında (açma-kapama)
farklı ortam şartlarında gerekli olan kuvvet değerlerinin
kontrolüdür. Kayar kapı bu kuvvetler altında tam kapalı
konumdan tam açık konuma ya da tam açık konumdan
tam kapalı konuma geçer. [5]
7. KAYNAKLAR
[1] CatiaV5R19 Software.
[2] Unigraphics Software.
[3] HyperMesh User’s Guide, 2013
C:\Altairwin64\hw10.1\help\hm\hmbat.htm
[4] Radioss User’s Guide, 2013
C:\Altairwin64\hw10.1\help\hwsolvers\hwsolvers.htm
[5] Rollmech Test Şartnamesi
5.4. Kayar Kapı Açık Durma Kontrolü
Kayar kapının statik durumda, belli bir eğimde açık olan
durumunu devam ettirmesi ve dinamik durumda ise belli
bir enerjiyle itilen kayar kapının kapı durdurucusu
tarafından yakalandıktan sonra kayar kapının açık
durumda
kalması
ve
kapı
durdurucusundan
kurtulmaması için beklenen gerekliliklerin kontrolüdür.
Test gerekliliklerin tanımlı olduğu T07 04-27
şartnamesine göre uygulanır. [5]
5.5. Kayar Kapı Klimatik Dayanıklılık Gerekliliği
Kayar kapının belli bir çevrim süresince (ömür süresi)
çalışır durumunu devam ettirmesi, yine aynı aracın
farklı ortam koşullarında belli bir çevrim süresince
çalışır durumda olması kontrolüdür. Test gerekliliklerin
tanımlı olduğu T07 04-10, T07 04-23, T07 04-34
şartnamelerine göre göre uygulanır. [5]
5.6. Kayar Kapı Yüksek Kuvvetle Kapama Testi
Kayar kapının belirli eğimlerde belli bir çevrim
süresince çalışır durumda kalması kontrolüdür. Test
gerekliliklerin tanımlı olduğu T07 04-28 şartnamesine
göre uygulanır. [5]
5.7. Pas Direnci
Kayar kapı komponentlerinin belli bir süre boyunca pas
direnci göstermesi ve bu süre sonunda çalışabilir
durumda kalması kontolüdür. [5]
6
Download

b-sütunsuz binek araçlarda kayar kapı tasarımı