Seat backrest vibration improvement of a commercial vehicle
Bir ticari araç koltuğunun sırt titreşimlerinin iyileştirilmesi
- Tez No: 558694
- Danışmanlar: PROF. DR. HALUK EROL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Dinamiği, Titreşimi ve Akustiği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Araç geliştirme prosesi, disiplinlerarası bir çalışma olup çok sayıda araç özelliğinin birarada geliştirilerek ilerlenilmesi gereken bir süreçtir. Araç özellikleri geliştirme faaliyetlerine harcanan efor ve gösterilen özen, araç üreticisinin geliştirme fazı başında ortaya koyduğu hedefleri yakalayabilmesinde ve kritik başarı ölçütlerini sağlayabilmesinde önem arzetmektedir. Tüketicilerin araç alırken etkilendikleri veya dikkat ettikleri satınalma kriterleri fonksiyonel kriterler (performans, güvenilirlik, sağlamlık, regülasyonlara uyumluluk, sürülebilirlik), ekonomik kriterler (yakıt ekonomisi, araç fiyatı, market konumu) ve konfor özellikleri (NVH, sürüş konforu ve yol tutuş, tasarım, işçilik) olarak sınıflandırılabilir. Bu parametrelerin karar vermedeki ağırlıkları kullanıcıdan kullanıcıya görecelilik gösterecektir fakat günümüzdeki rekabet yoğun ve bilginin yaygın olarak erişilebildiği otomotiv sektöründe fonksiyonel ve ekonomik özellikler araç üreticilerinin çoğunluğu tarafından önemli bir seviyede karşılanmaktadır. Fonksiyonel ve ekonomik parametrelerin seçim kriteri olmaktan zorunluluk olmaya doğru yol almasıyla birlikte konfor özellikler araç seçiminde ön plana çıkmaktadır. Konfor özellikleri, araç seçiminde geride kaldıkları durumda bile, satış sonrası ve servis hizmetlerinde müşteri memnuniyeti veya şikayeti kapsamında önemli mâli karşılıklar oluşturmaktadırlar. Duygusal olarak tanımlanabilecek özelliklerin detayına inildiğinde, konfor parametrelerinin başı çektiği ve hızlanma hissi, yol tutuşu, frenleme hissiyatı, sürüş konforu, yol gürültüsü, rüzgar gürültüsü, klima fonksiyonlarının kolaylığı ve NVH performansı, operasyonel ses kalitesi, tıkırtı ve gıcırtılar, motor ve aktarma organları NVH performansı ve akustik kalitesi gibi alt özelliklerin karar verici konum geldikleri görülmektedir. Araç özellikleri çatısı altında verilen alt araç özellikleri, genel hatlarıyla sürücü-araç etkileşimini temsil etmektedirler. Binek araçlar dikkate alındığında, araç ile yolcu etkileşimi ve satınalma kararları genellikle sürücü üzerinden ilerlemektedir. Ancak ticari araçlar söz konusu olduğunda, sürücü kadar yolcular da araçla yoğun bir şekilde etkileşim halindedirler ve yolcuların konforu özellikle müşteri memnuniyeti kaynaklı geri bildirimler ve garanti süreçlerinde etkin rol oynamaktadır. Konfor parametrelerine odaklanıldığında öznel ve etkilenen kişiye son derece bağımlı değişkenler ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, konfor parametrelerini meydana getiren tahrik kaynakları ve bu tahriklerin yayıldıkları ortamlar da konforu etkileyen yan parametrelerdir. NVH, bir araç özellikleri geliştirme dalı, konfor problemlerine kaynak-patika-alıcı modeli üzerinden yaklaşır. Burada kaynak tahriki, patika tahrikin iletildiği ortamı (katı, sıvı veya gaz olabilir) ve alıcı da tahrikten etkilenen kısmı ifade eder. Otomotivde alıcı genellikle sürücü veya yolcuyu temsil eder. Patika, gövde ve şasi üzerinden iletimi (hava doğuşumlu olgularda hava veya sıvılarda patika olabilir) tahrik ise yol tepkisinde motor ve aktarma organlarına kadar geniş yelpazade kaynakları ifade etmektedir. Konfor, subjektif bir olgu olarak tanımlandığından, değerlendirilmesi de öncelikle herbir araç geliştiricisi firmanın kendi iç prosedürlerinde tanımlı subjektif araç değerlendirme yöntemlerine ve hedef belirleme stratejilerine dayanır. Ayrıca, konfor değerlendirilmesi ve metrik hedeflerin belirlenebilmesi için, subjektif puanlamalarla ilişkisi ispatlanacak şekilde birçok objektif metrik geliştirilmiş ve geliştirilmeye devam etmektedir. Bu metriklerden subjektif değerlendirmelerle oldukça yüksek korelasyonda çalışanları olduğu gibi, henüz yeterli olgunluk ya da konsensüse ulaşamamış olanları da bulunmaktadır. Araç özellikleri geliştirme sürecinde, uzman sürüş ekipleri tarafından gerçekleştirilen detaylı subjektif puanlama sürüşlerinin ve bu sürüşler esnasında tespit edilip ilgili ekiplere atanan problemlerin çözümünün büyük önemi bulunmaktadır. NVH ve araç dinamiği kaynaklı olgular, genellikle subjektif sürüşte hissedilen olguların gelişmiş sensör, veri toplama ve analiz sistemleriyle objektif olarak da değerlendirilip korelasyonun incelenmesiyle birlikte değerlendirilirler. Titreşim ve sarsıntı, konfor değerlendirmelerinde en çok öne çıkan olgulardandır. Araç koltuğu ise sürücü veya yolcu ile araç arasında etkileşim halinde bulunan ana komponentlerden biri olup, kaynaktan gelen bozucu etkilerin sürücü/yolcuya akarak konforunu etkilediği önemli bir patikadır. Titreşim ve sarsıntı, bu sebeple araç koltuğu üzerinden hissedilen konfor algısında önemli bir yer tutmaktadır. Koltuktaki titreşim ve sarsıntının değerlendirilebilmesi için birçok farklı yöntem ortaya atılmıştır. Koltuktaki subjektif konfor algısının objektif metriklere dökülebilmesi için literatürde pekçok çalışma gerçekleştirilmiş olmasına rağmen; hâla üzerinde konsensüs sağlanabilmiş bir metrik bulunmamaktadır. Bu çalışmada, bir ticari araca ait arka yolcu koltuklarındaki sarsıntı ve titreşim olgusuna problemin tespitinden metrik uyarlanmasına ve çözüm yöntemleri önerilip uygulanmasına kadar 6 sigma metodolojisi ve istatistik araçları da kullanılarak yaklaşılacaktır. Problemin tanımı ve müşteri sesinin belirlenmesi, subjektif ve objektif değerlendirmelerin planlanmasında 6 sigma yaklaşımı önemli bir metodolojik rehberlik yapacaktır. Araç özellikleri mühendisliği konsepti ve sarsıntıya ait teorik detaylar çalışmada sunulacak olup, konsepti anlayabilmek için literatürden temel matematik modeller de gösterilecektir. Mevcut koltuk titreşim ve sarsıntı değerlendirme metodlarına kısaca göz atılacak, temel bir şekilde yeni bir sarsıntı metriği hakkında bilgi verilecektir. Teori bölümünün tamamlanmasıyla, test pisti ve laboratuar ortamında yapılan deneysel çalışmalar sunulacak, nümerik analizler ile modal test sonuçları ortaya konacaktır. Sistematik ve sağlıklı bir yaklaşıma büyük katkı sağlayan proses haritaları, balık kılçığı diyagramı, akış şemaları oluşturulacaktır. Koltuk titreşimlerinin; olası tüm kullanım senaryoları, yol tipleri ve manevaraları kapsayacak şekilde objektif ve subjektif olarak değerlendirilebileceği bir koltuk sarsıntısı değerlendirme matrisi oluşturulacak ve çalışma boyunca sıklıkla kullanılacaktır. Ayrıca, tek yönlü ANOVA analizi, çoklu değişken tabloları, ana etki tabloları ve müşteri önem reytingi gibi istatistiksel araçlar yardımıyla da problem tespiti ve çözümünde oldukça güvenilir bir yaklaşım izlenecektir. Çözüm önerileri aşamasında, teorik olarak ve metriklerle doğrulanan koltuk sarsıntısını iyileştirme çözümleri sunulacaktır. Bu çözümler üretim ve mühendislik fizibilitesi açısından da değerlendirilecek ve en uygun çözüm araştırılacaktır. Seçilen çözüm prototip seviyesi koltuklara uygulanarak subjektif ve objektif çözüm doğrulaması gerçekleştirilecektir. Bu tez çalışması kapsamında, bir ticari aracın arka koltuklarındaki titreşim ve sarsıntı probleminin hem tanımlanmasında hem de çözüm önerilerinin oluşturulup doğrulanmasında subjektif araç değerlendirme, modal test, objektif ölçümler ve sarsıntı metriğinin uygulanmasını içeren detaylı bir yaklaşım getirilecektir. Kapsayıcı bir ölçüm ve değerlendirme planı ortaya konulacak ve alternatif bir koltuk sarsıntı metriği tanıtılıp fiziksel bir koltuk problemi üzerine çalışılacaktır. Koltuk sarsıntısı için şimdiye kadar geliştirilmiş objektif metrikler henüz tam olarak koltukta oturan kişinin hissettiği subjektif etkiyi yansıtamamaktadır. Bundan sonra yapılacak çalışmalarda, subjektif algıya objektik metriğin uyumlandırılabilmesi üzerinde çalışılmaya devam edilmesi ve konfor algısının metrik olarak ortaya konabilmesine yardımcı olacak bir yöntemin araştırılmasına devam edilmesi faydalı olacaktır. Ayrıca, koltukla etkileşim halinde bulunulan yüzeylerde ölçüm esnasındaki basınç dağılımlarının ortaya çıkarılabilmesinin metrik korelasyonunun iyileştirilmesine katkı sağlayabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Vehicle development is an interdisciplinary process that should take cognizance of several vehicle attributes simultaneously. Precise attribute development is one of the key success tools in the development cycle that affect both the key buy-in decisions and customer satisfaction. End customer buy-in decisions affected by functional parameters (performance, reliability, durability, regulatory aspects, driveability), economic aspects (fuel efficiency, pricing, positioning) and emotional attributes (NVH, ride and handling, ergonomics, styling, craftsmanship). Weighting of the each parameter differs by the end customer preferences and thanks to the today's competitive automotive industry, almost all OEM's met functional and economic parameters in certain level. While functional and economic attributes are met, emotional attributes become more and more critical on the end customer satisfaction and after sales. Emotional attributes mainly targets the comfort parameters like steering feel, customer handling, braking performance, primary and secondary ride, road noise, wind noise, climate control NVH, operational sound quality, squeaks and rattles,powertrain NVH and sound quality etc. Those parameters are aligned as sub-attributes under the main attributes and mainly evaluate the interactions between vehicle and driver or passenger. When passenger car is the subject, the main interaction and buy-in decisions are reflected by the driver outputs. However, in case of the commercially seated vehicle, comfort of the passengers also become important especially for customer satisfaction and warranty aspects. Comfort is a subjective evaluation term and depends much on the receiver response. Also, the source of excitation and path that the excitation transmitted to the receiver are important affecting parameters. A generic NVH methodology to the comfort evaluation approach the issue by source-path-receiver model. In this model, source represents the excitation, path represents the transmitting media and receiver represents the affected side. Receiver is generally human as passenger or driver in automotive NVH. Issue may spread on body or chassis path and excitation sources differs from road events to the powertrain itself. As the comfort defined as subjective term, the evaluation of comfort is based on the subjective evaluations identified in corporate driving cycles and attribute evaluation strategy. Also, there are many objective metrics that is defined and measured to support comfort evaluation and target setting. Within automotive attribute development cycle, subjective vehicle evaluations conducted by experienced drive teams and possible customer concerns revealed and cascaded. Subjectively highlighted issues related with NVH and vehicle dynamics are generally objectively measured by extensive data acquisition systems and post processed in order to quantify and correlate with the subjective perceptions. Vibration and shake are one of the main interests in comfort problems that highlighted in subjective drives from different locations of the vehicle. Seats are one of these locations and the main component between the passenger and vehicle that affect the passenger comfort perception by transmitting the disturbances from the source to the passenger. Excitations generated from powertrain, road or another source finally follows the seats as a path and disturbs the passenger as receiver. There are different approaches for measurement and evaluation of seat vibration and shake. Even many researches conducted and models developed on seat vibration and shake in order to objectify the issue and correlate with subjective perception; there is still no consensus on a metric and seat shake is a conflicted item to evaluate and quantify. Seat vibration and shake problem on the rear seats of a commercial vehicle is the scope of this thesis work. Shake phenomena will be investigated from the issue identification to the metric application and improvement proposals will be introduced for a medium commercial vehicle rear seats. Problem definiton and voice of the customer will be revealed by the help of 6-sigma approach. Attribute engineering concept and theory of shake will be presented accordingly. An extensive test plan for the evaluation concept will be created. Statistical methods will be used extensively in order to precisely determine the root cause. Basic mathematical models taken from the literature will help to understand the concept of the study. Meanwhile, current seat vibration evaluation methods will be introduced shortly and shake metric development will be explained with basic model results. Following the theory completion, objective and subjective evaluations conducted in proving ground and laboratory, numerical data analysis with modal testing studies will take place. In order to conduct systematic and robust evaluation; process map, development flowchart and fishbone diagram will be created for the study. Seat shake evaluation matrix that covers the all customer usage scenarios will be prepared and succesfully implemented during vehicle evaluations. Also statistical correlation tools like one way ANOVA, multi-vari chart and main effect plots for data characterization and gauge R-R for measurement repeatability and reproducibility will be comprehensively used within the study. Theoretically validated improvement proposals that decrease the shake levels will be introduced and evaluated in terms of engineering feasibility. Optimal solution selection will be supported by customer importance rating and selected solution will be implemented on prototype level seats. Vehicle level objective and subjective validations will be conducted for the proposed solution. This thesis work concentrate on the specific seat shake and vibration problem by using the subjective vehicle evaluation, modal testing, objective measurements and shake metric evaluation tools together on both problem definition and solution proposals.
Benzer Tezler
- Vibration exposure of front seat car passengers
Ön yolcu koltuğundaki yolcularda titreşime maruz kalım
TUĞRA EROL
Yüksek Lisans
İngilizce
2004
Mühendislik BilimleriOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN IŞIK TARMAN
- Araç yolcu koltuğunun sonlu eleman modeliyle titreşim analizi
Vibration analysis of the vehicle seat with a finite element model
DUYGU AKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN GÖKDAĞ
- Yolcu koltuklarında sırt yapısının yapısal optimizasyonu
Structural optimizastion of backrest frame in passenger seat
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KENAN TÜFEKCİ
- Uçak koltuğu kompozit sırtlık sisteminin modellenmesi ve sonlu elemanlar analizi
Modeling and finite element analysis of aircraft seat composite backrest system
GÜNEY GÖRGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
DR. MURAT BÜYÜK
- Eklemeli imalat ve plastik enjeksiyon ile üretilmiş bir otobüs yolcu koltuğu arka tutamağının karşılaştırmalı yorulma testi analizi
Comparative fatigue test analysis of coach passenger seat rear handles produced by additive manufacturing and plastic injection molding
SABRİ GÖÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiBursa Uludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DURMUŞ