Optimierung des dynamischen Sitzkomforts: Bestmögliches Zusammenspiel zwischen Frequenzbereichen, Resonanz und Isolation

Um Störungen des Insassen durch Vibrationen bereits in der virtuellen Entwicklungsphase zu vermeiden, ist es wichtig, frühzeitig das Zusammenspiel von Sitz und Fahrzeug hinsichtlich Schwingungsübertragung und Resonanzen zu optimieren. CASIMIR/Automotive bietet die Möglichkeit, den Sitz selbst durch die Sitzübertragungsfunktion zu bewerten und gleichzeitig das Zusammenspiel von Sitz und Mensch mit dem Fahrzeug durch die Integration in die Mehrkörpersimulation des Fahrzeugs zu optimieren.

Frequenzbereiche und ihre Bedeutung für den Komfort

Bei der Betrachtung des dynamischen Sitzkomforts ist es entscheidend, den relevanten Frequenzbereich in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrsituation zu definieren.

Für den typischen Ride-Komfort, also das Zusammenspiel von Fahrwerk und Karosserie mit dem Sitz, ist in der Regel der Frequenzbereich bis zur ersten vertikalen Resonanz des Menschen auf dem Sitz von Bedeutung, was meist zwischen 3 und 5 Hz liegt.

Der Schwingungskomfort des Sitzes beginnt hingegen typischerweise bei etwa 6 Hz und reicht bis etwa 30 Hz. Schwingungen im höheren Frequenzbereich werden vom Sitz nur noch schwach auf den Menschen übertragen und sind aufgrund ihrer geringen Wegamplitude nur schwer wahrnehmbar.

Das Ziel jeder dynamischen Sitzoptimierung besteht darin, einen optimalen Kompromiss zwischen minimaler Resonanzüberhöhung und guter Isolation bei höheren Frequenzen zu finden, wobei die Gewichtung je nach Fahrzeugtyp und Hersteller variieren kann.

Grundvoraussetzung

Für eine valide Simulation des dynamischen Sitzkomforts muss das FE-Modell der Sitzstruktur durch eine Modalanalyse dynamisch validiert werden. Oft sind solche Modelle bereits aus NVH-Analysen verfügbar. Zusätzlich müssen die Materialgesetze der Schäume um dynamische Materialparameter ergänzt werden. Der CASIMIR-Materialmanager unterstützt dabei, indem er die Materialidentifikation übernimmt und die vollständige Materialkarte erstellt.

Bewertung

Die Bewertung des Schwingungskomforts erfolgt typischerweise anhand der Sitzübertragungsfunktion. Mit CASIMIR/Automotive kann diese Funktion direkt ermittelt werden. Ziel ist es, einen optimalen Kompromiss zwischen Resonanzüberhöhung und guter Isolation zu erreichen, ohne dass lokale Resonanzen in der Sitzstruktur auftreten.

Analyse in Fahrsituationen: Ride-Komfort

Zur Analyse des Ride-Komforts wird das Zusammenspiel von Mensch, Sitz und Fahrzeug in verschiedenen Fahrsituationen untersucht. Dazu wird das Menschmodell als flexibler Körper in ein Mehrkörpersimulationsmodell (MKS) des Fahrzeugs (z.B. Adams / Simpack) integriert. Diese Integration ermöglicht eine realistische Interaktion zwischen Fahrzeug, Sitz und Mensch, die sich deutlich von der typischerweise verwendeten Anbindung einzelner Massen unterscheidet. Zudem können Messpunkte am Menschmodell ausgewertet werden.