乘用車座椅系統振動異響問題探討

盛先志，侯輝，王艷林，王曉楠

（安徽江淮汽車集團股份有限公司技術中心，安徽 合肥 230601）

前言

NVH是指Noise（噪聲）、Vibration（振動）、Harshnesss（不舒適性），汽車NVH特性就是研究車輛的噪聲和振動對整車性能和舒適性的影響。隨著汽車技術的不斷推陳出新，各級供應商和整車廠之間日益緊密的合作，不同品牌汽車的使用性能和安全性能之間的差別日趨縮小，相比之下，汽車的舒適性能如振動和噪聲就常常成為區分汽車品牌好壞的重要因素。顧客對汽車舒適性的要求越來越高，每個國家對噪聲污染的控制越來越嚴，因此 NVH性能的好壞決定了一部分汽車在市場上的前景。作為汽車乘坐舒適性的重要指標，NVH在很大程度上反映出了生產廠家的設計水平及工藝水平，已經成為衡量汽車質量的重要標志之一。

汽車座椅作為整車的一個重要部件，也是影響整車NVH性能的關鍵部件。本文介紹了某車型座椅系統振動異響問題的產生原因和解決措施，探討異響預防和控制的具體方法和程序，希望對后續車型的開發提供借鑒。

1 座椅常見振動異響分析

1.1 異響產生的機理

根據異響產生的機理可以分為3類（見圖1）：

①振動聲（Buzz）：結構振動或共振發出的嗡嗡的聲音。

②摩擦聲（Squeak）：物體表面接觸滑動、摩擦產生的尖銳的吱吱聲。

③敲擊聲（Rattle）：相鄰零部件之間撞擊產生的咔嗒聲。

圖1 異響的分類

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。由于異響的成因相當復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。

1.2 座椅異響故障分析

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。

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。

1.2.1 座椅頭枕異響

某車型在強化路面上出現座椅頭枕抖動異響的現象。經檢查頭枕與座椅骨架的配合關系查出異響來源：頭枕導套內徑與頭枕導桿外徑配合不良，間隙為 0.9-1.2mm，導致頭枕晃動；頭枕晃動，導致頭枕導桿與頭枕桿鎖片相碰，產生異響。將頭枕導套內部加筋，加筋后的孔徑與頭枕導桿直徑相配合，配合間隙為0-0.3mm（見圖2），同時實物做潤滑處理，以減小頭枕操作力。通過改善頭枕導桿和頭枕導套的配合以消除頭枕桿晃動造成的異響。

圖2 2+3+2座椅布置型式

1.2.2 座椅靠背異響

某車型坐上駕駛員座椅靠向座椅靠背時，座椅靠背會發出“咯吱咯吱”的異響聲。經檢查靠背鋼絲末端與靠背骨架之間是鐵與鐵的接觸，是產生異響的主要原因；其次，靠背發泡內表面光滑，與靠背骨架直接接觸，也會產生輕微異響。將兩者的接觸方式做改變即可消除異響，具體方案為：靠背鋼絲末端采用包塑的形式，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（見圖3）。

圖3 座椅靠背異響①原因分析和解決方法

1.2.3 座椅靠背異響

圖4 座椅靠背異響②原因分析和解決方法

某車型駕駛員在座椅上調整坐姿時，座椅靠背內部就會發出“格嘰格嘰”異響聲。用手按壓座椅靠背，此異響出現。經檢查，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。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（見圖4）。

1.2.4 座椅靠背異響

某車型后排座椅使用中，壓靠靠背側翼，與立柱飾板發出摩擦異響。經檢查，座椅面與立柱面設計狀態存在間隙，但當靠背晃動時，座椅面與立柱面存在運動摩擦，發出異響。解決方案為修改座椅發泡，使座椅面與立柱面正常位置干涉，避免發生運動摩擦；或者將摩擦部位面料由皮革改為織物（見圖 5）。

圖5 座椅靠背異響③原因分析和解決方法

1.2.5 座椅坐墊異響

某車型行駛中，安全帶插鎖與座椅面料間有摩擦異響。經檢查，安全帶插鎖與面料干涉，車輛行駛時插鎖與座椅之間運動摩擦導致異響。解決措施即為將插鎖與面料隔開，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，使插鎖不直接與面料接觸（見圖6）。

圖6 座椅坐墊異響原因分析和解決方法

1.2.6 座椅把手異響

某車型座椅前后調節把手異響。經檢查座椅前后調節導軌鎖止機構較為松曠，鎖止機構的間隙導致異響產生。通過更改鎖止彈簧的折彎角度，增大彈簧的預緊力（見圖7），減少滑軌操縱桿晃動程度，以達到消除異響的目的。

圖7 座椅把手異響原因分析和解決方法

1.2.7 座椅把手異響

某車型座椅調節座椅高度時高度調節手柄位置異響。經檢查，高度調節手柄與側飾板間隙過小（0.5mm），調節運動過程中兩者干涉，刮擦導致異響。將調高手柄與側飾板間隙增大到3mm（見圖8），即可在使用中無刮擦異響。

圖8 座椅手柄異響原因分析和解決方法

1.2.8 座椅鎖異響

某車型當坐在后排座椅并靠向座椅靠背時，座椅靠背鎖止機構處會出現“格嘰格嘰”的撞擊異響聲。經檢查，用手晃動座椅靠背時，靠背鎖止機構有明顯的松曠異響。分析座椅鎖異響產生原因：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，增大了鎖舌與鎖桿的間隙；3.靠背鎖鎖舌沒有限位，導致鎖桿過分擠壓鎖舌，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桿的間隙，從而產生晃動；4. 車身安裝孔位影響靠背上支架鎖桿的安裝角度，使得靠背鎖與鎖桿之間存在晃動量。針對以上原因整改措施如下：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，由不小于320改為不小于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（見圖9）。綜合消除靠背鎖桿間隙，以消除異響。

圖9 座椅鎖異響原因分析和解決方法

1.2.9 座椅共振異響

某車型在以某一車速行駛在顛簸路面上，座椅出現明顯嚴重晃動現象。經檢測，座椅在9Hz左右發生共振（見圖10）。問題原因為座椅一階模態與整車行駛中部分模態重合，產生共振。為解決此問題，需要調整座椅模態，錯開整車常見模態3Hz以上。改變座椅的模態可以改變座椅結構、重量，或者座椅內部增加諧振塊。

圖10 座椅振動圖譜

2 座椅系統異響試驗驗證方法

異響可以通過專門的檢測路段、4通道模擬路譜或激振器直接激勵進行評估和測試。對異響的評價要做到主觀評價與客觀測試相結合。S&R路況道路試驗可以在專用的汽車道路實驗場里進行，對各種行駛路況下車內的異響等級進行評估。4通道模擬路譜試驗可以在室內的實驗室里進行，激勵路譜可以選用汽車在專用的汽車道路實驗場采集的路譜。

2.1 異響主觀評價

異響問題可以通過整車路試進行主觀評價測試，其結果主要依賴于人的聽力和經驗。為了使主觀評價能夠準確地評估異響，要確定異響產生的位置、類型和等級，然后分析原因，再找出相應的解決辦法。

經過上述座椅系統的異響問題整改，主觀評價驗證整改措施有效，達到預期消除異響的目標。

表1 異響主觀評價匯總表

2.2 異響客觀評價

異響的客觀測試可以通過直接測量異響噪聲，確定噪聲對異響的貢獻量和異響的頻率。也可以測量零部件對異響的敏感度，異響敏感度就是在承受激勵時的響應，靈敏度越高，響應越大，振幅就越大，出現異響的幾率也越大。

以下是某車型的座椅在實驗室的4通道模擬路譜試驗。

圖11 某車型整車路譜采集

首先，某車型采集了五種路譜：①比利時路belgium block②鵝卵石路cobble stone③粗面磚路rough rick④瀝青補丁路tar patch⑤噪聲路harshness road（見圖11）。

圖12 實驗室背景噪聲

圖13 座椅整改前后噪聲對比

其次，將座椅放在實驗室中復現四種路況進行異響測試，背景噪聲見圖12。座椅整改前后噪聲測試數據見圖13。由此客觀測試得出結論：某車型座椅系統的異響問題基本解決，這與主觀評價結果相吻合。

3 結論

通過以上對座椅系統異響的整理分析中得出，座椅系統的異響問題一般都是到整車和樣件出來后通過靜態或動態的評價去發現，進而去分析和解決問題，提高了產品成本，同時也極大地拖延了產品開發的周期。因此在方案設計階段就啟用異響預防方案和在具體座椅系統設計時參照以往車型的異響數據庫可盡量避免后期因振動異響問題造成的大量整改。

在方案設計階段，一套完整的異響預防方案應該是模態分析初步判斷結構弱點→整車模態頻響分析→整車直接頻響分析→整車模態貢獻量分析→TPA傳遞路徑分析→結構優化。對于復雜的座椅系統異響問題。建立系統性的異響評估和分析方法是十分必要的，這其中包括CAE分析，主觀評價和客觀測試（異響控制流程見圖 14）。通過多款整車系統性的異響評估，逐步建立起各級別車型關于異響分析和測試的數據庫，從而為解決異響問題提供有價值的目標值。最終建立在正確的分析方法、測試方法和目標值這三者基礎上的異晌問題知識庫。才能真正指導解決異響問題。

圖14 座椅異響控制流程圖

通過對座椅異響問題及解決方法的研究，并進一步探討異響預防和控制的具體方法和程序，為后續車型設計開發提供參考。

[1] 龐劍等.汽車噪聲與振動[M].北京:北京理工大學出版社,2006.

[2] 高紅武.嗓聲控制技術（第2 版〕[M].武漢:武漢理工大學出版社,2009,（6).

[3] 漕渡.汽車內外飾設計與實戰.北京:機械工業出版社,2011.1 ISBN 978-7-111-32947-3.