轿车座椅异响解析

湛先好，方舜民，许华芹



轿车座椅异响解析

湛先好，方舜民，许华芹

（奇瑞汽车股份有限公司，安徽 芜湖 241009）

车辆异响是驾乘人员容易感知的质量问题，特别是在乘用车中尤为突出，座椅又是车辆中的重要零部件，也是影响整车NVH的重要因素，因此汽车座椅异响在车辆异响中也占有很大的比重。文章从异响产生机理介绍汽车座椅异响的分类，针对每一种异响提出一些设计建议及规避措施。

异响；座椅；NVH；机理

前言

何谓NVH？N（Noise），噪声，它是人耳感受到的由于空气的压力变化产生的扰动。V（Vibration），振动，它是在某个频率或一系列频率下围绕参考点产生的振荡运动。H（Harshness），即声振粗糙度，或不舒适性。从NVH的观点来看，汽车是一个由激励源（发动机、变速器、路面等）、振动传递器（由悬挂系统、悬置系统和连接件组成）和噪声发射器（车身）组成的系统。关于汽车NVH，它主要研究车辆的噪声和振动对整车性能与舒适性的影响。

乘员身体在车内接触面积最大的零部件是座椅。因此座椅的NVH性能可直接影响乘坐的舒适度和驾驶的可靠性。本文针对座椅异响的分类进行分析讨论，给出设计建议和规避措施，对后续车型在座椅异响改进方面给出一些借鉴。

1 座椅异响分类

座椅异响主要分为：摩擦噪音-Squeaks、共振异响-Buzz、敲击声-Rattles三大类，后续针对三类异响进行分析。

1.1 异响机理

异响产生的机理主要有以下三种类型：

（1）Squeaks原理(嘎叽声)：由于物体摩擦产生的声音。

决定摩擦噪音的主要因素是两种材料之间表面摩擦系数及压力（见图1）。因此在不同材料接触摩擦时，选择合适的材料十分重要。

（2）Buzz原理（嗡嗡声）是由物体共振产生的噪音，图2 为发动机的振动通过某种或某几种媒介传递到座椅上的示意图。

图1 Squeaks定义示意图

图2 汽车座椅共振示意图

（3）敲击声-Rattles原理：两个物体之间撞击产生叮叮、咔哒、啪啪和哒哒等敲击声（见图3示意图）。

图3 Rattle定义示意图

1.2 座椅异响简介

1.2.1摩擦异响-Squeaks

主要发生在接触的两个或多个零部件，有相对运动、摩擦的零部件中。常见的问题有：前排座椅与副仪表板之间的摩擦异响、坐盆悬簧钢丝与坐盆骨架因乘坐者挤压产生的摩擦异响、发泡与骨架之间的摩擦异响、塑料护板与面料之间的摩擦异响、调节手柄与塑料护板摩擦异响、面料与面料之间的摩擦异响、安全带锁扣与面料的摩擦异响等。

1.2.2共振异响-Buzz

共振异响主要是指座椅与整车发动机振动频率及传递到车身地板的振动共振造成的。共振异响主要是在前期设计时座椅的固定频率和发动机及其他综合因素的固有频率相同导致，共振异响一旦在验证过程中发生是需要花费相当的代价去解决的。常见的共振异响主要有头枕振响、后排靠背振响等。

1.2.3敲击声-Rattles

两个物体之间撞击产生叮叮、咔哒、啪啪和哒哒等敲击声。主要的问题有靠背锁与车身锁钩之间的敲击声、线束与骨架在运动过程中的敲击声、头枕导杆与头枕导套之间的敲击声、靠背拉链与金属背板或塑料背板之间的敲击声等。

2 座椅异响原因分析

2.1 摩擦异响-Squeaks

摩擦异响是由于物体摩擦产生的声音。因此摩擦异响产生的主要原因是物体有接触摩擦。根据图1示意图中力学公式：摩擦力F=Fc*μs，材料选择是十分重要的。

2.2 共振异响-Buzz

共振是由物体共振产生的噪音。根据力学公式：

（K为系统刚度，M为系统质量），从而得出影响共振的因素主要是质量M和刚度K。

图4 单自由度弹性阻尼系统简化模型

2.3 敲击声-Rattles

从图3 示意图得知敲击声的主要影响原因是两个或多个物体之间有间隙，且有相对运动，产生的撞击、敲击等行程的叮叮、咔哒、啪啪和哒哒声。

3 异响整改措施及案例分析

3.1 摩擦异响-Squeaks

从图1示意图可以得出有如下四种解决方法（见图5所示）

图5 Squeaks类异响解决方法

备注：方法1：部件1和部件2之间保留足够间隙；

方法2：部件1和部件2之间增加一种防噪音材料进行隔离；

方法3：部件1和部件2采用不会发生摩擦噪音材质；

方法4：部件1和部件2采用可靠连接，使两者不会产生相对运动。

表1为常见的一些摩擦异响类问题分析归类：

表1 摩擦异响类问题分析归类

3.2 共振异响-Buzz

根据图6质量弹性阻尼系统示意图，质量是最容易更改的，刚性往往需要更改结构，较难变化。阻尼是一个无量刚值，它与很多因素有关系（材料、间隙、连接等）是很难改变的，所以对于共振噪音一般采用改变质量的方法解决。

图6 质量弹性阻尼系统示意图

以某车型为例介绍后排座椅振动异响的整改。

问题描述：某整车以60～80km/h车速在水泥路面行驶时，后排40%座椅的乘员背部及头部能够感觉到明显的振动。

原因分析：在水泥路面行驶工况下，车身座椅安装点的频率范围在10～30Hz，座椅一阶固有频率21Hz左右（共四阶），座椅产生共振，根本原因是座椅和整车之间匹配存在问题。

方案分析：方案1、调整座椅频率（≤ 10Hz或≥ 30Hz）避免共振：升频：提升k，经过多轮验证，但骨架改变座椅的刚性非常困难，如果需要提高10Hz，需要对结构重新设计；降重，从原来的18.7KG减轻为9.2KG，座椅实施困难；降频：降低k，影响座椅强度及安全性；增重，从原来的18.7KG增加到36.7KG，成本及油耗增加。

综上，在目前基础上大幅度调整频率不可行（GM等要求≥ 18Hz）。

方案2、削振幅（目标：RMS ≤0.1g）并增加吸能性：增加Damper，同时更改座椅硬度和厚度。

通过测试，可以削弱振幅40%，RMS从0.41g降到0.276g；主观驾评改善明显，可以接受。

3.3 敲击声-Rattles

在解决敲击噪音时，有如下四种解决方法（见图7）：

方法1：部件1和部件2之间保留足够间隙；

方法2：部件1和部件2之间增加一种防噪音材料进行隔离；

方法3：部件1和部件2采用可靠连接，使两者不会产生相对运动；

方法4：部件1和部件2通过结构减小共振。

图7 敲击类异响解决方法

表2为常见敲击异响分析归类：

表2 常见敲击异响分析归类

4 总结分析

座椅异响应重点关注以下几个方面的要求：

4.1 摩擦声-Squeaks

a）在乘坐者驾车运动挤压座椅坐垫时，不得产生皮与座椅护板摩擦的声音；

b）在乘坐者运动时，座椅设计应避免皮与皮之间摩擦的声音（如靠背和坐垫接触面，扶手与靠背接触面等）；

c）在乘坐者运动时，座椅设计应避免金属件之间的摩擦异响（例如：悬挂钢丝与骨架支撑管、蛇簧与包扣）；

d）在乘坐者运动时，座椅设计应避免泡沫与金属件或硬件之间摩擦异响；

e）在乘坐者运动时，座椅设计应避免塑料件间摩擦异响（如塑料手柄（或手轮）与塑料护板等）。

4.2 共振异响-Buzz

座椅在设计之初，需根据整车发动机振动频率及传递到车身地板的振动来定义座椅振动模态要求。

4.3 敲击声-Rattles

a）座椅设计应避免金属与金属之间的敲击声（如座椅靠背锁舌浸塑POM防止与锁钩敲击、增加轴套避免轴孔敲击）；

b）将线束固定来避免与其他物体敲击；

c）座椅头枕设计时，需考虑头枕导套与导杆之间间隙，进而避免敲击声的产生。

[1] 盛先志等.乘用车座椅系统振动异响问题探讨.汽车实用技术. 2018年第1期.

[2] 达伟伟等.某车型动态异响问题分析与解析[J].

Analysis of Car seat noise

Zhan Xianhao, Fang Shunmin, Xuhuaqin

( Qirui Automobile Co., Ltd., Anhui Wuhu 241009 )

The abnormal sound of vehicle is a quality problem easily perceived by drivers, especially in passenger cars. Seat is an important part of vehicle, and it is also an important factor affecting the NVH of the whole vehicle. Therefore, the car seat abnormal noise also plays a great role in the vehicle abnormal noise. This paper introduces the classification of car seat abnormal noise from the mechanism of abnormal noise, and puts forward some design suggestions and evading measures for each kind of abnormal sound.

abnormal noise; seat NVH; mechanism

B

1671-7988(2018)20-106-04

U270.1

B

1671-7988(2018)20-106-04

U270.1

湛先好，男，（1974.10-），工程师，MBA在读，攻读合肥工业大学工商管理专业研究生，目前主要从事汽车质量管理工作。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.20.039