某MPV中排座椅抖動(dòng)排查及改進(jìn)

摘 "要：某MPV行駛時(shí)中排座椅存在抖動(dòng)，從整車(chē)傳遞路徑及座椅本體進(jìn)行測(cè)試分析，明確了后懸架減振器為主要傳遞路徑，座椅本體的Y向17Hz模態(tài)為主要響應(yīng)。從座椅的角度出發(fā)，將座椅的導(dǎo)軌、坐墊骨架、靠背骨架進(jìn)行改制，結(jié)果表明靠背骨架增加質(zhì)量可改善中排座椅抖動(dòng)。通過(guò)在座椅靠背增加不同頻率吸振器的方案，使座椅抖動(dòng)較原狀態(tài)降低了53%，達(dá)到了可接受的水平。

關(guān)鍵詞：MPV；中排座椅；減振器；吸振器

中圖分類號(hào)：U463.83+6 " " " " " " " " " " " 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-5483（2024）01-0035-03

Investigation and Improvement of Middle Row Seat Shaking of an MPV

Xing Weizhe， Guo Mingjian， Lin Zheng， Zhang Qi， Dong Songmei， He Kaixin

（HYCAN Automotive Technology Co. Ltd， Guangzhou 511434， China）

Abstract： The middle row seat shakes when a multi-purpose vehicle （MPV） is driving. Through the test and analysis of the vehicle transmission path and the seat body， it was found that the rear suspension vibration damper was the main transmission path， and the Y-17 Hz mode of the seat body was the main response. The mounting rail， cushion frame， and backrest frame of the seat were reconstructed， and the results show that increasing the mass of the backrest frame can improve the shaking of the middle row seat. By adding vibration absorbers for different frequencies to the backrest， the seat vibration is reduced by 53%， which is acceptable.

Key words： MPV; middle row seat; vibration damper; vibration absorber

座椅作為乘客直接接觸的零部件，將路面振動(dòng)反饋給乘客，因此座椅本體的振動(dòng)大小是衡量MPV是否舒適的主要性能之一。車(chē)輛在行駛過(guò)程中，輪胎與路面接觸產(chǎn)生的激勵(lì)通過(guò)懸架、車(chē)身路徑傳遞至座椅，使乘客感知［1］。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)座椅抖動(dòng)性能進(jìn)行了相關(guān)研究，Baik等［2］運(yùn)用有限元方法對(duì)座椅模態(tài)進(jìn)行分析，并且對(duì)座椅振動(dòng)特性進(jìn)行了試驗(yàn)驗(yàn)證。高開(kāi)展等［3］研究人-椅接觸面的體壓分布來(lái)表征汽車(chē)座椅的振動(dòng)舒適性，揭示了平均壓力變化率和法向力變化率的均方根值與主觀不舒適性評(píng)分均具有較高的關(guān)聯(lián)性。BANG等［4］建立動(dòng)總模型，運(yùn)用仿真手段，計(jì)算并優(yōu)化動(dòng)總剛體模態(tài)預(yù)測(cè)啟動(dòng)過(guò)程動(dòng)總本體振動(dòng)，從而降低了整車(chē)啟動(dòng)座椅抖動(dòng)。陳良松等［5］通過(guò)不同激勵(lì)幅值下的垂向振動(dòng)試驗(yàn)，測(cè)量從座椅地板到與人體接觸面的振動(dòng)傳遞來(lái)表征人-椅耦合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。李未等［6］運(yùn)用TPA方法對(duì)某轎車(chē)駕駛員座椅地板垂直振動(dòng)加速度進(jìn)行了研究。慕樂(lè)等［7］研究了三缸發(fā)動(dòng)機(jī)MPV車(chē)型怠速工況下中排座椅的振動(dòng)性能。王海濤等［8］運(yùn)用模態(tài)分析、CAE分析等方法對(duì)座椅抖動(dòng)的原因進(jìn)行分析，確定該座椅抖動(dòng)由座椅Y向擺動(dòng)模態(tài)頻率與懸架激勵(lì)頻率共振引起。上述研究多基于燃油車(chē)，對(duì)于純電動(dòng)MPV車(chē)型的中排座椅抖動(dòng)研究鮮有報(bào)道。文中首先通過(guò)振動(dòng)數(shù)據(jù)采集和主觀評(píng)價(jià)方法識(shí)別出座椅抖動(dòng)的頻率；其次對(duì)懸架傳遞路徑及座椅本體模態(tài)進(jìn)行了測(cè)試分析，明確了降低座椅本體振動(dòng)的改進(jìn)方向；最后在座椅本體上增加吸振器，解決了座椅抖動(dòng)問(wèn)題。

1 中排座椅抖動(dòng)測(cè)試與分析

某MPV車(chē)型行駛時(shí)中排座椅存在抖動(dòng)，主觀評(píng)價(jià)不及競(jìng)品車(chē)水平。為了客觀研究該問(wèn)題，采用三向加速度振動(dòng)傳感器對(duì)座椅靠背骨架進(jìn)行測(cè)試，測(cè)點(diǎn)位置如圖1所示。測(cè)試車(chē)速為60 km·h?1，測(cè)得該點(diǎn)的座椅振動(dòng)見(jiàn)圖2，與競(jìng)品車(chē)對(duì)比，X向及Z向振動(dòng)加速度基本相當(dāng)；自研車(chē)Y向在17 Hz振動(dòng)加速度為0.41 m·s-2，競(jìng)品車(chē)振動(dòng)加速度為0.28 m·s-2。結(jié)合主觀評(píng)價(jià)結(jié)果，說(shuō)明座椅Y向振動(dòng)高于競(jìng)品車(chē)是座椅抖動(dòng)的主要原因。

2 問(wèn)題排查及分析

座椅抖動(dòng)的整車(chē)傳遞路徑如圖3所示，車(chē)輪與路面接觸產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)減振器、連桿、拖曳臂、副車(chē)架傳遞至車(chē)身，最終傳遞到座椅。激勵(lì)端與胎面、路面相關(guān)，排查過(guò)程中更換其它規(guī)格的輪胎及調(diào)整輪胎胎壓，問(wèn)題點(diǎn)無(wú)明顯改善。

2.1 懸架路徑測(cè)試分析

分別對(duì)前懸架、后懸架與車(chē)身連接點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試，部分測(cè)試結(jié)果如圖4所示。結(jié)果顯示，后懸架減振器與車(chē)身連接點(diǎn)在Y向及Z向17 Hz振動(dòng)高于其他測(cè)點(diǎn)，因此認(rèn)為后懸架減振器為引起座椅抖動(dòng)的主要傳遞路徑。

2.2 座椅模態(tài)測(cè)試分析

整車(chē)狀態(tài)下測(cè)試座椅本體的固有模態(tài)，考慮到座椅抖動(dòng)是乘客乘坐時(shí)感知，因此測(cè)試乘客乘坐狀態(tài)下的座椅模態(tài)。測(cè)試結(jié)果如圖5所示，16.7 Hz模態(tài)陣型主要為Y向運(yùn)動(dòng)，20.4 Hz模態(tài)陣型為X向運(yùn)動(dòng)；結(jié)合圖2分析，16.7 Hz模態(tài)為座椅抖動(dòng)時(shí)的主要響應(yīng)模態(tài)。傳遞路徑及座椅模態(tài)的測(cè)試結(jié)果表明，引起座椅抖動(dòng)的原因是路面激勵(lì)的振動(dòng)通過(guò)后懸架的減振器傳遞至車(chē)身，車(chē)身振動(dòng)傳遞至座椅，座椅本體存在16.7 Hz的模態(tài)，進(jìn)而引起座椅抖動(dòng)。因此降低減振器傳遞至車(chē)身的振動(dòng)或降低座椅本體的響應(yīng)，均可達(dá)到優(yōu)化座椅抖動(dòng)的目的。

3 改進(jìn)方案

減振器的優(yōu)化會(huì)犧牲車(chē)身控制、操控等性能，而且減振器在生產(chǎn)中存在公差，很難做到徹底解決座椅抖動(dòng)問(wèn)題。為平衡各項(xiàng)性能，確保量產(chǎn)時(shí)的穩(wěn)定性，文中主要從座椅端響應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化。

3.1 改制方案驗(yàn)證

座椅本體改制分別為座椅導(dǎo)軌加強(qiáng)、座椅導(dǎo)軌焊接、坐墊骨架增加10 kg質(zhì)量、靠背骨架增加10 kg質(zhì)量，驗(yàn)證措施見(jiàn)圖6。驗(yàn)證結(jié)果如圖7所示，座椅導(dǎo)軌焊接、座椅導(dǎo)軌加強(qiáng)、坐墊骨架增加10 kg質(zhì)量這3種方案改善不明顯；靠背骨架增加10 kg質(zhì)量的方案中，Y向靠背骨架振動(dòng)加速度由原狀態(tài)0.41 m·s-2降低為0.22 m·s-2，客觀數(shù)據(jù)明顯減低，對(duì)該狀態(tài)進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，座椅抖動(dòng)改善。

3.2 設(shè)計(jì)方案驗(yàn)證

靠背增加10 kg質(zhì)量的方案驗(yàn)證有效，工程上從成本、重量、空間、周期的角度考慮，增加吸振器進(jìn)行優(yōu)化［9-10］。吸振器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖8，考慮制造公差，對(duì)15.7 Hz、17.8 Hz、18.6 Hz、19.6 Hz吸振器進(jìn)行驗(yàn)證。座椅增加吸振器驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)圖9，座椅靠背Y向17 Hz峰值振動(dòng)對(duì)比見(jiàn)圖10，各吸振器比原狀態(tài)在客觀數(shù)值上都明顯降低，其中15.7 Hz吸振器表現(xiàn)最優(yōu)，座椅靠背Y向17 Hz峰值振動(dòng)為0.16 m·s-2，降低了61%；17.8 Hz吸振器表現(xiàn)次之，座椅靠背Y向17 Hz峰值振動(dòng)為0.19 m·s-2，降低了53%，主觀評(píng)價(jià)座椅抖動(dòng)優(yōu)于競(jìng)品車(chē)，達(dá)到可接受水平?？紤]到吸振器生產(chǎn)時(shí)的公差及疲勞耐久性能，將17.8 Hz吸振器作為設(shè)計(jì)值進(jìn)行量產(chǎn)。

4 結(jié)論

針對(duì)純電MPV車(chē)型中排座椅抖動(dòng)問(wèn)題，文中通過(guò)對(duì)標(biāo)測(cè)試及主觀評(píng)價(jià)明確了問(wèn)題點(diǎn)頻率及振動(dòng)加速度，對(duì)傳遞路徑、座椅響應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試分析及改制方案驗(yàn)證，通過(guò)在座椅靠背增加吸振器，改善了座椅抖動(dòng)問(wèn)題。

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