馮東明 陳維清

廣汽乘用車 廣東省廣州市 510000

1 引言

車輛的NVH（Noise、Vibration、Harshness）問題，即噪聲、振動和不舒適性，是研究車輛的噪聲和振動對整車性能和舒適性的影響。顧客選擇汽車時，往往會從品牌、動力、配置、經(jīng)濟(jì)性等各方面綜合考慮，隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展及汽車的普及，不同品牌汽車的使用性能和安全性能之間的差距越來越小，駕乘舒適性如振動和噪聲則越來越受到顧客的重視與關(guān)注。

汽車座椅作為整車內(nèi)飾系統(tǒng)的一個重要部件，座椅的舒適性在車輛的個性化設(shè)計中非常重要。座椅又是與乘客接觸最為親密的部件之一，顧客有更加直觀敏銳的感受，因此汽車座椅是影響整車NVH的關(guān)鍵部件之一。本文以實際產(chǎn)品為例，針對車輛試制及量產(chǎn)時出現(xiàn)的后排座椅異響問題，詳細(xì)介紹了其發(fā)生原因和解決措施，為實踐中解決類似問題提供參考借鑒。

圖2 繩索路

2 車輛座椅異響簡介

2.1 異響機理分類

根據(jù)產(chǎn)生機理可以把異響分為3類：振動聲、摩擦聲和敲擊聲。異響的影響因素主要有裝配精度、接觸型面、尺寸公差和結(jié)構(gòu)設(shè)計等。由于異響的判斷具有較強的主觀性而且很難精確模擬，因此異響問題一直是困擾整車廠的難題之一。

2.2 座椅結(jié)構(gòu)說明

座椅部件包括坐墊、靠背、頭枕、泡沫軟墊、座椅骨架、減振機構(gòu)、調(diào)節(jié)機構(gòu)等。按發(fā)生部位的不同，座椅異響可分為頭枕異響、骨架異響、靠背異響等。按產(chǎn)生機理的不同，座椅異響又可以分為座椅皮套與周邊飾件的摩擦異響、座椅靠背與車身的撞擊異響、減振機構(gòu)的共振異響等。本文主要分析某乘用車后排座椅靠背與車身的動態(tài)碰撞異響。

乘用車座椅設(shè)計一般分為前后兩排，前2后3共5個座位。為了增大車輛可利用空間，后排座椅通常設(shè)計成可折疊式。如圖1，某乘用車后排座椅由兩部分組成，分別有1個座位和2個座位，習(xí)慣上稱之為后排1/3座椅和后排2/3座椅，兩個座椅可以獨立活動。座椅坐墊與車身用鉸鏈連接，可以翻轉(zhuǎn)至豎直位置。座椅靠背通過軸銷與U型槽的銷孔間隙配合與車身連接，可以自由向前翻轉(zhuǎn)至水平，用靠背鎖與車身鎖扣接觸卡緊。使用時先把座椅坐墊翻至豎直，向上拉起解鎖繩使座椅靠背鎖脫離鎖扣，再翻轉(zhuǎn)靠背至水平位置，座椅靠背平鋪在后車廂，從而騰出空間以供顧客裝貨。

3 后排座椅異響問題原因分析

3.1 異響主觀客觀評價

動態(tài)檢證時，車輛以20Km/h在試車跑道繩索路、比利時路行駛，后排2/3座椅位置發(fā)出“嗒嗒嗒”的撞擊異聲。繩索路由多條平行的凸起鋼條鋪成，每兩條之間有一定的間距，如圖2；比利時路是用不規(guī)則石塊鋪成的凹凸不平壞路，如圖3。

異響問題通常在試車跑道上進(jìn)行主觀評價測試，主要依靠檢查員的聽力和經(jīng)驗判斷。為了使主觀判斷能夠準(zhǔn)確地評估異響，要確定異響的類型和等級，然后找出原因，再制定相應(yīng)的解決辦法。要求4位檢查員對同一臺后排座椅異響車輛進(jìn)行路試，評價結(jié)果如表1。5.5分表示部分顧客不能接受。從主觀評價結(jié)果來看，后排座椅異響問題需要整改。

表1 后排座椅異響主觀評價表

3.2 后排座椅異響來源

車輛經(jīng)過繩索路、比利時路顛簸抖動較大，座椅靠背和車身接觸，會隨車身產(chǎn)生一定幅度的振動。經(jīng)驗證，后排座椅靠背平放時異響消失，因此判定車輛顛簸時座椅靠背與車身接觸發(fā)出碰撞異響。結(jié)合座椅結(jié)構(gòu)分析，座椅靠背與車身連接點有兩種，座椅靠背軸銷與車身U型槽的間隙配合（圖4）和靠背鎖與車身鎖扣的接觸卡緊（圖5）。下面將從這兩種接觸點詳細(xì)分析。

圖4 軸銷間隙配合

3.2 靠背軸銷與U型槽的間隙配合

要保證座椅的翻轉(zhuǎn)功能，靠背軸銷與U型槽只能是間隙配合。當(dāng)座椅隨車身振動時，有間隙的活動機構(gòu)之間會相互碰撞，從而產(chǎn)生異響。U型槽作為座椅的安裝定位點，有一定的精度要求，設(shè)計狀態(tài)軸銷與U型槽的配合間隙是3.5mm，座椅的翻轉(zhuǎn)功能與間隙產(chǎn)生碰撞異響存在矛盾，要求有翻轉(zhuǎn)功能，必然會有間隙，間隙又造成了車輛行駛時座椅顛簸異響，結(jié)構(gòu)設(shè)計上存在異響風(fēng)險。

此外U型槽精度也是影響因素。測量U型槽孔位，Y正方向偏2.2-2.7mm，X負(fù)方向偏1.4-1.9mm，如圖6，對現(xiàn)狀不利（顏色越深精度越差）。

圖5 座椅鎖接觸卡緊（Y向視圖）

圖6 U型槽孔位精度

圖7 后排座椅靠背

圖8 靠背鎖夾緊Z向視圖

3.3 靠背鎖與鎖扣的接觸卡緊

靜態(tài)敲擊座椅靠背模擬試車跑道路況（繩索路、比利時路），鎖扣位置發(fā)出相同的“嗒嗒嗒”異響。在鎖扣表面貼一層耐磨膠布，靜態(tài)敲擊和試車跑道上異響均消失，說明車輛顛簸時座椅鎖與鎖扣也會產(chǎn)生碰撞異響。

座椅鎖設(shè)計狀態(tài)如圖5，靠背鎖鎖舌與撥片的相對位置可以簡化為兩個偏心凸輪的運動，鎖舌圍繞中心A轉(zhuǎn)動時，撥片以B為中心隨之轉(zhuǎn)動，二者旋轉(zhuǎn)方向一致，接觸點C不斷變化。座椅鎖卡緊鎖扣時，鎖舌張開角度最大，撥片被頂起，此時撥片與限位塊達(dá)到最大間隙7mm。鎖舌順時針轉(zhuǎn)動時，撥片與限位塊間隙逐漸減小，直到零貼。

拆下異響車輛后排座椅皮套，發(fā)現(xiàn)鎖撥片與限位塊零貼。試車跑道上隨著車輛顛簸，撥片和限位塊在零貼接觸與不接觸狀態(tài)不斷變化，發(fā)出“嗒…嗒…”的金屬碰撞異響。如果撥片與限位塊有一定的間隙，即使撥片顛簸竄動，也不會與限位塊接觸，不會產(chǎn)生異響，因此撥片與限位塊的間隙問題是解決靠背鎖與鎖扣碰撞異響的關(guān)鍵。

分析靠背鎖與鎖扣問題，需要進(jìn)一步了解靠背鎖夾緊原理。如圖7，后排座椅靠背與豎直方向有一定傾斜夾角，在靠背自身重力的作用下，鎖扣卡進(jìn)靠背鎖，鎖體、鎖舌與鎖扣的接觸點M、N兩點受力，夾緊鎖扣。此時座椅鎖撥片與限位塊的間隙7mm，座椅靠背無異響，如圖8。鎖壁和鎖舌另一端的P點與鎖扣不接觸。

撥片和限位塊零貼影響因素主要有零件控制、車身精度、裝配環(huán)節(jié)和結(jié)構(gòu)設(shè)計等。將異響車輛后排2/3座椅安裝在車身綜合檢具，座椅鎖撥片與限位塊間隙從0變成2mm，說明后排座椅總成的間隙貢獻(xiàn)量5mm，車身總成的間隙貢獻(xiàn)量2mm（標(biāo)準(zhǔn)7mm）。

裝配環(huán)節(jié)包括裝配規(guī)范和裝配工裝的執(zhí)行。ABA換裝實驗排除不同裝配人員對裝配結(jié)果的影響。工裝方面，前期導(dǎo)入該車型時，沒有固定夾具定位后排座椅鎖扣，導(dǎo)致鎖扣Y向存在波動，后來設(shè)計一個簡易型手持夾具進(jìn)行定位，如圖9。由于長期使用該夾具進(jìn)行工裝，夾具有一定的磨損，厚度從15mm磨損到13mm，導(dǎo)致鎖扣Y正方向偏差2mm，直接影響鎖扣的安裝精度。

零件控制方面主要是座椅總成和鎖扣精度。座椅總成精度表現(xiàn)為靠背鎖安裝面精度，如圖10。設(shè)計要求靠背鎖安裝面與靠背骨架平面夾角90+/-1度，測量異響車輛兩平面夾角91.9度，偏差1.9度。如圖11，座椅鎖與鎖扣傾斜受力接觸，存在夾不緊情況。對比發(fā)現(xiàn)，異響車輛的鎖扣有一定弧度，而正常車輛的鎖扣很平整，如圖8，零件的一致性不佳。平直狀態(tài)時，靠背鎖A/B處與鎖扣是面接觸，圓角狀態(tài)時，靠背鎖A/B處與鎖扣是點接觸，受力不平衡，鎖扣容易晃動，碰撞發(fā)出異響。

車身精度方面，主要影響是鎖扣安裝孔和后排座椅安裝孔精度。測量發(fā)現(xiàn)右側(cè)安裝孔Y負(fù)方向偏差0.03mm，孔的位置居中，精度OK；左側(cè)安裝孔Y負(fù)方向偏差3.2mm，對左側(cè)鎖扣精度不利。后排座椅安裝孔Y向精度，前端1孔Y向-0.3mm，2孔Y向0.7mm，3孔Y向-0.2mm，4孔Y向0.16mm，4個孔Y向最大偏差值在0.7mm，對現(xiàn)狀不利。其余3個孔Y向都在0.2~0.3mm之間，對現(xiàn)狀無貢獻(xiàn)。

圖9 手持夾具Y向視

圖10 座椅安裝平面夾角

圖12 后排2/3座椅異響影響因素

3.4 后排座椅異響原因總結(jié)

通過上述分析，后排2/3座椅異響來源有兩個：軸套松動響和鎖扣碰撞響。軸套松動響的影響因素是設(shè)計上無法避免的間隙問題和U型槽孔位精度。鎖扣碰撞響的影響因素有座椅靠背的骨架角度、鎖扣精度、工裝夾具磨損、鎖扣和座椅安裝孔精度，如圖12。

4 后排座椅異響問題解決方法

針對后排座椅異響問題產(chǎn)生的原因，采用以下辦法能取得比較好的效果。

（1）針對軸套松動響問題，解決方向是在保證座椅靠背正常翻轉(zhuǎn)的前提下盡量減小座椅軸銷與U型槽的間隙?？梢栽佥S套上貼棉，避免座椅軸銷與U型槽直接接觸，從而解決此異響問題。

（2）針對鎖扣碰撞響問題，主要解決方法是對座椅靠背骨架角度、鎖扣型面、鎖扣安裝孔、座椅安裝孔等精度的過程控制管理、工裝夾具的定期保養(yǎng)等等。

座椅靠背的骨架角度設(shè)計要求90+/-1度，分析發(fā)現(xiàn)靠背鎖與鎖扣接觸點的相對位置影響夾緊程度?？勘虫i安裝面與靠背骨架平面成銳角時，靠背鎖與鎖扣三點接觸，彼此形成穩(wěn)定的受力三角形，夾緊效果更好。因此對座椅靠背的骨架角度進(jìn)行偏差管理，將靠背平面夾角從90+/-1度調(diào)整到89+/-1度。

對于鎖扣安裝夾具磨損，對夾具磨損位置補焊2mm，修復(fù)磨損面，并制定定期保養(yǎng)計劃。對于鎖扣型面弧度，調(diào)整設(shè)備把鎖扣從圓弧狀態(tài)調(diào)整至平直狀態(tài)，改善后鎖扣三坐標(biāo)掃描精度OK。

另外修正定位夾具，優(yōu)化鎖扣安裝孔、座椅安裝孔位精度，通過以上工藝和設(shè)計結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，經(jīng)過路試驗證，有效降低了后排座椅靠背異響問題。

5 結(jié)語

座椅靠背異響問題由于涉及的零部件較多，系統(tǒng)分析比較復(fù)雜，當(dāng)遇到此類異響問題時總會覺得千頭萬緒，無從下手。面對這樣涉及多個零件的復(fù)雜系統(tǒng)問題，利用樹狀圖對影響因素逐一驗證是比較行之有效的方法。本文從后排座椅的結(jié)構(gòu)分析，羅列了影響座椅靠背異響的影響因素逐一進(jìn)行分析，希望為后續(xù)車型開發(fā)設(shè)計提供參考。