整车开发流程第七章第四节第一小节-客舱舒适性之运动乘坐舒适性

“ 客舱舒适性是当代汽车越来越注重的方面，对于中国市场更是，由于中国市场的驾驶行为和文化导致对汽车舒适性能要求的更高一点（这就是为什么说汽车是文化的产物，当很多客户要求和需求需要进行折中和均衡时候那么人类价值就会体现，从而形成特定文化），接下来这章客舱舒适性会相对更有深度一些，所以我们按照他的客舱舒适性的四个小节分成四部分，希望更短更利于阅读”
7.4
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客舱舒适性
Cabin Comfort
客舱舒适性是指车辆驾驶员和乘客通过所有感官感受到的总体幸福感。它是一种高度个人的和主观的体验，它包括：

  • 客舱运动乘坐舒适性Vertical dynamics一般行业内主要叫Ride Comfort，也有中文翻译它叫冲击平顺性

  • 热舒适性Thermal comfort其实就是Climate Control

  • 声学舒适性Acoustic Comfort 其实就是大家熟知的NVH

  • 感知质量Value Preceived

由于座舱舒适性是驾驶员警觉性的一个启用或限制因素，因此座舱舒适性也是决定车辆主动安全水平的要素之一
7.4.1客舱运动乘坐舒适性 Ride Comfort
7.4.1.1 法规以及客户要求
驾驶者和乘客的乘坐舒适度取决于驾驶过程中在其身体中诱发的频率和振幅（主要是垂直振动）。人体对某些频率的反应非常敏感，接触这些频率会导致各种程度的不适包括晕车。客户对乘坐舒适性的典型期望是：
  • 所有乘员完全没有恼人或恶心的振动现象
  • 适合汽车定位的车身运动（例如运动还是舒适取向）
  • 驾驶员对道路的直接感知（传说中的路感）
  • 实现操控性和灵活性
  • 在所有驾驶条件下安全舒适乘坐
除了通过座椅和地板体验到的垂直车身振动外，其实还包括车辆中横向和纵向振动以及特定零件的震荡现象中，例如方向盘的扭转振动或换档杆的振动。图7.22显示了不同的客户相关振动现象及其各自的加速度和频率区域。
不同市场对乘坐舒适性的要求差别很大。例如，欧洲客户通常在优质道路上以更高的速度行驶较短的距离，因此他们更喜欢紧凑的悬架和衬垫，以便更直接地接触道路。在美国，汽车通常在较长距离内以较低的速度行驶；因此，驾驶员和乘客更重视软悬架，最大化阻尼长度带来较高的舒适度，其实中国和美国类似。
乘坐舒适性牵扯到的车辆垂直方向运动其实有一个车辆物理性的基础-它要时刻保持轮胎与路面的接触而这又是横向和纵向运动学的基础。而且由于乘坐平顺性只会间接影响车辆的安全性或排放，因此没有关于乘坐平顺性的法律法规要求。
7.4.1.2 零部件和系统设计
物体的垂直振动有两个物理来源（沿z轴和绕x轴和y轴）：

  • 根据道路和车轮之间的动态接触，车轮沿z轴的相对运动，通过底盘和弹簧减震器系统在车身中诱发

  • 发动机和传动系的旋转和振动元件的不平衡，通过发动机和传动系支架在车身中诱发。

整车振动系统的总体性能由下列元件的粘弹性特性（刚度和共振频率）决定：

  • 簧上质量（车身和饰件、发动机、传动系等）

  • 簧下质量（车轮、轮胎、悬架、制动器等）

  • 旋转和摆动质量（轴、活塞等）

  • 被动减震元件（衬垫、弹簧减震器系统、橡胶支座、质量减震器、减震器等）

  • 主动控制系统（侧倾稳定、减震器控制系统、可控发动机支座等）

下图7.23展示了整车振动如何受弹性元件系统影响
从振动舒适性角度对整车进行优化的关键概念设计方法是确保特别是车身和底盘部分的共振频率远离激励频率，从而使这些元件都不会发生共振。这里的一个经验法则是保持频率间隔一个因子√2。图7.24说明了这种方法：车轮在崎岖的道路上滚动时会受到激励。当这些振动传递到车身时，车轮和底盘部件根据其特征频率振动。为了避免共振和不受控制的振荡，物体的共振频率必须离激发频率的峰值足够远。因此，驾驶室内的乘客所感知到的振动峰值水平是可以接受的。然而，如果车身的共振频率变低（例如，通过扩大车顶切口或后端开口），则车轮传输的激励频率现在可能与车身下部的共振频率匹配，从而导致车辆后端发出恼人的低频嗡嗡声。
如果无法让激励频率和共振频率之间有足够的距离（例如，当最初未计划的新发动机集成到现有车辆中时），可能的校正措施是增加例如车身的刚度，或通过加固或应用吸收器来移动共振频率。平顺性优化通常与车辆敏捷性目标相冲突。解决此冲突的设计方法包括：

  • 负载均衡，例如通过充气和可放气空气弹簧

  • 可调节减震器系统

  • 主动弹簧或稳定器

7.4.1.3 系统集成和验证
由于材料或几何结构的微小变化都会增加或减少部件的共振频率，因此作为整车特性的乘坐舒适性对其参数的变化非常敏感。对于由车身、发动机/变速箱组合、弹簧减振器系统、座椅甚至轮胎组成的每个配置，整车的性能可能完全不同，因此需要特定的集成。为了满足汽车的乘坐舒适性要求，通常通过指定一个独特的弹簧阻尼系统、添加和调整被动阻尼元件以及调整主动控制系统的控制参数来对汽车进行调节。
虚拟验证：为了在早期评估和优化车辆的乘坐舒适性，可以使用多体系统（MBS）模型模拟整车的动态行为，如图7.25所示。
台架测试：验证和优化乘坐舒适性的下一步是在液压脉冲试验台上评估整车的振动特性，该试验台真实地模拟了在不必离开开发现场的情况下驾驶汽车的激励。在这些测试中，驾驶员和乘客所受到的振动通过振动假人进行测量，这些假人能够通过频率和振幅随时间的变化来监测垂直和水平振动。通过增加和移除重量，振动假人可以代表不同类型的乘员。图7.26显示了MEMOSIK V振动假人[15]。
实际道路驾评：然而，最终的驾驶舒适性验证需要进行道路车辆试验。为了达到高档车所需的高水平的驾驶舒适性，需要对感知现象与影响这些现象的技术参数之间的关系有清晰了解的高技能测试驾驶员。在标准化的测试轨道表面，如坑洞、窦波或鹅卵石（见图7.27）测试，允许再现和系统地消除不必要的振动现象。
本节完
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