轎車座椅異響解析

湛先好，方舜民，許華芹

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轎車座椅異響解析

湛先好，方舜民，許華芹

（奇瑞汽車股份有限公司，安徽 蕪湖 241009）

車輛異響是駕乘人員容易感知的質(zhì)量問題，特別是在乘用車中尤為突出，座椅又是車輛中的重要零部件，也是影響整車NVH的重要因素，因此汽車座椅異響在車輛異響中也占有很大的比重。文章從異響產(chǎn)生機(jī)理介紹汽車座椅異響的分類，針對(duì)每一種異響提出一些設(shè)計(jì)建議及規(guī)避措施。

異響；座椅；NVH；機(jī)理

前言

何謂NVH？N（Noise），噪聲，它是人耳感受到的由于空氣的壓力變化產(chǎn)生的擾動(dòng)。V（Vibration），振動(dòng)，它是在某個(gè)頻率或一系列頻率下圍繞參考點(diǎn)產(chǎn)生的振蕩運(yùn)動(dòng)。H（Harshness），即聲振粗糙度，或不舒適性。從NVH的觀點(diǎn)來看，汽車是一個(gè)由激勵(lì)源（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、路面等）、振動(dòng)傳遞器（由懸掛系統(tǒng)、懸置系統(tǒng)和連接件組成）和噪聲發(fā)射器（車身）組成的系統(tǒng)。關(guān)于汽車NVH，它主要研究車輛的噪聲和振動(dòng)對(duì)整車性能與舒適性的影響。

乘員身體在車內(nèi)接觸面積最大的零部件是座椅。因此座椅的NVH性能可直接影響乘坐的舒適度和駕駛的可靠性。本文針對(duì)座椅異響的分類進(jìn)行分析討論，給出設(shè)計(jì)建議和規(guī)避措施，對(duì)后續(xù)車型在座椅異響改進(jìn)方面給出一些借鑒。

1 座椅異響分類

座椅異響主要分為：摩擦噪音-Squeaks、共振異響-Buzz、敲擊聲-Rattles三大類，后續(xù)針對(duì)三類異響進(jìn)行分析。

1.1 異響機(jī)理

異響產(chǎn)生的機(jī)理主要有以下三種類型：

（1）Squeaks原理(嘎嘰聲)：由于物體摩擦產(chǎn)生的聲音。

決定摩擦噪音的主要因素是兩種材料之間表面摩擦系數(shù)及壓力（見圖1）。因此在不同材料接觸摩擦?xí)r，選擇合適的材料十分重要。

（2）Buzz原理（嗡嗡聲）是由物體共振產(chǎn)生的噪音，圖2 為發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)通過某種或某幾種媒介傳遞到座椅上的示意圖。

圖1 Squeaks定義示意圖

圖2 汽車座椅共振示意圖

（3）敲擊聲-Rattles原理：兩個(gè)物體之間撞擊產(chǎn)生叮叮、咔噠、啪啪和噠噠等敲擊聲（見圖3示意圖）。

圖3 Rattle定義示意圖

1.2 座椅異響簡介

1.2.1摩擦異響-Squeaks

主要發(fā)生在接觸的兩個(gè)或多個(gè)零部件，有相對(duì)運(yùn)動(dòng)、摩擦的零部件中。常見的問題有：前排座椅與副儀表板之間的摩擦異響、坐盆懸簧鋼絲與坐盆骨架因乘坐者擠壓產(chǎn)生的摩擦異響、發(fā)泡與骨架之間的摩擦異響、塑料護(hù)板與面料之間的摩擦異響、調(diào)節(jié)手柄與塑料護(hù)板摩擦異響、面料與面料之間的摩擦異響、安全帶鎖扣與面料的摩擦異響等。

1.2.2共振異響-Buzz

共振異響主要是指座椅與整車發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率及傳遞到車身地板的振動(dòng)共振造成的。共振異響主要是在前期設(shè)計(jì)時(shí)座椅的固定頻率和發(fā)動(dòng)機(jī)及其他綜合因素的固有頻率相同導(dǎo)致，共振異響一旦在驗(yàn)證過程中發(fā)生是需要花費(fèi)相當(dāng)?shù)拇鷥r(jià)去解決的。常見的共振異響主要有頭枕振響、后排靠背振響等。

1.2.3敲擊聲-Rattles

兩個(gè)物體之間撞擊產(chǎn)生叮叮、咔噠、啪啪和噠噠等敲擊聲。主要的問題有靠背鎖與車身鎖鉤之間的敲擊聲、線束與骨架在運(yùn)動(dòng)過程中的敲擊聲、頭枕導(dǎo)桿與頭枕導(dǎo)套之間的敲擊聲、靠背拉鏈與金屬背板或塑料背板之間的敲擊聲等。

2 座椅異響原因分析

2.1 摩擦異響-Squeaks

摩擦異響是由于物體摩擦產(chǎn)生的聲音。因此摩擦異響產(chǎn)生的主要原因是物體有接觸摩擦。根據(jù)圖1示意圖中力學(xué)公式：摩擦力F=Fc*μs，材料選擇是十分重要的。

2.2 共振異響-Buzz

共振是由物體共振產(chǎn)生的噪音。根據(jù)力學(xué)公式：

（K為系統(tǒng)剛度，M為系統(tǒng)質(zhì)量），從而得出影響共振的因素主要是質(zhì)量M和剛度K。

圖4 單自由度彈性阻尼系統(tǒng)簡化模型

2.3 敲擊聲-Rattles

從圖3 示意圖得知敲擊聲的主要影響原因是兩個(gè)或多個(gè)物體之間有間隙，且有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的撞擊、敲擊等行程的叮叮、咔噠、啪啪和噠噠聲。

3 異響整改措施及案例分析

3.1 摩擦異響-Squeaks

從圖1示意圖可以得出有如下四種解決方法（見圖5所示）

圖5 Squeaks類異響解決方法

備注：方法1：部件1和部件2之間保留足夠間隙；

方法2：部件1和部件2之間增加一種防噪音材料進(jìn)行隔離；

方法3：部件1和部件2采用不會(huì)發(fā)生摩擦噪音材質(zhì)；

方法4：部件1和部件2采用可靠連接，使兩者不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

表1為常見的一些摩擦異響類問題分析歸類：

表1 摩擦異響類問題分析歸類

3.2 共振異響-Buzz

根據(jù)圖6質(zhì)量彈性阻尼系統(tǒng)示意圖，質(zhì)量是最容易更改的，剛性往往需要更改結(jié)構(gòu)，較難變化。阻尼是一個(gè)無量剛值，它與很多因素有關(guān)系（材料、間隙、連接等）是很難改變的，所以對(duì)于共振噪音一般采用改變質(zhì)量的方法解決。

圖6 質(zhì)量彈性阻尼系統(tǒng)示意圖

以某車型為例介紹后排座椅振動(dòng)異響的整改。

問題描述：某整車以60～80km/h車速在水泥路面行駛時(shí)，后排40%座椅的乘員背部及頭部能夠感覺到明顯的振動(dòng)。

原因分析：在水泥路面行駛工況下，車身座椅安裝點(diǎn)的頻率范圍在10～30Hz，座椅一階固有頻率21Hz左右（共四階），座椅產(chǎn)生共振，根本原因是座椅和整車之間匹配存在問題。

方案分析：方案1、調(diào)整座椅頻率（≤ 10Hz或≥ 30Hz）避免共振：升頻：提升k，經(jīng)過多輪驗(yàn)證，但骨架改變座椅的剛性非常困難，如果需要提高10Hz，需要對(duì)結(jié)構(gòu)重新設(shè)計(jì)；降重，從原來的18.7KG減輕為9.2KG，座椅實(shí)施困難；降頻：降低k，影響座椅強(qiáng)度及安全性；增重，從原來的18.7KG增加到36.7KG，成本及油耗增加。

綜上，在目前基礎(chǔ)上大幅度調(diào)整頻率不可行（GM等要求≥ 18Hz）。

方案2、削振幅（目標(biāo)：RMS ≤0.1g）并增加吸能性：增加Damper，同時(shí)更改座椅硬度和厚度。

通過測試，可以削弱振幅40%，RMS從0.41g降到0.276g；主觀駕評(píng)改善明顯，可以接受。

3.3 敲擊聲-Rattles

在解決敲擊噪音時(shí)，有如下四種解決方法（見圖7）：

方法1：部件1和部件2之間保留足夠間隙；

方法2：部件1和部件2之間增加一種防噪音材料進(jìn)行隔離；

方法3：部件1和部件2采用可靠連接，使兩者不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)；

方法4：部件1和部件2通過結(jié)構(gòu)減小共振。

圖7 敲擊類異響解決方法

表2為常見敲擊異響分析歸類：

表2 常見敲擊異響分析歸類

4 總結(jié)分析

座椅異響應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面的要求：

4.1 摩擦聲-Squeaks

a）在乘坐者駕車運(yùn)動(dòng)擠壓座椅坐墊時(shí)，不得產(chǎn)生皮與座椅護(hù)板摩擦的聲音；

b）在乘坐者運(yùn)動(dòng)時(shí)，座椅設(shè)計(jì)應(yīng)避免皮與皮之間摩擦的聲音（如靠背和坐墊接觸面，扶手與靠背接觸面等）；

c）在乘坐者運(yùn)動(dòng)時(shí)，座椅設(shè)計(jì)應(yīng)避免金屬件之間的摩擦異響（例如：懸掛鋼絲與骨架支撐管、蛇簧與包扣）；

d）在乘坐者運(yùn)動(dòng)時(shí)，座椅設(shè)計(jì)應(yīng)避免泡沫與金屬件或硬件之間摩擦異響；

e）在乘坐者運(yùn)動(dòng)時(shí)，座椅設(shè)計(jì)應(yīng)避免塑料件間摩擦異響（如塑料手柄（或手輪）與塑料護(hù)板等）。

4.2 共振異響-Buzz

座椅在設(shè)計(jì)之初，需根據(jù)整車發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)頻率及傳遞到車身地板的振動(dòng)來定義座椅振動(dòng)模態(tài)要求。

4.3 敲擊聲-Rattles

a）座椅設(shè)計(jì)應(yīng)避免金屬與金屬之間的敲擊聲（如座椅靠背鎖舌浸塑POM防止與鎖鉤敲擊、增加軸套避免軸孔敲擊）；

b）將線束固定來避免與其他物體敲擊；

c）座椅頭枕設(shè)計(jì)時(shí)，需考慮頭枕導(dǎo)套與導(dǎo)桿之間間隙，進(jìn)而避免敲擊聲的產(chǎn)生。

[1] 盛先志等.乘用車座椅系統(tǒng)振動(dòng)異響問題探討.汽車實(shí)用技術(shù). 2018年第1期.

[2] 達(dá)偉偉等.某車型動(dòng)態(tài)異響問題分析與解析[J].

Analysis of Car seat noise

Zhan Xianhao, Fang Shunmin, Xuhuaqin

( Qirui Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241009 )

The abnormal sound of vehicle is a quality problem easily perceived by drivers, especially in passenger cars. Seat is an important part of vehicle, and it is also an important factor affecting the NVH of the whole vehicle. Therefore, the car seat abnormal noise also plays a great role in the vehicle abnormal noise. This paper introduces the classification of car seat abnormal noise from the mechanism of abnormal noise, and puts forward some design suggestions and evading measures for each kind of abnormal sound.

abnormal noise; seat NVH; mechanism

B

1671-7988(2018)20-106-04

U270.1

B

1671-7988(2018)20-106-04

U270.1

湛先好，男，（1974.10-），工程師，MBA在讀，攻讀合肥工業(yè)大學(xué)工商管理專業(yè)研究生，目前主要從事汽車質(zhì)量管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.039