Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden und Instrumente zu entwickeln, mit denen objektive, reproduzierbare Aussagen über den Schwingungskomfort eines Sitzes oder Fahrzeugs anhand messtechnisch erfassbarer Parameter ermittelt werden können. Vor diesem Hintergrund befasste sich ein Gemeinschaftsprojekt mehrerer deutscher Automobilhersteller, Zulieferer sowie zwei Universitätsinstituten damit, in Analogie zu den bekannten Crash-Dummies, einen Dummy zur Schwingungskomfortbewertung zu entwickeln. Inhalt dieser Arbeit ist die Ermittlung der notwendigen Freiheitsgrade und Beschleunigungsmesspunkte eines solchen Schwingungsdummys sowie die Ermittlung von Objektivierungsansätzen für das menschliche Komfortempfinden hinsichtlich stochastischer automobiltypischer Schwingungen auf Basis von Regressionsmodellen. Darüber hinaus wurde ein Simulationsmodell erstellt, mit dem in der konzeptionellen Sitzauslegungsphase auf einfache und schnelle Weise eine Prädiktion des Schwingungskomforts ermöglicht wird. Eine anschließende Parameteroptimierung zeigt die Anwendungmöglichkeiten des Modells zur Komfortoptimierung des Sitzpolsters. Zur Analyse des menschlichen Schwingungsempfindens wurden zunächst umfangreiche Fahrversuche mit mehreren Personenkraftwagen und Nutzfahrzeugen durchgeführt. Für weitergehende Untersuchungen wurde ein servohydraulischer Schwingungsprüfstand mit vier Freiheitsgraden entwickelt, der durch einen geeigneten mechanischen Aufbau sowie einem iterativen Abstimmungsalgorithmus in der Lage ist, im Fahrzeug aufgenommene Sitzschienenbeschleunigungen bis 30Hz nachzubilden. Ein Vergleich der Subjektivbewertungen aus dem Fahrversuch mit den entsprechend nachgebildeten Prüfstandsanregungen hat eine hohe Übereinstimmung ergeben. Ebenso erfolgte eine körperregionenbezogene Schwingungsbewertung. Als objektive Kennparameter zur Schwingungscharakterisierung kamen für eine spätere Korrelations- und Regressionsanalyse Teileffektivwerte über verschiedene Frequenzbereiche zur Anwendung. Diese wurden mittels einer Korrelationsanalyse hinsichtlich ihrer Abhängigkeit untereinander als auch mit den Subjektivnoten analysiert. Nachdem durch die vorangegangenen Versuche validierte, objektive Bewertungskriterien für den Schwingungskomfort vorliegen, können mittels eines geeigneten Simulationsmodells für Sitz und Insasse die dynamischen Sitzparameter in der Auslegungsphase auf die zu erwartenden Sitzschienenbeschleunigungen angepasst werden. Es wurde daher ein phänomenologisches Sitz-Mensch-Modell zur Nachbildung der Vertikalschwingungen an der Sitzfläche von PU-Schaumpolstern entwickelt. Mit einer Optimierung der Schaumparameter im Hinblick auf den besten Schwingungskomfort konnte ausgehend von einem serienmäßig verbauten Sitzpolster, je nach Komfortkriterium, eine Verbesserung von 18 bis 22% erzielt werden.
Objektivierung des dynamischen Sitzkomforts
2006
168 Seiten, Bilder, Tabellen, 77 Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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