汽车座椅滑轨路试异响问题解析

马兆强，王传奇

汽车座椅滑轨路试异响问题解析

马兆强，王传奇

（一汽-大众汽车有限公司 青岛分公司，山东 青岛 266000）

针对汽车座椅在路试动态评价时产生异响的问题，通过对座椅结构进行分析，发现座椅骨架滑轨上下轨之间的间隙是引起异响的主要原因。文章分析了影响此间隙的主要因素，分别为滑轨配球方式、座垫骨架侧板端面平面度、下滑轨地脚端面平面度。通过对这三个影响因素进行定量分析，得出了最优的滑轨配球方式以及侧板端面平面度、下滑轨地脚端面平面度的控制公差。此方案有效解决了异响问题，为座椅骨架开发设计及质量控制提供一定的参考。

汽车座椅；滑轨；路试；异响分析；最优设计

随着汽车工业的发展，消费者对驾乘体验的要求越来越严格。由于车辆在颠簸路面行驶时会带动车内座椅产生比较剧烈的振动，在座椅松动或者配合有间隙的位置易产生异响，汽车制造商通过路试的方式来模拟汽车在颠簸路面上的行驶状态[1]。座椅通过滑轨与车身连接，滑轨上下轨之间的间隙直接影响座椅路试状态。因此，在座椅骨架开发阶段，如何定义上下轨的间隙至关重要。本文通过分析影响滑轨上下轨间隙的三个主要因素，改善上下轨的间隙，达到了优化路试异响的目的，为座椅骨架能够稳定批量生产打下了坚实的基础。

1 汽车异响

1.1 产生条件

汽车异响是整车在行驶过程中人耳所能听到的一种不愉悦的声音，令人难以接受。摩擦、敲击和共振是产生异响的三种途径。摩擦异响由两个接触面之间存在粘滑等相对运动而产生；敲击和共振则是由两个已接触或存在潜在接触风险的面之间撞击而产生，工作模式如图1、图2、图3所示。异响的产生与产品本身、路况和用户操作方式等多方面因素有关。产品的设计、制造工艺流程、工作环境都会导致异响[2]。汽车在静止状态时座椅滑轨上下轨之间存在间隙，而在路试动态评价时，座椅滑轨上下轨因路面颠簸相互敲击而产生异响，此种异响为本文主要研究的对象。

图1 摩擦异响的产生

图2 敲击异响的产生

图3 共振异响的产生

1.2 评价方法

路试是评价汽车是否有异响的主要方式，每台车必须经过路试检测，评价合格后才可以交付用户。路试跑道由不同的路面组成，如扭曲路面、比利时路面、搓板路面、井盖路面、钉子路面和沥青路面等[3-4]，如图4所示为比利时路面。汽车在不同路面行驶时的速度要求也不同，如在扭曲路面和井盖路面行驶时的速度不超过5 km/h；在比利时路面行驶时的速度不超过20 km/h；在搓板路面、钉子路面和沥青路面行驶时的速度不超过40 km/h。汽车在经过这些特殊设计的路面时，能够有效识别整车底盘、内外饰、车身钣金等区域的质量缺陷[5]。

图4 比利时路面

在路试评价时，噪音的评价方法主要有两种，分别为驾驶员分贝仪检测[6]和主观感受。分贝仪主要针对噪音进行检测，在整车环境内噪音要求小于45 dB，对高于45 dB的噪音应采取相应措施来减轻或消除。驾乘人员驾乘车辆主观感受到的异响噪声，在整车内不应该产生，无论分贝值大小都应该消除。

本文所研究的座椅骨架滑轨异响发生在比利时路试路面，被驾驶员主观感受所抱怨，直接影响用户驾乘舒适度，需要对此问题进行分析解决。

2 滑轨异响原因分析及改进方案

2.1 滑轨异响问题

汽车座椅主要通过滑轨实现前后移动，滑轨由上滑轨、下滑轨及内部钢球组成。滑轨主要通过钢球实现对上下轨的夹持，上下轨之间一共有4个球道，每个球道内在滑轨的前后端各有2个钢球，这些钢球通过保持架支撑滑轨。每根滑轨共有16个钢球，每套座椅骨架总成有32个钢球。滑轨的结构如图5所示，球道1和球道2位于滑轨高边，球道3和球道4位于滑轨矮边，滑轨单边球道剖面图如图6所示。

图5 某车型滑轨结构图

图6 滑轨球道示意图

座椅骨架项目开发阶段，汽车在比利时路面上以10 km/h～20 km/h的速度路试时，发现座椅骨架产生“嗒嗒”的异响。经分析发现此异响由滑轨矮边上下轨相互敲击产生。影响上下轨间隙的主要因素为滑轨配球方式、座垫骨架侧板端面平面度、下滑轨地脚端面平面度。

2.2 滑轨基准钢球直径选择

座椅骨架在生产过程中，每批次滑轨轨型可能存在差异，需要通过配球来保证滑轨的操作力和上下轨之间的间隙。钢球过小，会导致上下轨间隙过小，存在路试上下轨敲击异响的风险；钢球过大，会造成滑轨操作力过大，影响用户使用舒适度。因此，合理选择滑轨各个球道内钢球的直径至关重要。

座椅滑轨共有三种规格的钢球，直径分别为4.8 mm、4.9 mm、5.0 mm，需要使用这三种不同规格的钢球进行配球满足滑轨上下轨间隙和滑轨前后移动操作力的要求，具体配球方式如下：

（1）为保证钢球对滑轨的夹持作用，要求滑轨前后调节后4个球道都有球痕，配球时首先以直径为4.9 mm的钢球作为基准钢球，即4个球道中16个钢球均使用直径为4.9 mm的钢球。

（2）如果滑轨力超过上限值（滑轨力标准为30 N～50 N），根据球道中球痕深浅程度更改球道1或球道3的钢球尺寸，使用直径为4.8 mm的钢球进行配球；如果滑轨力超过下限值，根据球道的球痕深浅程度更改球道1或球道3的钢球尺寸，使用直径为5.0 mm的钢球进行配球。

（3）若按照步骤（2）滑轨力仍然不合格，需要更改球道2和球道4的钢球尺寸来满足滑轨力的要求，球道2和球道4使用直径相同的钢球。

配球后的滑轨总成需要满足滑轨行程内力值平顺，无卡滞感，滑轨力无突然松弛感，保证同一球道内前后端钢球尺寸一致。

将配球后的滑轨装配成座椅总成，在实车上分别用塞规和拉力计测量滑轨间隙和座椅前后移动的操作力，如图7所示，测量时座椅需要有75 kg负载。

图7 滑轨间隙和操作力测量

路试异响发生在滑轨矮边位置，主要针对球道3和球道4钢球重点进行匹配，为验证球道3和球道4钢球直径相对大小对滑轨间隙及座椅前后移动操作力的影响，此批次滑轨分别选择以下三种配球方式进行验证：配球方式一为球道3选用直径为4.8 mm的钢球，球道4选用直径为5.0 mm的钢球；配球方式二为球道3和球道4均选用直径为4.9 mm的钢球；配球方式三为球道3选用直径为5.0 mm的钢球，球道4选用直径为4.8 mm的钢球。将座椅装配到整车进行路试验证，以确定最佳配球方式。验证结果如表1—表3所示。

表1 配球方式一滑轨路试结果

序号滑轨间隙/mm座椅前后移动操作力/N有无异响 10.4128有 20.5114有 30.5122有 40.4124有 50.4125有

表2 配球方式二滑轨路试结果

序号滑轨间隙/mm座椅前后移动操作力/N有无异响 10.8144有 20.9135轻微 30.9130轻微 40.8134有 50.9138轻微

表3 配球方式三滑轨路试结果

序号滑轨间隙/mm座椅前后移动操作力/N有无异响 11.2115无 21.3125无 31.3117无 41.2126无 51.2128无

根据上述实验结果，针对此批次滑轨以直径为4.9 mm的基准钢球配球时，当球道3选用直径为5.0 mm的钢球、球道4选用直径为4.8 mm的钢球时上下轨间隙较大，路试时无异响产生，同时座椅前后移动操作力也满足舒适性要求。

通过研究不同批次滑轨的配球方式，发现当球道3钢球直径大于球道4钢球直径时，可以增大矮边上下轨间隙，确定以此为基础开展以下匹配调整工作。

2.3 座垫骨架侧板端面平面度

上滑轨通过螺栓与座垫骨架侧板相连接，结构如图8所示，其端面平面度会直接影响上轨受力。若侧板端面平面度不良会带动上轨歪斜，导致滑轨矮边上下轨间隙变小。

图8 某车型侧板与滑轨连接结构图

为验证不同侧板端面平面度对滑轨间隙的影响，分别用不同平面度的侧板连接滑轨测量滑轨间隙（验证时保证地脚平面度均为0.1，此批次滑轨均以球道3为直径5.0 mm钢球，球道4为直径4.8 mm钢球的方式配球），在整车上进行路试验证，验证结果如表4所示。

从路试评价结果可以得出，优化侧板端面平面度，可以增大上下轨间隙，从而避免滑轨上下轨敲击异响，建议侧板端面平面度按照0.3及以下控制。

表4 不同侧板端面平面度下的路试结果

序号侧板端面平面度滑轨间隙/mm有无异响 10.11.3无 20.31.3无 30.51.0轻微 40.70.7异响 50.90.3异响

2.4 下滑轨地脚端面平面度

下滑轨通过地脚与车身相连接，结构如图9所示。下滑轨地脚端面平面度会影响下轨受力，若平面度不良会导致下轨歪斜，导致滑轨矮边上下轨间隙变小。

图9 某车型滑轨与地脚结构图

为验证不同地脚端面平面度对驾乘舒适性影响，用不同平面度的滑轨地脚连接车身测量滑轨间隙（验证时保证侧板平面度均为0.3，此批次滑轨以球道3为直径5.0 mm的钢球，球道4为直径4.8 mm的钢球的方式配球），在整车上进行路试验证，验证结果如表5所示。

表5 不同滑轨地脚平面度下的路试结果

序号滑轨地脚平面度滑轨间隙/mm有无异响 10.01.3无 20.11.2无 30.21.1无 40.30.8异响 50.40.4异响

从路试评价结果可以得出，优化地脚端面平面度，可以增大上下轨间隙，从而避免上下轨接触产生异响。建议地脚端面平面度按照0.2及以下控制。

2.5 改进验证

通过对以上三个影响因素的验证可以得出，以球道3钢球直径大于球道4钢球直径的方式进行配球，控制侧板端面平面度在0.3及以内，控制地脚端面平面度在0.2及以内，能确保座椅滑轨间隙控制在1.1 mm以上，在颠簸路面时不会产生滑轨上下轨击打异响，优化前后的路试状态如表6所示。

表6 优化前后路试结果对比

方案配球方式侧板端面平面度地脚端面平面度有无异响 优化前球道3与球道4钢球直径随机选择0.90.4异响 优化后球道3大于球道4的钢球直径0.30.2无

3 结论

通过对座椅滑轨路试异响问题的分析发现，座椅骨架滑轨上下轨之间的间隙是引起异响的主要原因。本文分析了影响滑轨间隙的3个主要因素滑轨配球方式、与上滑轨连接的座垫骨架侧板端面平面度、与车身连接的下滑轨地脚端面平面度。通过不同方案测试对比，得出了最优的滑轨配球方式、骨架侧板端面平面度、下滑轨地脚端面平面度的控制公差，分别为

（1）以球道3钢球直径大于球道4钢球直径的方式进行配球。

（2）骨架侧板端面平面度控制在0.3及以内。

（3）下滑轨地脚端面平面度控制在0.2及以内。

以上均满足时，可以确保座椅滑轨间隙控制在1.1 mm以上，经路试动态评价验证不会产生异响。

[1] 乔柱东,周芳,李鹏飞,等.某车型汽车后排座椅异响问题解析[C]//第十四届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集.郑州:河南省汽车工程学会,2017.

[2] 刘钢.基于整车异响性能管控的座椅设计策略研究[C]//2020年海南科技学术论坛论文集.海口:海南省机械工程学会,2020.

[3] 颜天晓,陈展宏,罗付秋.乘用车座椅动态异响问题研究[J].时代汽车,2020,18(8):114-115.

[4] 冯东明,陈维清.某乘用车后排2/3座椅异响问题的研究与解决[J].时代汽车,2018(11):160-162.

[5] 许静超,黄剑锋,白龙,等.轿车后排路噪问题分析与改进[J].汽车零部件,2021(3):80-82.

[6] 梁志礼,刘振宇,刘清堂.汽车行驶过程中的噪音研究[J].内燃机与配件,2018(12):152-153.

Analysis and Solution of Noise Caused by Seat Slide Rail during the Road Test

MA Zhaoqiang, WANG Chuanqi

( Qingdao Branch, FAW-Volkswagen Company Limited, Qingdao 266000, China )

In order to solve the problem of abnormal noise caused by car seat during dynamic evaluation of road test, through the analysis of seat structure, it is found that the clearance between upper and lower rails of seat frame is the main cause of abnormal noise. The paper analyses the main factors influencing this clearance, which are the ball-matching method of sliding rail, the flatness of the surface connecting the sliding rail with side panel and the flatness of the surface connecting the body with the sliding rail. Through quantitative analysis of these three influencing factors, the optimal ball-matching method of sliding rail, control tolerance of flatness of side-plate connecting rail surface and flatness of lower sliding rail connecting body surface are obtained. This scheme effectively solves the problem of abnormal noise and provides some reference for the development design and quality control of seat frame.

Car seat; Sliding rail; Road test; Noiseanalysis;Optimization design

U461.4

A

1671-7988(2022)21-133-05

U461.4

A

1671-7988(2022)21-133-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2022.021.025

马兆强（1985—），男，硕士，工程师，研究方向为汽车座椅质量管理，E-mail:zhaoqiang.ma@faw-vw.com。