汽車座椅是整車上和乘員直接接觸的一個重要部件,也是影響整車NVH性能的關鍵部件。本文在參考大量文獻的基礎上介紹了常見座椅系統振動異響問題的產生原因和解決措施,希望對後續座椅的開發提供借鑑。
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異響產生的機理
根據異響產生的機理可以分為3類:
振動聲(Buzz):結構振動或共振發出的嗡嗡的聲音。共振異響主要是指座椅與整車發動機振動頻率或傳遞到車身地板的振動共振造成的。共振異響主要是在前期設計時座椅的固定頻率和發動機及其他綜合因素的固有頻率相同導致,共振異響一旦在驗證過程中發生是需要花費相當的代價去解決的。常見的共振異響主要有頭枕、靠背等。
摩擦聲(Squeak):物體表面接觸滑動、摩擦產生的尖銳的吱吱聲。主要發生在接觸的兩個或多個零部件,有相對運動、摩擦的零部件中。常見的問題有:前排座椅與副儀錶板之間的摩擦異響、坐盆懸簧鋼絲與坐盆骨架因乘坐者擠壓產生的摩擦異響、發泡與骨架之間的摩擦異響、塑料護板與面料之間的摩擦異響、調節手柄與塑料護板摩擦異響、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。
敲擊聲(Rattle):相鄰零部件之間撞擊產生的叮叮、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、線束與骨架在運動過程中的敲擊聲、頭枕導杆與頭枕導套之間的敲擊聲、靠背拉鏈與金屬背板或塑料背板之間的敲擊聲等。
產生異響的原因主要有尺寸公差、裝配精度、接觸面材料的兼容性、結構設計問題和產品質量問題等等。由於異響的成因相當複雜而且很難被模擬出來,因此解決異響問題一直是困擾整車廠和供應商的難題。
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座椅常見異響問題
乘用車座椅設計一般分為前後兩排,前2後3共5個座位。為了增大車輛可利用空間,後排座椅通常設計成可摺疊式。前排座椅系統是由頭枕、骨架(包括靠背骨架、坐墊骨架)、發泡(包括頭枕發泡、靠背發泡、坐墊發泡)、面套(包括靠背面套、坐墊面套)以及飾板等部件組成。
乘用車後排座椅通常由兩部分組成,分別有1個座位和2個座位,習慣上稱之為後排4分座椅和後排6分座椅,兩個座椅可以獨立活動,有時候後排座椅也設計成一個整體形式。
座椅坐墊與車身用鉸鏈連接,可以翻轉至豎直位置。座椅靠背通過軸銷與U型槽的銷孔間隙配合與車身連接,可以自由向前翻轉至水平,用靠背鎖與車身鎖扣接觸卡緊。使用時先把座椅坐墊翻至豎直,向上拉起解鎖繩使座椅靠背鎖脫離鎖扣,再翻轉靠背至水平位置,座椅靠背平鋪在後車廂,從而騰出空間以供顧客裝貨。
座椅系統異響按發出部位的不同,可細分為頭枕異響、靠背異響、坐墊異響、手柄異響等。座椅系統異響按產生機理,大致可分為座椅內部構件之間相對運動的摩擦異響、撞擊異響和座椅系統與周邊間相對運動產生的摩擦異響、撞擊異響。
2.1 - 座椅頭枕異響
問題:某車型在強化路面上出現座椅頭枕抖動異響的現象。
原因分析:檢查發現異響來源於頭枕與座椅骨架的配合關係不良。頭枕導套內徑與頭枕導杆外徑配合間隙為0.9-1.2mm,過大的間隙導致頭枕晃動,進而引發頭枕導杆與頭枕杆鎖片相碰,產生異響。
對策:將頭枕導套內部加筋,加筋後的孔徑與頭枕導杆直徑相配合,配合間隙為0-0.3mm,同時實物做潤滑處理以減小頭枕操作力。通過改善頭枕導杆和頭枕導套的配合間隙問題得到圓滿解決。
2.2 - 座椅靠背異響問題1
問題:某車型駕駛員坐上座椅靠向靠背時,座椅靠背會發出「咯吱咯吱」的異響聲。
原因分析:經檢查發現靠背鋼絲末端與靠背骨架之間是金屬與金屬的直接接觸,是產生異響的主要原因;此外內表面光滑的靠背發泡直接接觸靠背骨架,也會產生輕微異響。
對策:更改兩者的接觸方式即可消除異響。具體方案為:靠背鋼絲末端採用包塑工藝,使得鋼絲表面的塑料層與靠背骨架接觸;靠背發泡內表面的無紡布增加到發泡邊緣,使得無紡布與靠背骨架接觸。
此外,坐盆與鋼絲懸簧處也容易發生類似異響。
2.3 - 座椅靠背異響問題2
問題:某車型駕駛員在座椅上調整坐姿時,座椅靠背內部會發出「格嘰格嘰」異響聲。用手按壓座椅靠背,異響會再次出現。
原因分析:經檢查發現靠背網格鋼絲與靠背側板連接處Z向存在晃動量,當用力快速按壓時產生異響。
對策:整改措施即為消除此晃動量:改變網格鋼絲的折彎角度,使得靠背網格鋼絲與靠背側板連接牢靠。
2.4 - 座椅靠背異響問題3
問題:某車型後排座椅使用中,壓靠靠背側翼,與立柱飾板發出摩擦異響。
原因分析:檢查發現座椅面與立柱面設計狀態預留有5mm間隙。但當靠背晃動時,座椅面與立柱面存在運動摩擦,產生異響。
對策:修改座椅發泡,使座椅面與立柱面正常位置幹涉,避免發生運動摩擦;或者將摩擦部位面料由皮革改為織物。
2.5 - 座椅坐墊異響
問題:某車型行駛中,安全帶插鎖與座椅面料間有摩擦異響。
原因分析:檢查發現安全帶插鎖與面料幹涉,車輛行駛時插鎖與座椅之間運動摩擦導致異響。
對策:將插鎖與面料隔開,或者將插鎖安裝點增加墊圈墊高插鎖,或者在插鎖背面貼上毛氈,避免插鎖與面料直接接觸。
2.6 - 座椅把手異響
問題:某車型座椅前後調節把手異響。
原因分析:檢查發現座椅前後調節導軌鎖止機構較為松曠,較大的間隙導致異響產生。
對策:通過更改鎖止彈簧的折彎角度,增大彈簧的預緊力,可以減少滑軌操縱杆的晃動程度,進而達到消除異響的目的。
2.7 - 座椅解鎖手柄異響
問題:某座椅高度調節手柄在操作時會產生異響。
原因分析:檢查發現高度調節手柄與側飾板間隙過小(0.5mm),調節過程中兩者幹涉,刮擦導致異響。
對策:將調高手柄與側飾板間隙增大到3mm,操作時異響現象消除。
2.8 - 座椅靠背鎖異響
問題:某車型當坐在後排座椅並靠向座椅靠背時,座椅靠背鎖止機構處會出現「格嘰格嘰」的撞擊異響聲。用手晃動座椅靠背時,靠背鎖止機構有明顯的松曠異響。
原因分析:1.橡膠墊塊高度不足,導致過盈量不足;2.橡膠墊塊彈性不足,易變形,增大了鎖舌與鎖杆的間隙;3.靠背鎖鎖舌沒有限位,導致鎖杆過分擠壓鎖舌,一方面接觸到靠背鎖外殼體,導致磨損現象,另一方面增大了鎖舌與鎖杆的間隙,從而產生晃動;4.車身安裝孔位影響靠背上支架鎖杆的安裝角度,使得靠背鎖與鎖杆之間存在晃動量。
對策:1.橡膠墊塊高度增加2.2mm,由原來的4.5mm改為6.7mm;2.橡膠墊塊邵氏硬度(HA)增加,由55改為65,斷裂伸長率增加,由不小於320改為不小於380;3.靠背鎖鎖舌直線部分增加0.58mm,圓弧半徑增大0.67mm,起到限位作用。綜合各種措施消除靠背鎖杆間隙,異響消除。
2.9 - 座椅共振異響
問題:某車型以某一車速行駛在顛簸路面上,座椅出現嚴重晃動現象。
原因分析:檢測發現座椅振動能量主要集中在13Hz。座椅一階模態頻率較低與整車行駛中部分模態重合,產生共振現象。
對策:方法1:需要提高座椅模態,錯開整車常見模態3Hz以上。提高座椅的模態可以提高座椅剛度、優化靠背質量分布;方法2:減小振動幅值,如在座椅靠背上布置質量塊、動態吸振器等。
2.10 - 前排座椅與副儀錶板之間異響
問題:調節前排座椅前後位置時,座椅與副儀錶板之間出現異響。
原因分析:檢查發現座椅與副儀錶板之間間隙過小,發生幹涉現象。
對策:方法1:增大座椅與副儀錶板之間間隙;方法2:座椅與副儀錶板之間接觸由皮革改為同顏色面料。
2.11 - 座椅靠背皮革摩擦異響
問題:調節靠背位置時,靠背上皮革與坐墊上皮革之間出現異響。
原因分析:檢查發現靠背上皮革與坐墊上皮革之間出現摩擦,是造成異響的原因。
對策:方法1:靠背與坐墊不可視區域皮革面料改為同顏色的織物面料;方法2:在靠背皮革和坐墊皮革接觸位置塗消音蠟等(治標不治本)。
2.12 - 座椅坐盆異響
問題:車輛行駛過程中,坐盆位置出現噠噠的敲擊聲。
原因分析:檢查發現,坐盆線束未卡緊,敲擊坐盆產生異響。
對策:線束固定牢靠,避免與其他部件相撞。
參考文獻
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