汽車座椅顛簸蠕動試驗綜述

李巖　許繼藝　李劼

摘 要：本文分析了不同標準對汽車座椅顛簸蠕動試驗提出的需求，對比了國內相關儀器設備的功能和參數，提出了汽車座椅顛簸蠕動試驗對座椅生產廠、整車廠和消費者的重要意義和該項試驗的發展趨勢。

關鍵詞：汽車座椅;顛簸蠕動試驗;舒適性

1 前言

隨著汽車產業的發展和人們對駕乘要求的不斷提高，汽車座椅已不再是簡單的滿足乘坐要求的部件，而是集人機工程學、機械振動、控制工程為一體的系統工程產品[1]，關系到汽車的舒適性和安全性，因此汽車座椅相關性能的研究成為產品工程師在設計、研發過程中越來越關注和需要著重解決的問題。

2 汽車座椅的組成和作用

汽車座椅一般主要由坐墊骨架和泡沫、靠背骨架和泡沫、滑軌、調角器、高度調節器、頭枕、座椅護面等組成，如圖1所示。汽車座椅是汽車內飾的一個重要組成部分，是將人體和車身聯系在一起的重要部件，是汽車安全性和舒適性的主要載體。其主要作用是：在車輛行駛過程中，座椅通過坐墊和靠背側翼為駕乘人員提供有力的支撐和合理的體壓分布，充分保證駕乘人員的平衡性和穩定性。設計良好的座椅不僅能為駕乘人員提供舒適的坐姿、良好的視野、便捷的操控，減少路面對駕乘人員的影響，減輕駕乘疲勞，還能在汽車發生碰撞時配合安全帶的使用有效防止駕乘人員頭頸部受到傷害，最大程度保護駕乘人員的安全[2]。

3 座椅顛簸蠕動試驗現狀

3.1 振動對人體的影響

人體是一個復雜的共振系統，人體及其各種組織與器官都有其自身的共振頻率。生物力學研究表明，人體承受全身振動時的主管感覺隨振動參數的不同而不同。低頻時為搖擺或顛簸感，而高頻時則為刺痛或灼痛感。車輛行駛過程中，人體的振動傳遞與人體骨骼、姿勢（站姿或坐姿）以及座椅結構等因素密切相關。坐姿人體對1～2Hz的輕度振動感覺輕松和舒適;對4～8Hz的中度振動感覺十分不適[3]。而汽車座椅的固有頻率太高（大于8Hz）的話，坐墊太硬，影響乘坐舒適性;而頻率太低（小于1Hz）則不僅會因為坐墊太軟、撓度太大而使布置不便，還會造成在不良路面行駛時對人體產生較大沖擊。同時，過低的固有頻率也會更容易讓人產生暈車的感覺。因此，設計車輛和汽車座椅時必須考慮人體共振頻率，采取減振措施，盡量避開人體共振效應。

3.2 顛簸蠕動試驗標準對比

汽車座椅的一個重要功能就是緩和及衰減由車身傳來的沖擊和振動。而顛簸蠕動試驗正是為了驗證車輛在行駛過程中路面顛簸造成的駕乘人員對汽車座椅骨架、發泡、面料及其他輔助功能系統的影響情況，如座椅零部件的失效（包括座椅骨架焊點開裂、緊固件松動、面料破損、調角器失效等）及座椅整體功能喪失（包括座椅承重部位疲勞塌陷、座椅整體嚴重變形等）。可見，汽車座椅顛簸蠕動試驗可以有效評價座椅舒適度及疲勞壽命值，也是考核汽車座椅的結構設計和生產工藝是否合適的重要方法。

目前，國內外座椅顛簸蠕動試驗方法和評價標準并不統一，國內主要采用QC/T740-2017中第5.5條，試驗方法為將座椅固定在顛簸蠕動試驗機平臺上，調整樣品使其H點中心線與假臀或假背中心線對齊，調整假臀（68kg）或假背（29kg）的高低位置。坐墊和靠背顛簸幅值30mm，頻率100次/分，坐墊蠕動角度±21°，頻率4次/分。進行坐墊10萬次、靠背5萬次的耐久試驗后樣品應無異常情況出現，座椅骨架無裂縫，泡沫無變形，面料和襯墊無破損，H點最大變動在設計要求范圍之內[4]。華晨標準與QC/T740一致。

福特標準ST-0036區別在于坐墊負載900N，顛簸幅值±19mm（乘用車）或±23.75mm（貨車、出租車等），靠背負載267N，顛簸幅值±19mm（乘用車）或±20.5mm（貨車、出租車等），頻率90±10次/分，無蠕動。試驗中和試驗后測量凹陷量是否在要求范圍內。

鈴木標準S7203針對坐墊，負載68±1kg（AM），54±1kg（JM），顛簸加速度0.8g;蠕動角度±15°，15次/分;水平運動±30mm，16次/分。S7204針對靠背，負載29±1kg（AM/JM），顛簸加速度0.6g，頻率為共振頻率+1.5Hz;試驗后主觀檢查。

韓國大宇標準EDS-T-4546只針對坐墊，負載68kg，臀模1.62g時確定振動臺加速度，頻率3～4Hz，試驗后檢查H點變動量是否在要求范圍內。

東風標準EQC-3267只針對坐墊，負載70kg，顛簸幅值±20mm，頻率1.33Hz;水平運動±25mm，0.44Hz;試驗后測量動態松弛量是否在要求范圍內。

4 國內座椅顛簸蠕動設備現狀

為了客觀評價汽車座椅顛簸蠕動試驗，提高汽車座椅設計、制造和試驗水平，需要專業的試驗設備，目前行業內座椅顛簸蠕動設備主要的實現方式有機械式和電液伺服式。機械式主要采用變頻電機加偏心輪的結構[5]（如圖2），這種結構構件少、運動鏈短、結構簡單緊湊、成本低，但振動幅值只能設定幾個定值，設備通用性差，且點線接觸易磨損，傳遞動力不足;電液伺服式主要由液壓缸驅動（如圖3），這種結構具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量的反饋等優點。現將市場上主要幾種檢測設備對比分析（見表3）：

可見，國內顛簸蠕動設備現狀參差不齊。設備C為機械式，缺點在于幅值為定值，無法完成掃頻功能，具有一定的局限性。設備D最具代表性，為電液伺服結構，可以實現顛簸、蠕動、水平運動中任意一個、兩個以及三個方式的同時運動，且能夠完成座椅掃頻、座椅動態松弛量以及凹陷量的測量，能夠滿足不同標準的試驗需求。

5 座椅顛簸蠕動試驗發展趨勢

目前的顛簸蠕動試驗的信號輸入是某固定幅值或頻率的振動，如果可以將整車路譜數據采集、隨機振動試驗和顛簸蠕動試驗相結合，那么既可考查到振動輸入人體后引起的人體各部位的振動響應，也可考查到人體的振動響應引起的生理反應，還可以考查人體的振動響應對座椅結構和使用壽命的影響，更加貼近實際使用狀況，且試驗效果非常直觀，隨著行業內路譜數據采集工作的推進以及后期試驗設備軟硬件的升級改造，座椅顛簸蠕動試驗必將朝著更加完善的方向發展，為座椅生產廠和整車廠提供更加直觀、有效的試驗數據和結果。

6 結束語

綜上所述，汽車座椅顛簸蠕動試驗是在座椅已經裝配完成的情況下，模擬座椅的實際使用情況，為座椅質量提供直觀、可靠的測試評判，這對座椅生產廠而言可與前期材料、零部件測試數據形成數據鏈供溯源分析，為后期材料改進和產品生產工藝改進提供一定依據;對整車廠而言可為后期新型座椅設計開發提供技術依據，提高市場競爭力;對消費者而言為新車購買提供一定的選擇依據，提高消費者滿意度。但是，目前汽車座椅顛簸蠕動試驗國內標準與國外標準還是存在一些差異，而國內目前在產的儀器設備很多并不能很好的適應國內外這些標準的要求，硬件的完善和軟件上的兼容和處理都顯得尤為重要，汽車顛簸蠕動試驗的發展任重而道遠。

參考文獻：

[1]林麗娟.汽車座椅的設計[J].商品與質量：消費研究，2015.

[2]王超.有關動態舒適性的汽車座椅系統的研究[J].科技創新與應用，2015.

[3]徐新喜.全身振動對人體的影響和防護[J].醫療衛生裝備，1993.

[4]QC/T740-2017，乘用車座椅總成[S].2017.

[5]俞龍生.201310263977.8.一種汽車座椅顛簸蠕動耐久試驗機[P].2013.

[6]黃斌，蔣祖華，嚴雋琪.汽車座椅系統動態舒適性的研究綜述[J].汽車科技，2001.

[7]QC/T55-1993，汽車座椅動態舒適性試驗方法[S].1993.

作者簡介：李巖（1981-），女，湖北宜都人，碩士研究生，工程師，研究方向：汽車座椅系統測試評價。