乘用车座椅系统振动异响问题探讨

盛先志，侯辉，王艳林，王晓楠

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

前言

NVH是指Noise（噪声）、Vibration（振动）、Harshnesss（不舒适性），汽车NVH特性就是研究车辆的噪声和振动对整车性能和舒适性的影响。随着汽车技术的不断推陈出新，各级供应商和整车厂之间日益紧密的合作，不同品牌汽车的使用性能和安全性能之间的差别日趋缩小，相比之下，汽车的舒适性能如振动和噪声就常常成为区分汽车品牌好坏的重要因素。顾客对汽车舒适性的要求越来越高，每个国家对噪声污染的控制越来越严，因此 NVH性能的好坏决定了一部分汽车在市场上的前景。作为汽车乘坐舒适性的重要指标，NVH在很大程度上反映出了生产厂家的设计水平及工艺水平，已经成为衡量汽车质量的重要标志之一。

汽车座椅作为整车的一个重要部件，也是影响整车NVH性能的关键部件。本文介绍了某车型座椅系统振动异响问题的产生原因和解决措施，探讨异响预防和控制的具体方法和程序，希望对后续车型的开发提供借鉴。

1 座椅常见振动异响分析

1.1 异响产生的机理

根据异响产生的机理可以分为3类（见图1）：

①振动声（Buzz）：结构振动或共振发出的嗡嗡的声音。

②摩擦声（Squeak）：物体表面接触滑动、摩擦产生的尖锐的吱吱声。

③敲击声（Rattle）：相邻零部件之间撞击产生的咔嗒声。

图1 异响的分类

产生异响的原因主要有尺寸公差、装配精度、接触面材料的兼容性、结构设计问题和产品质量问题等等。由于异响的成因相当复杂而且很难被模拟出来，因此解决异响问题一直是困扰整车厂和供应商的难题。

1.2 座椅异响故障分析

座椅系统是由头枕、骨架（包括靠背骨架、坐垫骨架）、发泡（包括头枕发泡、靠背发泡、坐垫发泡）、面套（包括靠背面套、坐垫面套）以及饰板等部件组成。

座椅系统异响按发出部位的不同，可细分为头枕异响、靠背异响、坐垫异响、手柄异响等。座椅系统异响按产生机理，大致可分为座椅内部构件之间相对运动的摩擦异响、撞击异响和座椅系统与周边间相对运动产生的摩擦异响、撞击异响。

1.2.1 座椅头枕异响

某车型在强化路面上出现座椅头枕抖动异响的现象。经检查头枕与座椅骨架的配合关系查出异响来源：头枕导套内径与头枕导杆外径配合不良，间隙为 0.9-1.2mm，导致头枕晃动；头枕晃动，导致头枕导杆与头枕杆锁片相碰，产生异响。将头枕导套内部加筋，加筋后的孔径与头枕导杆直径相配合，配合间隙为0-0.3mm（见图2），同时实物做润滑处理，以减小头枕操作力。通过改善头枕导杆和头枕导套的配合以消除头枕杆晃动造成的异响。

图2 2+3+2座椅布置型式

1.2.2 座椅靠背异响

某车型坐上驾驶员座椅靠向座椅靠背时，座椅靠背会发出“咯吱咯吱”的异响声。经检查靠背钢丝末端与靠背骨架之间是铁与铁的接触，是产生异响的主要原因；其次，靠背发泡内表面光滑，与靠背骨架直接接触，也会产生轻微异响。将两者的接触方式做改变即可消除异响，具体方案为：靠背钢丝末端采用包塑的形式，使得钢丝表面的塑料层与靠背骨架接触；靠背发泡内表面的无纺布增加到发泡边缘，使得无纺布与靠背骨架接触（见图3）。

图3 座椅靠背异响①原因分析和解决方法

1.2.3 座椅靠背异响

图4 座椅靠背异响②原因分析和解决方法

某车型驾驶员在座椅上调整坐姿时，座椅靠背内部就会发出“格叽格叽”异响声。用手按压座椅靠背，此异响出现。经检查，靠背网格钢丝与靠背侧板连接处Z向存在晃动量，当用力快速按压时产生异响。整改措施即为消除此晃动量：改变网格钢丝的折弯角度，使得靠背网格钢丝与靠背侧板连接牢靠（见图4）。

1.2.4 座椅靠背异响

某车型后排座椅使用中，压靠靠背侧翼，与立柱饰板发出摩擦异响。经检查，座椅面与立柱面设计状态存在间隙，但当靠背晃动时，座椅面与立柱面存在运动摩擦，发出异响。解决方案为修改座椅发泡，使座椅面与立柱面正常位置干涉，避免发生运动摩擦；或者将摩擦部位面料由皮革改为织物（见图 5）。

图5 座椅靠背异响③原因分析和解决方法

1.2.5 座椅坐垫异响

某车型行驶中，安全带插锁与座椅面料间有摩擦异响。经检查，安全带插锁与面料干涉，车辆行驶时插锁与座椅之间运动摩擦导致异响。解决措施即为将插锁与面料隔开，或者将插锁安装点增加垫圈垫高插锁，或者在插锁背面贴上毛毡，使插锁不直接与面料接触（见图6）。

图6 座椅坐垫异响原因分析和解决方法

1.2.6 座椅把手异响

某车型座椅前后调节把手异响。经检查座椅前后调节导轨锁止机构较为松旷，锁止机构的间隙导致异响产生。通过更改锁止弹簧的折弯角度，增大弹簧的预紧力（见图7），减少滑轨操纵杆晃动程度，以达到消除异响的目的。

图7 座椅把手异响原因分析和解决方法

1.2.7 座椅把手异响

某车型座椅调节座椅高度时高度调节手柄位置异响。经检查，高度调节手柄与侧饰板间隙过小（0.5mm），调节运动过程中两者干涉，刮擦导致异响。将调高手柄与侧饰板间隙增大到3mm（见图8），即可在使用中无刮擦异响。

图8 座椅手柄异响原因分析和解决方法

1.2.8 座椅锁异响

某车型当坐在后排座椅并靠向座椅靠背时，座椅靠背锁止机构处会出现“格叽格叽”的撞击异响声。经检查，用手晃动座椅靠背时，靠背锁止机构有明显的松旷异响。分析座椅锁异响产生原因：1.橡胶垫块高度不足，导致过盈量不足；2.橡胶垫块弹性不足，易变形，增大了锁舌与锁杆的间隙；3.靠背锁锁舌没有限位，导致锁杆过分挤压锁舌，一方面接触到靠背锁外壳体，导致磨损现象，另一方面增大了锁舌与锁杆的间隙，从而产生晃动；4. 车身安装孔位影响靠背上支架锁杆的安装角度，使得靠背锁与锁杆之间存在晃动量。针对以上原因整改措施如下：1.橡胶垫块高度增加 2.2mm，由原来的 4.5mm改为 6.7mm；2.橡胶垫块邵氏硬度（HA）增加，由55改为65，断裂伸长率增加，由不小于320改为不小于380；3.靠背锁锁舌直线部分增加0.58mm，圆弧半径增大0.67mm，起到限位作用（见图9）。综合消除靠背锁杆间隙，以消除异响。

图9 座椅锁异响原因分析和解决方法

1.2.9 座椅共振异响

某车型在以某一车速行驶在颠簸路面上，座椅出现明显严重晃动现象。经检测，座椅在9Hz左右发生共振（见图10）。问题原因为座椅一阶模态与整车行驶中部分模态重合，产生共振。为解决此问题，需要调整座椅模态，错开整车常见模态3Hz以上。改变座椅的模态可以改变座椅结构、重量，或者座椅内部增加谐振块。

图10 座椅振动图谱

2 座椅系统异响试验验证方法

异响可以通过专门的检测路段、4通道模拟路谱或激振器直接激励进行评估和测试。对异响的评价要做到主观评价与客观测试相结合。S&R路况道路试验可以在专用的汽车道路实验场里进行，对各种行驶路况下车内的异响等级进行评估。4通道模拟路谱试验可以在室内的实验室里进行，激励路谱可以选用汽车在专用的汽车道路实验场采集的路谱。

2.1 异响主观评价

异响问题可以通过整车路试进行主观评价测试，其结果主要依赖于人的听力和经验。为了使主观评价能够准确地评估异响，要确定异响产生的位置、类型和等级，然后分析原因，再找出相应的解决办法。

经过上述座椅系统的异响问题整改，主观评价验证整改措施有效，达到预期消除异响的目标。

表1 异响主观评价汇总表

2.2 异响客观评价

异响的客观测试可以通过直接测量异响噪声，确定噪声对异响的贡献量和异响的频率。也可以测量零部件对异响的敏感度，异响敏感度就是在承受激励时的响应，灵敏度越高，响应越大，振幅就越大，出现异响的几率也越大。

以下是某车型的座椅在实验室的4通道模拟路谱试验。

图11 某车型整车路谱采集

首先，某车型采集了五种路谱：①比利时路belgium block②鹅卵石路cobble stone③粗面砖路rough rick④沥青补丁路tar patch⑤噪声路harshness road（见图11）。

图12 实验室背景噪声

图13 座椅整改前后噪声对比

其次，将座椅放在实验室中复现四种路况进行异响测试，背景噪声见图12。座椅整改前后噪声测试数据见图13。由此客观测试得出结论：某车型座椅系统的异响问题基本解决，这与主观评价结果相吻合。

3 结论

通过以上对座椅系统异响的整理分析中得出，座椅系统的异响问题一般都是到整车和样件出来后通过静态或动态的评价去发现，进而去分析和解决问题，提高了产品成本，同时也极大地拖延了产品开发的周期。因此在方案设计阶段就启用异响预防方案和在具体座椅系统设计时参照以往车型的异响数据库可尽量避免后期因振动异响问题造成的大量整改。

在方案设计阶段，一套完整的异响预防方案应该是模态分析初步判断结构弱点→整车模态频响分析→整车直接频响分析→整车模态贡献量分析→TPA传递路径分析→结构优化。对于复杂的座椅系统异响问题。建立系统性的异响评估和分析方法是十分必要的，这其中包括CAE分析，主观评价和客观测试（异响控制流程见图 14）。通过多款整车系统性的异响评估，逐步建立起各级别车型关于异响分析和测试的数据库，从而为解决异响问题提供有价值的目标值。最终建立在正确的分析方法、测试方法和目标值这三者基础上的异晌问题知识库。才能真正指导解决异响问题。

图14 座椅异响控制流程图

通过对座椅异响问题及解决方法的研究，并进一步探讨异响预防和控制的具体方法和程序，为后续车型设计开发提供参考。

[1] 庞剑等.汽车噪声与振动[M].北京:北京理工大学出版社,2006.

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