汽車座椅滑軌路試異響問題解析

馬兆強，王傳奇

汽車座椅滑軌路試異響問題解析

馬兆強，王傳奇

（一汽-大眾汽車有限公司 青島分公司，山東 青島 266000）

針對汽車座椅在路試動態(tài)評價時產(chǎn)生異響的問題，通過對座椅結(jié)構(gòu)進行分析，發(fā)現(xiàn)座椅骨架滑軌上下軌之間的間隙是引起異響的主要原因。文章分析了影響此間隙的主要因素，分別為滑軌配球方式、座墊骨架側(cè)板端面平面度、下滑軌地腳端面平面度。通過對這三個影響因素進行定量分析，得出了最優(yōu)的滑軌配球方式以及側(cè)板端面平面度、下滑軌地腳端面平面度的控制公差。此方案有效解決了異響問題，為座椅骨架開發(fā)設(shè)計及質(zhì)量控制提供一定的參考。

汽車座椅；滑軌；路試；異響分析；最優(yōu)設(shè)計

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，消費者對駕乘體驗的要求越來越嚴(yán)格。由于車輛在顛簸路面行駛時會帶動車內(nèi)座椅產(chǎn)生比較劇烈的振動，在座椅松動或者配合有間隙的位置易產(chǎn)生異響，汽車制造商通過路試的方式來模擬汽車在顛簸路面上的行駛狀態(tài)[1]。座椅通過滑軌與車身連接，滑軌上下軌之間的間隙直接影響座椅路試狀態(tài)。因此，在座椅骨架開發(fā)階段，如何定義上下軌的間隙至關(guān)重要。本文通過分析影響滑軌上下軌間隙的三個主要因素，改善上下軌的間隙，達到了優(yōu)化路試異響的目的，為座椅骨架能夠穩(wěn)定批量生產(chǎn)打下了堅實的基礎(chǔ)。

1 汽車異響

1.1 產(chǎn)生條件

汽車異響是整車在行駛過程中人耳所能聽到的一種不愉悅的聲音，令人難以接受。摩擦、敲擊和共振是產(chǎn)生異響的三種途徑。摩擦異響由兩個接觸面之間存在粘滑等相對運動而產(chǎn)生；敲擊和共振則是由兩個已接觸或存在潛在接觸風(fēng)險的面之間撞擊而產(chǎn)生，工作模式如圖1、圖2、圖3所示。異響的產(chǎn)生與產(chǎn)品本身、路況和用戶操作方式等多方面因素有關(guān)。產(chǎn)品的設(shè)計、制造工藝流程、工作環(huán)境都會導(dǎo)致異響[2]。汽車在靜止?fàn)顟B(tài)時座椅滑軌上下軌之間存在間隙，而在路試動態(tài)評價時，座椅滑軌上下軌因路面顛簸相互敲擊而產(chǎn)生異響，此種異響為本文主要研究的對象。

圖1 摩擦異響的產(chǎn)生

圖2 敲擊異響的產(chǎn)生

圖3 共振異響的產(chǎn)生

1.2 評價方法

路試是評價汽車是否有異響的主要方式，每臺車必須經(jīng)過路試檢測，評價合格后才可以交付用戶。路試跑道由不同的路面組成，如扭曲路面、比利時路面、搓板路面、井蓋路面、釘子路面和瀝青路面等[3-4]，如圖4所示為比利時路面。汽車在不同路面行駛時的速度要求也不同，如在扭曲路面和井蓋路面行駛時的速度不超過5 km/h；在比利時路面行駛時的速度不超過20 km/h；在搓板路面、釘子路面和瀝青路面行駛時的速度不超過40 km/h。汽車在經(jīng)過這些特殊設(shè)計的路面時，能夠有效識別整車底盤、內(nèi)外飾、車身鈑金等區(qū)域的質(zhì)量缺陷[5]。

圖4 比利時路面

在路試評價時，噪音的評價方法主要有兩種，分別為駕駛員分貝儀檢測[6]和主觀感受。分貝儀主要針對噪音進行檢測，在整車環(huán)境內(nèi)噪音要求小于45 dB，對高于45 dB的噪音應(yīng)采取相應(yīng)措施來減輕或消除。駕乘人員駕乘車輛主觀感受到的異響噪聲，在整車內(nèi)不應(yīng)該產(chǎn)生，無論分貝值大小都應(yīng)該消除。

本文所研究的座椅骨架滑軌異響發(fā)生在比利時路試路面，被駕駛員主觀感受所抱怨，直接影響用戶駕乘舒適度，需要對此問題進行分析解決。

2 滑軌異響原因分析及改進方案

2.1 滑軌異響問題

汽車座椅主要通過滑軌實現(xiàn)前后移動，滑軌由上滑軌、下滑軌及內(nèi)部鋼球組成?；壷饕ㄟ^鋼球?qū)崿F(xiàn)對上下軌的夾持，上下軌之間一共有4個球道，每個球道內(nèi)在滑軌的前后端各有2個鋼球，這些鋼球通過保持架支撐滑軌。每根滑軌共有16個鋼球，每套座椅骨架總成有32個鋼球?；壍慕Y(jié)構(gòu)如圖5所示，球道1和球道2位于滑軌高邊，球道3和球道4位于滑軌矮邊，滑軌單邊球道剖面圖如圖6所示。

圖5 某車型滑軌結(jié)構(gòu)圖

圖6 滑軌球道示意圖

座椅骨架項目開發(fā)階段，汽車在比利時路面上以10 km/h～20 km/h的速度路試時，發(fā)現(xiàn)座椅骨架產(chǎn)生“嗒嗒”的異響。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)此異響由滑軌矮邊上下軌相互敲擊產(chǎn)生。影響上下軌間隙的主要因素為滑軌配球方式、座墊骨架側(cè)板端面平面度、下滑軌地腳端面平面度。

2.2 滑軌基準(zhǔn)鋼球直徑選擇

座椅骨架在生產(chǎn)過程中，每批次滑軌軌型可能存在差異，需要通過配球來保證滑軌的操作力和上下軌之間的間隙。鋼球過小，會導(dǎo)致上下軌間隙過小，存在路試上下軌敲擊異響的風(fēng)險；鋼球過大，會造成滑軌操作力過大，影響用戶使用舒適度。因此，合理選擇滑軌各個球道內(nèi)鋼球的直徑至關(guān)重要。

座椅滑軌共有三種規(guī)格的鋼球，直徑分別為4.8 mm、4.9 mm、5.0 mm，需要使用這三種不同規(guī)格的鋼球進行配球滿足滑軌上下軌間隙和滑軌前后移動操作力的要求，具體配球方式如下：

（1）為保證鋼球?qū)壍膴A持作用，要求滑軌前后調(diào)節(jié)后4個球道都有球痕，配球時首先以直徑為4.9 mm的鋼球作為基準(zhǔn)鋼球，即4個球道中16個鋼球均使用直徑為4.9 mm的鋼球。

（2）如果滑軌力超過上限值（滑軌力標(biāo)準(zhǔn)為30 N～50 N），根據(jù)球道中球痕深淺程度更改球道1或球道3的鋼球尺寸，使用直徑為4.8 mm的鋼球進行配球；如果滑軌力超過下限值，根據(jù)球道的球痕深淺程度更改球道1或球道3的鋼球尺寸，使用直徑為5.0 mm的鋼球進行配球。

（3）若按照步驟（2）滑軌力仍然不合格，需要更改球道2和球道4的鋼球尺寸來滿足滑軌力的要求，球道2和球道4使用直徑相同的鋼球。

配球后的滑軌總成需要滿足滑軌行程內(nèi)力值平順，無卡滯感，滑軌力無突然松弛感，保證同一球道內(nèi)前后端鋼球尺寸一致。

將配球后的滑軌裝配成座椅總成，在實車上分別用塞規(guī)和拉力計測量滑軌間隙和座椅前后移動的操作力，如圖7所示，測量時座椅需要有75 kg負(fù)載。

圖7 滑軌間隙和操作力測量

路試異響發(fā)生在滑軌矮邊位置，主要針對球道3和球道4鋼球重點進行匹配，為驗證球道3和球道4鋼球直徑相對大小對滑軌間隙及座椅前后移動操作力的影響，此批次滑軌分別選擇以下三種配球方式進行驗證：配球方式一為球道3選用直徑為4.8 mm的鋼球，球道4選用直徑為5.0 mm的鋼球；配球方式二為球道3和球道4均選用直徑為4.9 mm的鋼球；配球方式三為球道3選用直徑為5.0 mm的鋼球，球道4選用直徑為4.8 mm的鋼球。將座椅裝配到整車進行路試驗證，以確定最佳配球方式。驗證結(jié)果如表1—表3所示。

表1 配球方式一滑軌路試結(jié)果

序號滑軌間隙/mm座椅前后移動操作力/N有無異響 10.4128有 20.5114有 30.5122有 40.4124有 50.4125有

表2 配球方式二滑軌路試結(jié)果

序號滑軌間隙/mm座椅前后移動操作力/N有無異響 10.8144有 20.9135輕微 30.9130輕微 40.8134有 50.9138輕微

表3 配球方式三滑軌路試結(jié)果

序號滑軌間隙/mm座椅前后移動操作力/N有無異響 11.2115無 21.3125無 31.3117無 41.2126無 51.2128無

根據(jù)上述實驗結(jié)果，針對此批次滑軌以直徑為4.9 mm的基準(zhǔn)鋼球配球時，當(dāng)球道3選用直徑為5.0 mm的鋼球、球道4選用直徑為4.8 mm的鋼球時上下軌間隙較大，路試時無異響產(chǎn)生，同時座椅前后移動操作力也滿足舒適性要求。

通過研究不同批次滑軌的配球方式，發(fā)現(xiàn)當(dāng)球道3鋼球直徑大于球道4鋼球直徑時，可以增大矮邊上下軌間隙，確定以此為基礎(chǔ)開展以下匹配調(diào)整工作。

2.3 座墊骨架側(cè)板端面平面度

上滑軌通過螺栓與座墊骨架側(cè)板相連接，結(jié)構(gòu)如圖8所示，其端面平面度會直接影響上軌受力。若側(cè)板端面平面度不良會帶動上軌歪斜，導(dǎo)致滑軌矮邊上下軌間隙變小。

圖8 某車型側(cè)板與滑軌連接結(jié)構(gòu)圖

為驗證不同側(cè)板端面平面度對滑軌間隙的影響，分別用不同平面度的側(cè)板連接滑軌測量滑軌間隙（驗證時保證地腳平面度均為0.1，此批次滑軌均以球道3為直徑5.0 mm鋼球，球道4為直徑4.8 mm鋼球的方式配球），在整車上進行路試驗證，驗證結(jié)果如表4所示。

從路試評價結(jié)果可以得出，優(yōu)化側(cè)板端面平面度，可以增大上下軌間隙，從而避免滑軌上下軌敲擊異響，建議側(cè)板端面平面度按照0.3及以下控制。

表4 不同側(cè)板端面平面度下的路試結(jié)果

序號側(cè)板端面平面度滑軌間隙/mm有無異響 10.11.3無 20.31.3無 30.51.0輕微 40.70.7異響 50.90.3異響

2.4 下滑軌地腳端面平面度

下滑軌通過地腳與車身相連接，結(jié)構(gòu)如圖9所示。下滑軌地腳端面平面度會影響下軌受力，若平面度不良會導(dǎo)致下軌歪斜，導(dǎo)致滑軌矮邊上下軌間隙變小。

圖9 某車型滑軌與地腳結(jié)構(gòu)圖

為驗證不同地腳端面平面度對駕乘舒適性影響，用不同平面度的滑軌地腳連接車身測量滑軌間隙（驗證時保證側(cè)板平面度均為0.3，此批次滑軌以球道3為直徑5.0 mm的鋼球，球道4為直徑4.8 mm的鋼球的方式配球），在整車上進行路試驗證，驗證結(jié)果如表5所示。

表5 不同滑軌地腳平面度下的路試結(jié)果

序號滑軌地腳平面度滑軌間隙/mm有無異響 10.01.3無 20.11.2無 30.21.1無 40.30.8異響 50.40.4異響

從路試評價結(jié)果可以得出，優(yōu)化地腳端面平面度，可以增大上下軌間隙，從而避免上下軌接觸產(chǎn)生異響。建議地腳端面平面度按照0.2及以下控制。

2.5 改進驗證

通過對以上三個影響因素的驗證可以得出，以球道3鋼球直徑大于球道4鋼球直徑的方式進行配球，控制側(cè)板端面平面度在0.3及以內(nèi)，控制地腳端面平面度在0.2及以內(nèi)，能確保座椅滑軌間隙控制在1.1 mm以上，在顛簸路面時不會產(chǎn)生滑軌上下軌擊打異響，優(yōu)化前后的路試狀態(tài)如表6所示。

表6 優(yōu)化前后路試結(jié)果對比

方案配球方式側(cè)板端面平面度地腳端面平面度有無異響 優(yōu)化前球道3與球道4鋼球直徑隨機選擇0.90.4異響 優(yōu)化后球道3大于球道4的鋼球直徑0.30.2無

3 結(jié)論

通過對座椅滑軌路試異響問題的分析發(fā)現(xiàn)，座椅骨架滑軌上下軌之間的間隙是引起異響的主要原因。本文分析了影響滑軌間隙的3個主要因素滑軌配球方式、與上滑軌連接的座墊骨架側(cè)板端面平面度、與車身連接的下滑軌地腳端面平面度。通過不同方案測試對比，得出了最優(yōu)的滑軌配球方式、骨架側(cè)板端面平面度、下滑軌地腳端面平面度的控制公差，分別為

（1）以球道3鋼球直徑大于球道4鋼球直徑的方式進行配球。

（2）骨架側(cè)板端面平面度控制在0.3及以內(nèi)。

（3）下滑軌地腳端面平面度控制在0.2及以內(nèi)。

以上均滿足時，可以確保座椅滑軌間隙控制在1.1 mm以上，經(jīng)路試動態(tài)評價驗證不會產(chǎn)生異響。

[1] 喬柱東,周芳,李鵬飛,等.某車型汽車后排座椅異響問題解析[C]//第十四屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會論文集.鄭州:河南省汽車工程學(xué)會,2017.

[2] 劉鋼.基于整車異響性能管控的座椅設(shè)計策略研究[C]//2020年海南科技學(xué)術(shù)論壇論文集.海口:海南省機械工程學(xué)會,2020.

[3] 顏天曉,陳展宏,羅付秋.乘用車座椅動態(tài)異響問題研究[J].時代汽車,2020,18(8):114-115.

[4] 馮東明,陳維清.某乘用車后排2/3座椅異響問題的研究與解決[J].時代汽車,2018(11):160-162.

[5] 許靜超,黃劍鋒,白龍,等.轎車后排路噪問題分析與改進[J].汽車零部件,2021(3):80-82.

[6] 梁志禮,劉振宇,劉清堂.汽車行駛過程中的噪音研究[J].內(nèi)燃機與配件,2018(12):152-153.

Analysis and Solution of Noise Caused by Seat Slide Rail during the Road Test

MA Zhaoqiang, WANG Chuanqi

( Qingdao Branch, FAW-Volkswagen Company Limited, Qingdao 266000, China )

In order to solve the problem of abnormal noise caused by car seat during dynamic evaluation of road test, through the analysis of seat structure, it is found that the clearance between upper and lower rails of seat frame is the main cause of abnormal noise. The paper analyses the main factors influencing this clearance, which are the ball-matching method of sliding rail, the flatness of the surface connecting the sliding rail with side panel and the flatness of the surface connecting the body with the sliding rail. Through quantitative analysis of these three influencing factors, the optimal ball-matching method of sliding rail, control tolerance of flatness of side-plate connecting rail surface and flatness of lower sliding rail connecting body surface are obtained. This scheme effectively solves the problem of abnormal noise and provides some reference for the development design and quality control of seat frame.

Car seat; Sliding rail; Road test; Noiseanalysis;Optimization design

U461.4

A

1671-7988(2022)21-133-05

U461.4

A

1671-7988(2022)21-133-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.025

馬兆強（1985—），男，碩士，工程師，研究方向為汽車座椅質(zhì)量管理，E-mail:zhaoqiang.ma@faw-vw.com。