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汽车座椅舒适性(汽车平顺性)评价方法简介
浏览次数:52发布日期:2022-06-17
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引言



随着汽车技术的不断进步,道路交通条件的日益改善,汽车运行速度的不断提高,人们对汽车性能的要求也越发提高。除了传统的动力性、经济性、安全性等方面以外,汽车在行驶时的舒适性也受到了更多的关注。

舒适性(Comfortability)指人们驾乘汽车的一种主观感受,为乘员提供舒适、愉快的乘坐环境、和轻松便利的操作条件。例如豪华车型上才配有的主动控制悬架系统能使汽车乘坐舒适性和操作安全性同时得到改善(如图1)。


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图1 特斯拉Model S的自适应悬架(图片来自网络)


影响汽车乘坐舒适性的因素有很多,包括汽车的平顺性、车内噪声、空气调节性能、乘坐环境及驾驶操作性能等。


汽车平顺性(Ride comfort)是现代高速度、高舒适性车辆的一项主要性能指标,驾、乘人员的舒适与否,乃至影响因疲劳驾驶而产生的安全问题。因此如何评价汽车的平顺性,成为一项很重要的工作。



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什么是汽车平顺性?


汽车平顺性,是指汽车在一般行驶速度范围内行驶时,避免因汽车在行驶过程中所产生的振动和冲击,使人感到不舒服、疲劳,甚至损害健康,或者使货物损坏的性能。平顺性是评价汽车乘坐舒适性的主要内容之一。


汽车行驶时,由于路面不平而激起汽车的振动。振动影响人的舒适、工作效率和身体健康,并影响所运货物的完好;振动还在汽车上产生动载荷,加速度零件磨损,从而导致疲劳失效。因此减少汽车振动是汽车平顺性研究的主要问题。


研究平顺性主要目的就是控制汽车振动系统的动态特性,在特定工况下的“输入",让振动的“输出"不超过给定的界限即可:


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图2 汽车振动系统的动态特性研究



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如何评价汽车的平顺性?


  • 评价标准的由来


自从1974年国际标准化组织正式公布国际标准ISO2631《关于人体承受全身振动的评价指南》以来,许多国家汽车行业参照这个标准来zhiding汽车平顺性的评价方法。在实际各种不同的振动环境中应用ISO2631进行评价,发现它的适用范围存在一定局限性,随着有关振动对人体影响研究工作的深入,该标准也一直在进行补充和修订。


其中的总体乘坐值法标准中规定了图3所示的人体坐姿受振模型,需考虑座椅支撑面、座椅靠背处、支撑脚处的线振动和角振动共计3个输入点12个轴向的振动。


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图3 人体振动受振模型


在综合了大量关于人体振动研究成果的基础上,国际标准化组织于1997年公布了ISO2631-1:1997《机械振动与冲击人体暴露于整体振动的评价第1部分:一般要求》。实践证明,它能更高的符合实际,所以我国的GB/T 4970-2009标准就是据此参照进行修订。此外工程机械座椅舒适性标准GB/T8419-2007(ISO7096)等也是来源于标准ISO2631。(推荐阅读:工程机械座椅舒适性标准ISO 7096更新啦,快来看看吧;农业轮式拖拉机 驾驶员座椅 振动舒适性的评估;工业车辆  驾驶员座椅 乘坐舒适性试验室评估)

 

  • 评价的方式和方法


汽车平顺性的主要内容就是汽车振动系统的动态特性,而汽车的振动极其复杂,小编仅从实用的角度出发,聊一聊平顺性的评价方法。


汽车平顺性评价方法大致可分为主观评价和客观评价法,而且都是基于人体对于汽车振动的反应做出的评价。


a) 主观评价法:依靠评价人员乘坐的主观感觉进行评价,主要考虑人的因素。由有经验的驾驶员和乘客组成的专门小组,按预定方式驾驶或乘坐一组车辆来主观评价行驶平顺性的水平或特征;然后完成相应的主观评价表,最后综合确定车辆的乘坐舒适性。


由于主观评价方法上有很多因素影响,譬如经验、对振动感觉多样化、采样偏差等人为因素,得到的数据存在差异;因此仅仅能作为描述性的语言来表示,不容易对平顺性评价进行量化。


b) 客观评价法:是借助于仪器设备分析系统来完成试验数据的采集、记录和处理,通过得到相关的分析值与对应的国标相比较,作出客观评价,得到依据标准的量化结果。


目前,依照国标GB/T 4970-2009汽车平顺性试验方法,规定了汽车在脉冲输入行驶和随机输入行驶工况下的平顺性试验标准,该标准适用的频率范围是0.5~80 Hz:


☆ 脉冲输入行驶的评价方法


当振动波形峰值系数<9时,使用基本评价方法,即使用加速度响应与车速的关系特性来评价;当峰值系数>9时,使用辅助评价方法,即使用振动剂量值(Vibration Dose Value,VDV)评价。


峰值系数是加权加速度时间历程的峰值与加权加速度均方根的比值。振动剂量值评价主要针对瞬态振动或间歇性瞬态振动,适用于越野路况下的平顺性评价,这种方法对振动峰值的变化比普通的均方根评价方法更为敏感。


☆ 随机输入行驶的评价方法


根据需要,随机输入行驶的平顺性可用常用车速的评价指标,用综合总加权加速度均方根值来表示。下表表示总加权加速度均方根值与人的主观感受之间的关系:



表1 总加权加速度均方根值与人的主观感受的关系


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汽车行驶平顺性的评价方法,通常是根据人体对振动的生理反应及对保持货物完整性的影响来制订的,并用振动的物理量,如频率、振幅、加速度、加速度变化率等作为行驶平顺性的评价指标。


目前,常用汽车车身振动的固有频率和振动加速度评价汽车的行驶平顺性。试验表明,为了保持汽车具有良好的行驶平顺性,车身振动的固有频率应为人体所习惯的步行时,身体上下运动的频率;约为60~85次/分(1Hz~1.6Hz),振动加速度极限值为0.2~0.3g。为了保证所运输货物的完整性,车身振动加速度也不宜过大。如果车身加速度达到1g,未经固定的货物就有可能离开车厢底板。所以,车身加速度的极限值应低于0.6~0.7g。



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平顺性计算应用举例


依照国标GB/T 4970-2009汽车平顺性试验方法,朗德公司自主研发的ATOM软件搭载了汽车平顺性计算方法,支持汽车在脉冲输入行驶和随机输入行驶工况下进行平顺性试验分析(如图4):


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图4 参照国标GBT 4970-2009


例如,某车行驶速度在40kph、随机输入行驶工况下,使用平顺性试验专用的座垫式加速度传感器(图5)分别布置在主驾座椅椅垫上方、座椅靠背处以及脚部地板3个位置(图6)


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图5 PCB座垫式传感器

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图6 传感器布置测点


利用ATOM测试系统直接获取时域数据,依据标准得到计算结果(图7),包括总加权加速度均方根值(图8):


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图7 随机输入行驶测试


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图8 总加权均方根值结果


ATOM不仅能够对平顺性试验数据按照国家标准进行处理,直接得到计算结果,而且输出试验报告方便,极大提高了平顺性试验的效率。



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小结


汽车平顺性是影响汽车舒适性的重要因素之一,而舒适性又是与使用者联系最为密切的性能,良好的汽车舒适性能保证驾驶者的平稳情绪、快速的反应速度,进而保证行车的安全;同时,也会有利于汽车的使用年限。


对于汽车厂商,无论是原有车型的改进还是新车型的研发,都应充分重视汽车的平顺性等影响舒适性的因素。这不仅能提升驾、乘人员的用车体验,还能提高自身产品的竞争力及品牌形象!

本文转载自朗德科技,版权归原作者所有

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