CN102077070A - 预测在不平坦地面上行驶的车辆的噪音/舒适性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种预测具有车身外壳和通过至少一个附接点连接到车身外壳上的地面联接系统的车辆的车厢中的噪音/舒适性能的方法，所述车辆以给定的速度在具有很粗糙的滚动表面的滚动装置上滚动，其中该方法包括：确定车身外壳的总传递函数；确定车身外壳的导纳；确定地面联接系统的阻抗；确定当在所述很粗糙的地面上滚动时地面联接系统的锁止力；以及将车身外壳的总传递函数、车身外壳的总导纳、地面联接系统的阻抗和地面联接系统的锁止力结合在一起，以实现所述车厢内部的噪音/舒适性能(P)的预测。

Description

预测在不平坦地面上行驶的车辆的噪音/舒适性能的方法

技术领域

本发明涉及一种预测在呈现出一个或多个给定粒度测定不均匀性的地面上滚动的车辆内部的声音和振动水平的方法。

背景技术

当车辆在一个或多个障碍物(例如，检修孔盖、沥青接缝、不同接头、砾石等)上滚动时，车辆的司机和乘客所感受的不舒适性存在于两个不同方面。第一方面具有振动特性并且通过车辆的底板、座位和方向盘的振动表现。第二方面具有声音特性并且通过由车辆的各部分的振动在车辆内部产生的噪音表现。车辆乘客所感受的不舒适程度特别是取决于车身外壳(车架)、悬挂(或悬置)系统、滚动速度和车道上的障碍物的种类。

本领域技术人员所知的几种方法着眼于评价用于给定车辆的新悬挂系统的噪音/舒适性能并且允许优化悬挂系统。所述优化在于获得赋予基本上改善的噪音/舒适程度的悬挂系统的特性。

例如，着眼于评价和优化装备有新悬挂系统的车辆的噪音/舒适性能，本领域技术人员可以实施一种实验方法，其执行在可能在车辆中显示出振动的不舒适和/或声音特性的一部分道路或者轨道上滚动的车辆的车厢中的噪音和振动的测量，该部分道路或者轨道包括一个或多个不平坦表面。然而，该方法要求用于评价各种悬挂系统的车辆的可用性；此外，其仅可以在良好的气象条件下行驶，从而有时导致非常长的车辆制动时间，并且因此在悬挂系统的微调阶段成本超支，因为经常必须进行许多重复。其对于操作者来说也过长和令人厌烦，并且易于导致大的测量分散。

根据一替代方案，文件EP 0 886 130 B1描述了一种预测装备有轮胎并且在呈现出许多凹凸不平部的不平坦地面上滚动的车辆的车厢(驾驶室)中的噪音水平的方法。根据该方法，当静止时通过将沿预定方向指向的载荷(以碰撞的形式)直接施加到车辆的各个轮轴(轮子中心处)上来确定装备有轮胎的车辆的总传递函数。在车辆内部对每次碰撞进行记录并且对于各个前后位置和车辆的各侧面连续地重复该操作。在另一个步骤中，同一轮胎在飞轮上滚动，所述飞轮在其滚动表面上设有许多凹凸不平部的模拟不平坦地面。在该测试中，轮胎安装有固定轴，并且记录车轮中心处所产生的锁定负载。为了完成，所述测得的锁定负载被应用作为模型的输入量，其包括如以上内容所确定的车辆传递函数，以便获得车辆内部所产生的噪音水平。然而，该方法存在一些限制。特别是，对于轮胎和车轮组件的任何变化，必须重复车辆的总传递函数的确定。

此外，车辆传递函数以静止时执行的试验为基础建立，未考虑轮胎的机械特性，而按一般规律，当滚动时，基本上不同于静止时的同一特性。特别是，已知的是，当静止时在轮胎的动态应力下的垂直刚性大于在滚动轮胎的动态应力下的同一垂直刚性。

根据另一备选方案，文件EP 1 200 808 B1描述了一种预测由车身外壳构成的车辆的噪音/舒适性能的方法，所述车身外壳设有悬挂系统并且在呈现出许多凹凸不平部的不平坦地面上滚动。这里进行两个步骤。首先，当悬挂系统处于在呈现出一个或多个不平坦处的地面上滚动的状态时在车辆的车厢内部执行声音和振动测量。第二个实验在于在附接点的高度处将悬挂系统置于刚性机架上。悬挂系统处于类似于步骤No.1的滚动状态(负载、压力、速度)。刚性机架设有用于测量在悬挂系统的每个附接点的高度处的锁定负载的系统。在该实验的过程中，记录在悬挂系统的每个附接点处的作用力和力矩的信号。车辆传递函数通过车辆内部的声音和振动水平与悬挂系统的锁定负载水平的比值确定。对于设有标准悬挂系统的同一车身外壳，有可能预测当标准悬挂系统在呈现出一个或多个凹凸不平部的不平坦地面上滚动时的车辆内部的声音和振动水平。通过在所述附接点的高度处将标准悬挂系统放置在刚性机架上，标准悬挂系统在与试验车辆一致的不平坦地面上滚动。测量附接点的高度处的锁定负载。通过以标准悬挂系统的所述锁定负载乘以车辆传递函数，评估出安装有在不平坦地面上滚动的标准悬挂系统的车身外壳的声音和振动水平。所述方法还包括如下限制，对于不同结构的悬挂系统，例如在相同尺寸的轮胎结构的水平下，其可能提供由以利用设有所述各种悬挂系统并且在不平坦地面上滚动的相同车辆执行的试验为基础所获得的不同噪音水平。

特别是，对于参考悬挂系统，确定车辆传递函数。该参考悬挂系统具有影响车辆传递函数的自身的机械性能。标准悬挂系统具有可能按不同方式影响车辆传递函数的自身的机械性能。

最后，文件WO 2005/071385 A1描述了一种用于确定在简化为其简单的轮胎与车轮组件的悬挂系统和车身外壳之间的车轮中心处的工作负载的方法。所述工作负载确定新的车辆传递函数，所述新的车辆传递函数能够预测安装有在呈现出许多凹凸不平部的不平坦地面上滚动的该轮胎和车轮组件的车辆的噪音/舒适性能。

在第一步中，在安装有呈现出许多凹凸不平部的不平坦地面的滚物道(滚路)上执行轮胎和车轮组件的锁定负载的测量。该滚物道安装有在对应于车辆参考坐标系的三个正交方向上测量车轮中心处的锁定负载的测力毂。当轮胎和车轮组件在不平坦地面上滚动时，由该滚动所产生的锁定负载借助于测力毂记录。

此后，确定悬挂系统的函数模型，其以未悬挂的质量以及在车辆参考坐标系的三个方向上的刚度和阻尼为特征。

通常，在车辆参考坐标系的方向上限定出该函数模型，并且忽略正交方向之间的耦合。此外，仅考虑在正交方向上的作用力。通过车辆的测量结果执行该函数模型的参数的识别。通过将悬挂系统的该函数模型结合到轮胎的模型中，确定出用于在车轮中心处的锁定负载和工作负载之间进行切换的切换矩阵(Hp)。通过将切换矩阵(Hp)乘以步骤1中的锁定负载获得轮胎和车轮组件的车轮中心处的工作负载的估定。

在步骤3中，当轮胎和车轮组件处于呈现出许多障碍物的地面上滚动的状态时，在车辆的车厢内部执行声音和振动的测量。

在步骤4中，通过车辆内部的声音与振动水平和轮胎与车轮组件的工作负载水平的比值确定新的车辆传递函数。

对于装备有标准轮胎和车轮组件的相同车身外壳，有可能预测当安装有该标准轮胎和车轮组件的车辆在具有若干凹凸不平部的不平坦地面上滚动时的车辆内部的声音和振动水平。通过将标准轮胎和车轮组件置于车轮中心的高度处的刚性机架上，轮胎和车轮组件在与车上实验一致的不平坦地面上滚动。测量车轮中心的高度处的锁定负载。通过将切换矩阵(Hp)乘以锁定负载，评估出车轮中心处的轮胎和车轮组件的工作负载。通过将车辆传递函数乘以标准轮胎和车轮组件的所述工作负载，评估出在不平坦地面上滚动的车辆的声音和振动水平。

悬挂系统的函数模型的确定是该方法的一种限制。该函数模型未假定正交方向之间的任何耦合，并且参数的识别不容易。此后，该方法仅考虑了车辆参考坐标系的三个正交方向上的作用力；意识到，力矩也需要考虑。

定义

在下文中，适用以下定义：

-“噪音/舒适性能”是振动声音水平，也就是说，在设有至少一个确定尺寸的障碍物的车行道(或者在试验装置)上滚动的车辆内部可测量的声音和/或振动水平；

-“悬挂系统”是确保车辆与车行道之间的一个或多个接触面和车辆的一个或多个点之间的联结的车辆的一组元件；在所有情况下，悬挂系统至少包括轮胎和车轮组件；

-“轮胎和车轮组件”是由轮胎和其安装车轮构成的组件；

-“车身外壳”是与悬挂系统互补的车辆的元件组；

-“附接点”是将悬挂系统连接到车身外壳上的点；

-“车辆参考坐标系”是右手正交参考坐标系，其中X方向对应于从后向前指向的车辆的纵向，Z轴与地面正交向上指向，并且Y方向垂直于其他两个方向，以形成右手坐标系；

-“车辆的总传递函数”是包括两部分的函数，第一部分涉及车辆的车厢中的噪音，第二部分涉及在同一车厢中的某些预定点处激励悬挂系统附接到车辆的车身外壳上的点的振动；

-“车身外壳的总传递函数”是包括两部分的函数，第一部分涉及车辆的车厢中的噪音，第二部分涉及在同一车厢中的某些预定点处激励悬挂系统附接到车辆的车身外壳上的点的振动；

-“车身外壳的附接点处的导纳”是涉及车身外壳的附接点“k”对车身外壳上的附接点“k”处的预定单位外部激励的振动水平的函数；其至多(或大多)为将平移加速度和转动加速度与车身外壳的附接点的高度(或水平)处的负载和力矩联系或耦合的6k*6k矩阵；该矩阵在车辆的参考坐标系中表达(或表述)；

-“悬挂系统的附接点处的阻抗”是将悬挂系统的附接点“k”处的负载和力矩的水平与附接点“k”的预定单位的振动激励联系或耦合的函数；其至多(或大多)为将作用力和力矩与悬挂系统的附接点的高度处的平移加速度和转动加速度联系或耦合的6k*6k矩阵；该矩阵在车辆的参考坐标系中表达；

-“附接点处的锁定负载”是当悬挂系统经受与在呈现出至少一个确定尺寸的障碍物的地面上滚动相关的外部负载时在车辆的附接点处由该附接点在平移和转动中的零位移产生的作用力和力矩；这些负载在车辆的参考坐标系中表达；以及

-“附接点处的工作负载”是当悬挂系统经受与在呈现出至少一个确定尺寸的障碍物的地面上滚动相关的外部负载时在车辆的附接点处由车辆的运行条件下该附接点在平移和转动中的位移产生的作用力和力矩；这些负载在车辆的参考坐标系中表达。

发明内容

本发明的主题是一种预测装备有悬挂系统的车辆的噪音/舒适性能的方法，所述悬挂系统未呈现出前面已经描述的方法的缺点。

为此目的，提出了一种预测与具有车身外壳和通过至少一个附接点与车身外壳连接的悬挂系统的车辆的车厢中的声音/振动水平相对应的噪音/舒适性能的方法，该车辆以给定速度V在滚动装置上滚动，该滚动装置在其滚动表面上包括至少一个预定尺寸的凹凸不平部，该方法在于：

-确定从附接点到车厢表现(或表述)的车身外壳的总传递函数(T_车身外壳)；

-确定在悬挂系统到车身外壳的附接点处的车身外壳的导纳(Y_车身外壳)；

-确定到车身外壳的附接点处表现的悬挂系统的阻抗(Z_S)；

-确定当滚动时在附接点处的悬挂系统的锁定负载

以及

-将车身外壳的总传递函数、车身外壳的总导纳、连接系统的总阻抗和悬挂系统的锁定负载结合在一起。

该方法的优势在于将车辆分成两个不同的部件，即相互独立地研究的车身外壳和悬挂系统。因此，为了预测装备有适宜的悬挂系统的车辆的噪音/舒适性能，仅需一次获得车身外壳的特性。

当静止时，可以确定车身外壳的总传递函数(T_车身外壳)和车身外壳的导纳(Y_车身外壳)。

有利地，为了确定车身外壳的总传递函数，当静止时，根据以下步骤对车身外壳进行测量：

-能够记录车厢中的预先确定的m个点处的噪音和振动的装置被置于车辆内部；

-按模拟或类似于其在装备有悬挂系统的车辆上的位置的方式相对于车身外壳定位悬挂系统的附接点；在车身外壳的高度处的附接点可自由移动和转动，并且借助于柔韧的弹性连接件被悬挂；

-通过激励系统在预定方向上在悬挂系统的附接点处施加对应于车辆参考坐标系方向的正则激励的激励；

-对于每个激励，同时记录车辆的车厢中的噪音及振动和激励信号在附接点处的激励水平；

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域；以及

-通过将车身外壳的不同点处的m个噪音和振动信号提交给车辆的右手正交参考坐标系中的平移或转动单位激励，获得车身外壳的总传递函数。

有利地，当所述附接点是不可接近的时，激励被施加在相对于附接点精确确定的几何点处。在该情况下，几何变换可能基于激励点处的负载重新计算附接点处的负载。

有利地，用于激励附接点的系统可包括振动锅。

优选地，为了确定悬挂系统到车身外壳的附接点处的车身外壳的导纳，当静止时，根据以下步骤对车身外壳进行测量：

-按模拟其在装备有悬挂系统的车辆上的位置的方式相对于车身外壳定位悬挂系统的附接点；在车身外壳的高度处的附接点可自由移动和转动，并且借助于柔韧的弹性连接件被悬挂；

-所述附接点设有例如加速度计的振动传感器，使得能够测量车身外壳的附接点的平移和转动的振动水平；

-借助于激励系统在预定方向上将对应于车辆参考坐标系方向上的正则激励的激励施加到附接点处；

-对于每个激励，记录激励信号在被激励的附接点处的水平和附接点的振动响应；

-借助于计算机软件将瞬时数据(或时空数据)组转换为频域；以及

-通过获得附接点的车辆参考坐标系的各个方向上的振动响应和在被激励的附接点的高度处的激励信号之间的比值确定车身外壳在附接点的高度处的导纳。

有利地，记录被激励的附接点的平移和转动振动响应。

有利地，当所述附接点是不可接近的时，装配例如加速度计的振动传感器并且激励被施加在相对于附接点精确确定的几何点处。在该情况下，几何变换使得能够重新计算附接点的振动水平。

为了确定车身外壳的附接点处表现的悬挂系统的阻抗，可以根据以下步骤在悬挂系统上进行测量：

-将悬挂系统在设有光滑包层的装置上装配就位；

-悬挂系统通过例如弹性楔的连接件以机械方式在附接点的高度处连接到台架上，所述弹性楔相对于悬挂系统的刚性是柔性的，并且由此使得附接点在给定的平移或转动方向上可自由运动；台架设有用于测量悬挂系统的附接点的位移(平移和转动)和负载(力和力矩)的装置；

-借助于激励系统将激励施加到附接点处，所述激励系统适于将附接点的运动强加在先前无运动的方向上；

-对于附接点处的每个激励并对于附接点的自由度组执行被激励的附接点的位移矢量的测量和悬挂系统的附接点处的合成负载(力和力矩)的矢量的测量；

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域；以及

-对于附接点的至多6个自由度，通过获取附接点的力及力矩的信号和附接点的振动水平之间的比值确定悬挂系统的阻抗。

有利地，在施加激励之前，在与车辆类似的滚动状态下将悬挂系统在设有光滑包层的装置上安装就位。

有利地，在不激励附接点的其他自由度的情况下，激励系统适于将附接点的运动强加在先前无运动的方向上。

优选地，测量附接点的平移位移和转动位移，并且激励系统包括振动锅。

为了启用附接点的平移自由度，激励系统可以在希望激励的方向上包括定位在附接点的高度处的至少一个振动锅。

有利地，如果附接点是不可接近的，则通过适宜的安装以相对于附接点对称的方式定位振动锅，并且这些振动锅被同相激励。

为了启用附接点的转动自由度，可以通过适宜的安装以相对于附接点对称的方式定位至少两个振动锅，并且反相激励所述至少两个振动锅。

为了确定在附接点的高度处的悬挂系统的锁定负载，可以根据以下步骤在悬挂系统上进行测量：

-将悬挂系统在滚动装置上安装就位，所述滚动装置在其滚动表面上包括至少一个与车上实验(或上车实验)相似的预定尺寸的凹凸不平部；

-在附接点的高度处将悬挂系统刚性地固定在台架上，所述台架设有用于测量附接点处的负载(力和力矩)的装置；

-在与车辆的滚动状态相同的滚动状态下将悬挂系统压在滚动装置上；

-在滚动的同时，记录附接点处的负载(力和力矩)的信号；以及

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域。

最后，执行以下操作，以评估装备有悬挂系统的车辆的噪音/舒适性能：

其中：

-P是车厢中的车辆的振动声音性能；其为m，1维矩阵；m是车厢中的测量点的数量；

-T_车身外壳是车身外壳的总传递函数；其为m，n维矩阵；

-I是n，n维单位矩阵；n是所述附接点的激励的预定方向的数量；

-Y_车身外壳是车身外壳的导纳；n维方阵；

-Z_S是悬挂系统的阻抗；n维方阵；以及

-对应于悬挂系统的锁定负载；n，1维矩阵。

车辆的噪音/舒适性能呈m*1维矩阵的形式，其中各行是在频域内的车辆的车厢的点m处的振动或声响应。

本发明的主题还涉及一种预测由车身外壳和通过至少一个附接点连接到车身外壳上的悬挂系统构成的车辆的附接点处的工作负载的方法，车辆在滚动装置上以给定的速度V滚动，所述滚动装置在其滚动表面上包括至少一个预定尺寸的凹凸不平部，该方法在于：

-确定在悬挂系统到车身外壳的附接点处表现的车身外壳的导纳(Y_车身外壳)；

-确定所述附接点处表现的悬挂系统的阻抗(Z_S)；

-确定当滚动时在附接点处的悬挂系统的锁定负载

以及

-将车身外壳的总导纳、悬挂系统的总阻抗和悬挂系统的锁定负载结合在一起。

该方法对应于执行以下操作：

其中，对于所研究的各频率：

-

对应于车辆的附接点处的工作负载；其为n，1维矩阵；n是车辆的所述附接点的激励的预定方向的数量；

-I是n，n维单位矩阵；

-Y_车身外壳是车身外壳的导纳；n维方阵；

-Z_S是悬挂系统的阻抗；n维方阵；以及

-

对应于悬挂系统的锁定负载；n，1维矩阵。

车辆的附接点处的工作负载呈n，1维矩阵的形式，其中每行对应于在频域内的车辆参考坐标系的预定方向上的车辆附接点处的负载或力矩。

对工作负载的了解使得能够根据具体的车身外壳的机械性能对悬挂系统进行分类。

悬挂系统可以有利地简化为轮胎/车轮轮胎和车轮组件。

当然，上述实验数据可以由实验特性的模拟所产生的数字数据代替。

附图说明

在下面通过图1至14补充描述的说明中给出了示例性的实施例，其中：

-图1示出了汽车(机动车)的车身外壳，其被适当地放置，以获得来自于后轴组件的总传递函数或者来自于后轴组件的车身外壳的总导纳；

-图2(a)和(b)示出了用于激励附接点并使得可以测量附接点的振动水平的装置；

-图3示出了柔性地安装在机架上的至少一个附接点的高度处的悬挂系统；

-图4从另一个观察角度示出了图3的安装；

-图5示出了刚性地安装在机架上的悬挂系统，

-图6从另一个观察角度示出了图5的安装；

-图7示出了刚性地安装在其安装车轮上并且向下支承在滚动飞轮上的轮胎；

-图8示出了在右后轮的中心和左前方的车厢中的麦克风之间的车身外壳的声音传递函数的实例；图表(a)对应于频域内的声音传递幅度，而图表(b)表示该传递的相位；

-图9示出了在左前轮的中心的高度处的车身外壳的导纳；图表(a)对应于表示为频域内的对数标度的导纳，而图表(b)表示同一导纳的相位；

-图10示出了车轮中心处的轮胎和车轮组件的阻抗；图表(a)对应于当静止地表现时在频域内的阻抗的幅度，而图表(b)表示该阻抗的相位；

-图11对应于在车轮中心处获得的轮胎和车轮组件的锁定负载；图表(a)对应于在车辆的参考坐标系中表示的X方向上的锁定负载的自谱(autospectrum)，而图表(b)表示对于同一轮胎和车轮组件的Z负载的自谱；

-图12示出了车辆上的振动水平的比较，仅所述车辆的左前轮在与锁定负载的测量相同的很粗糙的地面上以80公里/小时的平均速度滚动；该图表示在特定几何点处的Z方向上的车辆振动的自谱；实线表示通过在该文件中所阐述的方法合成的振动水平；虚线对应于通过加速度计直接测量；

-图13示出了车辆上的声音水平的比较，仅所述车辆的右后轮在与锁定负载的测量相同的很粗糙的地面上以80公里/小时的平均速度滚动；该图表示车辆内部位于后部右方的麦克风的声谱；实线表示通过该文件所阐述的方法合成的噪音；虚线对应于通过麦克风直接测量；以及

-图14示出了通过结合与图9、图10和图11中所图解的类似量获得的工作负载；该图表示在车轮中心的高度处Z方向上的负载的自谱。

具体实施方式

在图1中，可以看到轿车1，其左后轮胎和车轮组件被拆除，这对应于车身外壳50的定义。

在图3和4中，左后轮胎2搁置在覆盖有光滑表面包层的直径1.6米的飞轮3上。一些装置(未示出)被设计用于转动飞轮3。

在图5和6中，左后轮胎2搁置在光滑的飞轮3上。在飞轮3的表面上横向地(也就是说，平行于飞轮的旋转轴)设置宽20毫米且高10毫米的矩形断面的条带4。一些装置(未示出)被设计用于转动飞轮3。

在通过图1和7示出的第一实例中，悬挂系统被限制为安装在车轮5上的左后轮胎2。

在通过图3、4、5和6示出的第二实例中，悬挂系统特别包括以下元件：安装在车轮5上的左后轮胎2；具有固定毂61的毂载体/毂组件6和可转动的毂载体62；左后部的阻尼器7；左后部的阻尼器7的上部附件8；左后部的弹簧9；左后部的弹簧的过滤部分10；左后部的纵向臂11；用于将左后部的纵向臂11连接到车身外壳50上的弹性活接头12；左后部的下臂13；用于将左后部的下臂13连接到车身外壳50上的弹性活接头14；左后部的上臂15；用于将左后部的上臂15连接到车身外壳50上的弹性活接头16；左后部的钳形系杆28；确保系杆28和车身外壳50之间的连接的球接头29。在附图中未示出各次要部件(螺钉、螺母、球接头、滚柱轴承、弹性活接头等)。

车辆1特别在其车厢内部设有：

-位于车辆的驾驶员的右耳高度处的麦克风17，其用于记录噪音或者声音水平；以及

-置于车辆的方向盘19上的三向加速度计18和置于驾驶员座位的导轮之一上用于记录车厢中的振动的三向加速度计20。

对于选定的速度V并且在设有凹凸不平部或者障碍物4的飞轮3上滚动的条件下，根据本发明的方法能够预测车辆1的噪音/舒适性能。

为了获得系统的输入，如图1中所示，首先进行的是，识别车身外壳的传递函数T_车身外壳和在附接点处的车身外壳的导纳Y_车身外壳。车身外壳50经由柔性连接件30被悬挂在轮胎和车轮组件的附接点的高度处。因此，附接点可自由移动和转动，并且处于与其在装备有轮胎和车轮组件的车辆上的位置类似的位置。

如图2中所示，为了施加激励并且测量附接点的振动水平，使用激励系统31。该系统包括借助于定位装置36在预定的位置和方向上放置就位的激励振动锅33。在振动锅端部处的阻抗头32记录激励信号。在图2的实例中，振动锅的端部32作用在与固定毂61成一直线地延伸的部分310上。激励的作用点偏离轮胎和车轮组件的附接点、即车轮中心，但是关于附接点，激励的作用点被很好地确定，并且几何变换使得能够基于激励点处的负载重新计算附接点处的负载。装置36以这样的方式定位振动锅，以使得在对应于正则激励的方向之一上沿车辆参考坐标系的方向激励附接点。

以振动锅为基础的激励系统31以这样的方式设计，以使得其第一共振频率不位于执行测量的频率的取值范围内。

对于每次激励，借助于麦克风17和加速度计18及20记录车辆的车厢中的噪音和振动，如借助于阻抗头32记录激励信号一样。

然后借助于本领域技术人员公知的计算机软件将瞬时数据组转换为频域，并且通过将车身外壳的各个点处的噪音和振动信号提交给在车辆的右手正交参考坐标系中的平移或转动单位激励，获得车身外壳的总传递函数T_车身外壳。

图8示出了车身外壳50的声音传递函数T_车身外壳的实验性实例。该实例对应于在右后轮中心和车厢中的左前方的麦克风之间的声音传输，用于激励围绕在车辆参考坐标系中表示的X轴的力矩。当静止时进行测量。在该特定情况下，车身外壳是奥迪(AUDI)A4轿车。车轮中心相对于车身外壳的几何位置类似于车辆上的车轮中心的几何位置。图表(a)对应于频域内的声音传输的幅度，而图表(b)示出了该传输的相位。

为了确定附接点处的车身外壳的导纳Y_车身外壳，如在图2(a)和2(b)中所示，通过在部分310上放置例如加速度计34和35增补前述装置。很好地确定加速度计相对于轮胎和车轮组件的附接点(车轮中心)的这些位置，以便能够重新计算附接点处的振动水平。

如前所述，借助于系统31在预定方向上施加对应于车辆参考坐标系的方向上的正则激励的激励；对于每次激励，记录激励信号和关于附接点的加速度的响应；借助于计算机软件将瞬时数据组转换到频域内，并且通过获取在附接点处的车辆参考坐标系的各个方向上的平移加速度及角加速度和被激励的附接点的高度处的激励信号之间的比值确定附接点的高度处的车身外壳的导纳Y_车身外壳。

图9(a)和9(b)示出了在左前轮中心的高度处、用于在用车辆参考坐标系表示的X轴方向上的激励的车身外壳的导纳Y_车身外壳的实验性实例。当静止时进行测量，并且车轮相对于车身外壳的几何位置类似于在车辆上的车轮中心的几何位置。在该特定情况下，车身外壳是奥迪A4轿车。图表(a)对应于表示为频域内的对数标度的导纳的幅度，而图表(b)示出了同一导纳的相位。

为了获得给定附接点的高度处的悬挂系统的总阻抗Z_S，包括预先确定的元件的悬挂系统通过其附接点被安装在机架21上。图3和4中示意性地示出了在成套或完整悬挂系统的情况下的这种安装。轮胎2在设有光滑包层的飞轮3上滚动，并且在其接触表面上支承与由车辆1传递的负载相同的负载。

图3的平面包含表示为X和Z的方向(Y方向垂直于该图3的平面并且平行于飞轮3的旋转轴的方向)。图4的平面包含正交的方向Y和Z。

如此设计机架21，以使得其共振频率不位于执行测量的频率的取值范围内。

在被激励的附接点的高度处(此处为用于在左后方的纵向臂11和车身外壳50之间的连接的弹性活接头12的附接)，机械装置38能够借助于振动锅39和40施加关于力矩的激励。装置38通过柔性连接件37连接至机架21。

该装置38一方面设有用于测量附接点的位移矢量(平移和转动)的加速度计41、42，另一方面设有用于记录在该附接点处的三个正交方向上的负载和力矩的负载传感器22。

按这样的方式设计机械装置38，以使得其共振频率不位于执行测量的频率的取值范围内。

在悬挂系统到机架21上的其他五个附接点的每一个上配置用于记录在所述三个正交方向上的这些点处的负载和力矩的负载传感器23、24、25、26、27。

按与当测量噪音/舒适性能时在车辆1上所使用的速度相同的速度在悬挂系统上进行测量。

在所述附接点处的激励使得能够在没有激励所述附接点的其他自由度的情况下在没有运动的方向(围绕Y轴的转动)上强加附接点的运动。

操作将在于将对应于围绕Y轴转动的力矩强加在活接头12的附接点处并且测量附接点的相应的位移矢量以及悬挂系统的附接点组的高度处的合成负载。

在已经执行了用于每个附接点的自由度组的这些测量之后(借助于与图3和4中所示相似的适宜安装)，将瞬时数据组转换到频域中，并且通过获取附接点的作用力和力矩信号与附接点的位移水平之间的比值确定悬挂系统的阻抗。

图10(a)和(b)示出了在悬挂系统被限制为轮胎和车轮组件的情况下在车轮中心处的悬挂系统的阻抗Z_S的实验性实例。所述实例对应于在用车辆参考坐标系表示的Y轴方向上的激励。在该特定情况下，涉及安装在尺寸为7J16 H2 ET 42的8E0 601 025 C基准合金轮辋上的、充气到3.3巴的尺寸为225/55 R16 95W的Michelin Primacy HP轮胎。图表(a)对应于当静止时表示在频域内的阻抗的幅度，而图表(b)示出了该阻抗的相位。

图5和6示出了悬挂系统在机架21上的安装，其使得能够实现在附接点的高度处的悬挂系统的锁定负载的测量。利用在飞轮3上滚动的轮胎2执行这些测量，所述飞轮3设有与车辆1上的实验相同的障碍物4，所述车辆1通过其悬挂系统在设有相同障碍物4的相同飞轮3上滚动。

图5的平面包含表示为X和Z的方向(Y方向垂直于该图5的平面并且平行于飞轮3的旋转轴的方向)。图6的平面包含正交的方向Y和Z。

按这样的方式设计机架21，以使得其共振频率不位于执行测量的频率的取值范围内。

在悬挂系统到机架21上的六个附接点的每一个上配置用于记录在所述三个正交方向上的这些点处的负载和力矩的负载传感器22、23、24、25、26、27。

按与当测量噪音/舒适性能时在车辆1上所使用的速度相同的速度在悬挂系统上进行测量。

为了实现仅在车轮中心的高度处对与轮胎和车轮组件对应的悬挂系统的锁定负载的测量，图7中示出轮胎和车轮组件在车轮中心的高度处被安装在设有测力毂43的机架上。轮胎2在设有与在车辆1上进行实验相同的障碍物4的飞轮3上滚动，所述车辆1借助于其轮胎和车轮组件在设有相同的障碍物4的相同飞轮3上滚动。

当然，已经描述过的在飞轮型滚动装置上实施的内容可以在非常象平坦地面(特别是“扁平带”机器)的再现滚动状态的滚动机上执行。

图11对应于轮胎和车轮组件的锁定负载，其以在很粗糙的地面、也就是说呈现出许多凹凸不平部或者障碍物的地面上以80公里/小时的平均速度在滚物道上滚动的测量结果为基础在车轮中心处获得。在该特定情况下，其涉及由安装在尺寸为7J16 H2 ET42的8E0 601 025 C基准合金轮辋上的、充气到3.3巴的尺寸为225/55 R16 95W的Michelin Primacy HP外壳构成的轮胎和车轮组件。图表(a)对应于在用车辆参考坐标系表示的X轴方向上的锁定负载的自谱，而图表(b)示出了对于该相同轮胎在Z方向上的负载的自谱。

对于给定的悬挂系统P，为了获得车厢内部的噪音/舒适性能的预测，将车身外壳的总传递函数、车身外壳的总导纳、悬挂系统的总阻抗和悬挂系统的锁定负载结合在一起：

图12示出了车辆的振动水平的比较，其中仅仅所述车辆的右后轮在与锁定负载的测量相同的很粗糙的地面上以80公里/小时的平均速度滚动。所述车辆在右后方设有由安装在尺寸为7J16 H2 ET 42的8E0 601 025 C基准合金轮辋上的、充气到3.3巴的尺寸为225/55 R16 95W的Primacy HP外壳构成的轮胎和车轮组件。该图13示出了在特定几何点处的Z方向上的车辆的振动自谱。

虚曲线对应于借助于加速度计在车厢中的直接测量，并且实曲线对应于由例如前述测量的各个测量结合所产生的预测。

图13补充了通过表示相同工作条件下的声音水平的比较的图12的结果。该图13示出了车辆内部位于右后方的麦克风的声谱。如前所述，虚曲线对应于借助于麦克风在车厢中的直接测量，并且实曲线对应于由先前所描述的各个测量结果的结合所产生的预测。

实验性曲线和预测曲线的相似性表明了所描述的预测方法的总的有利之处。

应当注意，可以通过如前述的实验装置获得对应于公式

的结合所需的数据，并且完全或部分地通过由实验特性的模拟产生数字数据。这显著地增进了预测设有给定的悬挂系统的给定车身外壳的车厢中的噪音-舒适性能的该方法的优势。

对于选定的速度V并且在设有凹凸不平部或障碍物4的飞轮3上滚动的情况下，本发明的一个主题使得能够提供车辆1的附接点处的工作负载。

通过应用以下公式可以通过结合悬挂系统到车身外壳的附接点处表现的车身外壳的导纳Y_车身外壳、附接点处表现的悬挂系统的阻抗Z_S和附接点处的悬挂系统的锁定负载获得所述工作负载：

图14表示车辆的附接点处的工作负载的示例性预测。通过结合与图9、10和11中所示出的试验结果相似的试验结果获得该曲线。该曲线示出了在车轮中心处的Z方向上的工作负载的自谱。

本发明不限于所描述和示出的实例，并且在不脱离由所附权利要求限定的范围的情况下可以进行各种变型。

Claims (17)

1.一种预测与具有车身外壳和通过至少一个附接点与车身外壳连接的悬挂系统的车辆的车厢中的声音/振动水平对应的噪音/舒适性能的方法，所述车辆以给定速度V在滚动装置上滚动，所述滚动装置在其滚动表面上包括至少一个预定尺寸的凹凸不平部，该方法在于：

-确定从附接点到车厢表现的车身外壳的总传递函数(T_车身外壳)；

-确定悬挂系统到车身外壳的附接点处表现的车身外壳的导纳(Y_车身外壳)；

-确定所述附接点处表现的悬挂系统的阻抗(Z_S)；

-确定当滚动时在附接点处的所述悬挂系统的锁定负载

以及

-将所述车身外壳的总传递函数、所述车身外壳的总导纳、所述悬挂系统的总阻抗和所述悬挂系统的锁定负载结合在一起，以实现所述车厢内部噪音/舒适性能(P)的预测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当静止时确定所述车身外壳的总传递函数(T_车身外壳)和所述车身外壳的导纳(Y_车身外壳)。

3.根据权利要求1和2之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述车身外壳的总传递函数，当静止时根据以下步骤在所述车身外壳上进行测量：

-能够记录在车厢中预先确定的m个点处的噪音和振动的装置被置于车辆内部；

-按模拟其在装备有所述悬挂系统的车辆上的位置的方式相对于所述车身外壳定位所述悬挂系统的附接点；在所述车身外壳的高度处的附接点可自由移动和转动，并且借助于柔韧的弹性连接件被悬挂；

-通过激励系统在预定方向上在所述悬挂系统的附接点处施加对应于车辆参考坐标系方向上的正则激励的激励；

-对于每次激励，同时记录所述车辆的车厢中的噪音及振动和在被激励的所述附接点处的激励信号；

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域；以及

-通过将所述车厢的各个点处的m个噪音和振动信号提交给右手正交参考坐标系中的平移或转动中的单位激励，获得所述车身外壳的总传递函数。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述附接点不可接近时，将激励施加在相对于所述附接点精确确定的几何点处，并且借助于以所述激励点处的负载为基础的几何变换重新计算所述附接点处的负载。

5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，为了确定到车身外壳的悬挂系统的附接点处表现的所述车身外壳的导纳，当静止时根据以下步骤在所述车身外壳上进行测量：

-按模拟其在装备有所述悬挂系统的车辆上的位置的方式相对于所述车身外壳定位所述悬挂系统的附接点；在所述车身外壳的高度处的附接点可自由移动和转动，并且借助于柔韧的弹性连接件被悬挂；

-所述附接点设有例如加速度计的振动传感器，从而使得能够测量车身外壳的所述附接点的振动水平；

-借助于激励系统在预定方向上将对应于所述车辆参考坐标系方向上的正则激励的激励施加给所述附接点；

-对于每次激励，记录在所述附接点的高度处的激励信号和所述附接点的振动响应；

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域；以及

-通过获得所述附接点的车辆参考坐标系的各个方向上的振动响应和被激励的附接点的高度处的激励信号之间的比值确定所述附接点的高度处的车身外壳的导纳。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，记录所述附接点的平移和转动振动响应。

7.根据权利要求5和6之一所述的方法，其特征在于，当所述附接点不可接近时，安装例如加速度计的振动传感器并且在相对于所述附接点精确确定的几何点处施加激励，并且基于所述激励点处的负载借助于几何变换与附接点处的负载一起重新计算所述附接点的振动水平。

8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，为了确定到到车身外壳的附接点处表现的所述悬挂系统的阻抗，根据以下步骤在所述悬挂系统上进行测量：

-将所述悬挂系统在设有光滑包层的装置上安装就位；

-利用机械方式通过连接件在所述附接点处将所述悬挂系统连接到台架上，所述连接件相对于所述悬挂系统的刚性是柔性的，所述台架设有用于按如下方式测量所述悬挂系统的所述附接点的位移和作用力及力矩的装置，以使得所述附接点在平移或转动方向上可自由运动；

-借助于激励系统将激励施加到所述附接点处，所述激励系统适于将附接点的运动强加在先前无运动的方向上；

-对于所述附接点处的每个激励并对于附接点的自由度组执行被激励的附接点的位移矢量(平移和转动)的测量和所述悬挂系统的附接点处的合成负载(力和力矩)的矢量的测量；

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域；以及

-对于所述附接点的至多6个自由度，通过获取所述附接点的力及力矩的信号与附接点的振动水平之间的比值确定所述悬挂系统的阻抗。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在施加所述激励之前，在与所述车辆的滚动状态相似的滚动状态下将所述悬挂系统在设有光滑包层的所述装置上安装就位。

10.根据权利要求8和9之一所述的方法，其特征在于，在不激励所述附接点的其他自由度的情况下，所述激励系统适于将所述附接点的运动强加在先前无运动的方向上。

11.根据权利要求3至10之一所述的方法，其特征在于，所述激励系统包括振动锅。

12.根据权利要求1至11之一所述的方法，其特征在于，为了确定所述附接点处的所述悬挂系统的锁定负载，根据以下步骤来在所述悬挂系统上进行测量：

-在滚动装置上将所述悬挂系统安装就位，所述滚动装置在其滚动表面上包括至少一个与车上实验类似的预定尺寸的凹凸不平部；

-在所述附接点处将所述悬挂系统刚性地固定到台架上，所述台架设有用于测量所述附接点处的力和力矩的装置；

-在与车辆上的滚动状态相同的滚动状态下将所述悬挂系统压在所述滚动装置上；

-在滚动的同时，记录所述附接点处的力和力矩的信号；以及

-借助于计算机软件将瞬时数据组转换为频域。

13.根据权利要求1至12之一所述的方法，其特征在于，为了评估设有所述悬挂系统的车辆的噪音/舒适性能，执行以下操作：

其中，对于所研究的各频率：

-P是所述车厢中的车辆的舒适性能；其为m，1维矩阵；m是所述车厢中的测量点的数量；

-T_车身外壳是所述车身外壳的总传递函数；其为m，n维矩阵；

-I是n，n维单位矩阵；n是所述附接点的激励的预定方向的数量；

-Y_车身外壳是所述车身外壳的导纳；n维方阵；

-Z_S是所述悬挂系统的阻抗；n维方阵；以及

-对应于所述悬挂系统的锁定负载；n，1维矩阵。

14.一种预测由车身外壳和通过至少一个附接点连接到车身外壳上的悬挂系统构成的车辆的附接点处的工作负载的方法，所述车辆在滚动装置上以给定的速度V滚动，所述滚动装置在其滚动表面上包括至少一个预定尺寸的凹凸不平部，该方法在于：

-确定到车身外壳的所述悬挂系统的附接点处表现的所述车身外壳的导纳(Y_车身外壳)；

-确定所述附接点处表现的所述悬挂系统的阻抗(Z_S)；

-确定当滚动时在所述附接点处的所述悬挂系统的锁定负载

以及

-将所述车身外壳的总导纳、所述悬挂系统的总阻抗和所述悬挂系统的锁定负载结合在一起。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，为了评估设有悬挂系统的所述车辆的附接点处的工作负载，执行以下操作：

其中，对于所研究的各频率：

-

对应于所述车辆的附接点处的工作负载；其为n，1维矩阵；n是车辆的所述附接点的激励的预定方向的数量；

-I是n，n维单位矩阵；

-Y_车身外壳是所述车身外壳的导纳；n维方阵；

-Z_S是所述悬挂系统的阻抗；n维方阵；以及

-

对应于所述悬挂系统的锁定负载；n，1维矩阵。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述悬挂系统简化为轮胎和车轮组件。

17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，由从实验特性的模拟产生的数字数据代替实验数据。

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