RaceAbout - Peräosan ajodynamiikan kehitystyö

Abstract

Tämän insinöörityön tarkoituksena oli kehittää Metropolia Ammattikorkeakoulun RaceAbout-urheiluauton ajodynamiikkaa peräosan osalta. Ajodynamiikkaa lähdettiin parantamaan valmistamalla autoon diffuusori ja suunnittelemalla auton peräpäähän uudet ylätukivarret. Diffuusorin myötä autossa aikaisemmin rata-ajossa käytetty suora pakoputki ei enää sopinut autoon, joten päätettiin muokata katuajossa käytettävää putkistoa siten, että siihen voitiin asentaa äänenvaimentimen ohittava bypass -venttiili.

Diffuusori valmistettiin hiilikuitukomposiitista, jonka lasikuitumuotteja varten suunniteltiin Catia V5 -ohjelmalla muotit, jotka koneistettiin Sika®-polyuretaaniharkosta. Näistä muoteista saatiin kaksipuoleiset muotit varsinaisia osia varten lasikuidusta laminoimalla.

Bypass -venttiili ja uusi pakoputkisto suunniteltiin Catia V5 -ohjelmalla. Venttiilin runko koneistettiin hapon kestävästä teräksestä sorvaamalla sekä jyrsimällä. Venttiilin sulkeva läppä leikattiin ruostumattomasta teräksestä. Läpän akseli valmistettiin messingistä, joka materiaalina toimii myös liukulaakerina.

Peräosan ylätukivarsi suunniteltiin vanhan tukivarren pohjalta. Geometrioita muutettiin niin, että tukivarsi kiertää paremmin takarenkaan. Tukivarteen kohdistuvat voimat mitattiin venymäliuskoja hyväksi käyttäen ja näin saatujen arvojen perusteella optimoitiin tukivarressa käytettävän materiaalin määrää.

Kokonaisuudessaan peräosasta tuli siisti ja toimiva paketti. Diffuusori ja pohjalevy istuivat hyvin autoon, ja pakoputkisto asettui erinomaisesti diffuusorin kanssa paikalleen. Bypass -venttiilistä tuli mekaanisesti toimiva ja se jäi odottamaan sähköistä ohjausta. Verrattuna RaceAboutin edeltävään versioon, tukivarsista saatiin järkevämmän malliset ja käytännöllisyyttä lisättiin mm. letkujen kiinnityksessä. Painon säästöä saavutettiin karsimalla turhaa materiaalia mahdollisimman paljon pois.

The objective of this Bachelor´s thesis was to develop driving dynamics in the rear part of the RaceAbout sports car of Helsinki Metropolia University of Applied Sciences. Driving dynamics was improved by manufacturing a diffuser, and by designing new upper wishbones for the rear suspension of the car. After manufacturing and installing the diffuser, the old straight exhaust pipe that was used in racetrack is no longer fitted in the car, so a decision was made to modify the old street pipe in such way that it could be fitted with the muffler passing bypass valve.

The diffuser was manufactured from carbon fiber composite. The two-sided fiberglass molds of the diffuser were designed by the Catia V5 design software, and molds for them were machined from Sika®-polyurethane block.

The bypass valve and the new exhaust system were designed by Catia V5 software. The valve´s body was machined from acid-resistant steel by turning and milling. The closing flap of the valve was cut out from stainless steel. The shaft of the flap was made of brass. The brass also serves as a slide bearing.

The upper wishbone design is based on the old wishbone. Geometry was changed so that the wishbone does not contact the rear tire. Forces focused on the wishbone were measured by using strain gauges. On the basis of the values obtained, the new wishbone was optimized for material usage.

As a result, the rear section of the car is a nice and functional package. The diffuser and the base plate fit well in the car, and the exhaust system settled in very well with the diffuser in place. The bypass valve became mechanically operative and it was left now to wait for electric control. Compared to the previous version of the RaceAbout, the wishbone is more reasonable and practical. Also the hoses were mounted and fastened in a way that makes the car more practical. Weight saving was achieved by eliminating unnecessary material as much as possible.