Riassunto analitico
Nelle ultime decadi, il tema del comfort acustico e alle vibrazioni percepite dai passeggeri dei comuni veicoli da strada, generalmente individuato col termine NVH, ha assunto sempre più importanza. Problematiche che in passato venivano considerate di poca importanza o sprechi di risorse sono considerate oggigiorno elementi chiave per rispondere alla Voice of Costumer, soddisfando i target oggettivi di progetto e i giudizi soggettivi rilevati dal cliente.
Le automobili Ferrari sono da sempre caratterizzate dal perfetto bilanciamento tra comfort, design e performance, per questa ragione negli ultimi 10 anni il dipartimento di NVH ha assunto un’importanza sempre maggiore sia nella parte sperimentale che di simulazione. Una delle sfide principali di questo settore è la correlazione tra i giudizi soggettivi di passeggeri/guidatore e gli stimoli oggettivi misurati durante la fase di testing sia per le vibrazioni che per la parte acustica.
Questo progetto ha lo scopo di studiare il comfort alle vibrazioni dei veicoli Ferrari tramite l’osservazione, la misura e il processamento dei parametri rilevati in modo da ottenere dei corrispettivi parametri psicofisici rappresentativi dei giudizi soggettivi del guidatore. Più specificamente, lo studio si prepone di studiare l’impatto che le vibrazioni provenienti dal motore hanno sulle principali interfacce tra il veicolo e il guidatore: il volante, il sedile e la pedaliera.
Lo studio comincia con una trattazione teorica dei sistemi a un grado di libertà, la loro risposta ad un’eccitazione armonica e come essi possano essere rappresentati tramite un modello molla-smorzatore. Verrà fornita al lettore un’introduzione sui temi hand-arm vibration e whole-body vibration, analizzando sia la letteratura che le attuali regolamentazioni ISO. La presenza di giudizi soggettivi ha richiesto, inoltre, una parte di trattazione teorica sulla psicofisica, in modo da comprendere come l’uomo risponde e percepisce gli stimoli del mondo esterno, e se sia possibile sviluppare leggi matematiche che possano prevedere il percepito del guidatore partendo da parametri oggettivi misurati.
Test preliminari sono stati svolti in modo da: verificare sperimentalmente la letteratura analizzata, sviluppare un background solido sulla percezione umana delle vibrazioni, capire i contributi che ampiezza e frequenza della vibrazione hanno sul percepito del guidatore. Infine, sono stati svolti test su un veicolo Ferrari, i risultati verranno illustrati con le relative considerazioni concludendo con prospettive future sui possibili sviluppi di questo progetto.
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Abstract
In the last decades, the matter concerning both the acoustic and vibrational comfort perceived by the occupants of the various road vehicles, generally enclosed in the NVH designation, has become more and more important; indeed, problems that were considered in the past as negligible issues and represented a waste of resources, nowadays constitute a serious key element for responding in the best way to the Voice of Customers, satisfying their needs not only in terms of objective parameters, but also from the subjective feeling point of view.
Ferrari vehicles have always been characterized for the perfect balancing between comfort, design and performance, for this reason in the last 10 years the NVH department has become more and more important both in its experimentally and simulation sectors. One of the most demanding challenge in this sector is the correlation between the subjective sensations of the driver/passengers and the objective stimuli measured during the testing phase for both the sound and vibrations parts.
This project aims at study experimentally the vibrational comfort in Ferrari vehicles by observing, measuring, analyzing and processing the relevant parameters in such a way to obtain the corresponding vibrational and psychophysical objective indexes, which are commonly related to subjective feelings and judgments. More specifically, the study will be focused on the impact that the vibrations arised from the engine have on the driver’s main interaction surfaces with the vehicle: the steering wheel, the driver seat and the footrest.
The study begins with some mechanical vibrations theory about SDOF systems, theirs response to an harmonic excited vibration and how a real system can be represented by a spring and damper model. It will be also given to the reader an introduction about hand arm vibration and whole body vibration, analyzing both the literature and the current ISO regulations. The presence of subjective evaluations have led to a deepen analysis about the psychophysical field of study, to be able to understand better how humans perceptions of the vibrations works and if it is possible to develop mathematical laws to foresee what will be felt by the driver, starting from the knowledge of a physical variable experimentally measured.
Preliminary laboratory testing has been performed to verify experimentally the literatures studied and to develop a solid theoretical background about vibration perception threshold and influence of amplitude and frequency vibration on driver’s feeling. Finally, in – vehicle tests has been performed, the different results will be illustrated together with the relative considerations, based on the previously explained concepts, concluding with final perspectives on future developments.
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