某乘用車后排2/3座椅異響問(wèn)題的研究與解決

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(wèn)題，即噪聲、振動(dòng)和不舒適性，是研究車輛的噪聲和振動(dòng)對(duì)整車性能和舒適性的影響。顧客選擇汽車時(shí)，往往會(huì)從品牌、動(dòng)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(lái)越小，駕乘舒適性如振動(dòng)和噪聲則越來(lái)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(gè)重要部件，座椅的舒適性在車輛的個(gè)性化設(shè)計(jì)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(shí)際產(chǎn)品為例，針對(duì)車輛試制及量產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的后排座椅異響問(wèn)題，詳細(xì)介紹了其發(fā)生原因和解決措施，為實(shí)踐中解決類似問(wèn)題提供參考借鑒。

圖2 繩索路

2 車輛座椅異響簡(jiǎn)介

2.1 異響機(jī)理分類

根據(jù)產(chǎn)生機(jī)理可以把異響分為3類：振動(dòng)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(jì)等。由于異響的判斷具有較強(qiáng)的主觀性而且很難精確模擬，因此異響問(wèn)題一直是困擾整車廠的難題之一。

2.2 座椅結(jié)構(gòu)說(shuō)明

座椅部件包括坐墊、靠背、頭枕、泡沫軟墊、座椅骨架、減振機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)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(jī)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(jī)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(dòng)態(tài)碰撞異響。

乘用車座椅設(shè)計(jì)一般分為前后兩排，前2后3共5個(gè)座位。為了增大車輛可利用空間，后排座椅通常設(shè)計(jì)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(gè)座位和2個(gè)座位，習(xí)慣上稱之為后排1/3座椅和后排2/3座椅，兩個(gè)座椅可以獨(dú)立活動(dòng)。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(guò)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(shí)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(wèn)題原因分析

3.1 異響主觀客觀評(píng)價(jià)

動(dòng)態(tài)檢證時(shí)，車輛以20Km/h在試車跑道繩索路、比利時(shí)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?jī)蓷l之間有一定的間距，如圖2；比利時(shí)路是用不規(guī)則石塊鋪成的凹凸不平壞路，如圖3。

異響問(wèn)題通常在試車跑道上進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)測(cè)試，主要依靠檢查員的聽(tīng)力和經(jīng)驗(yàn)判斷。為了使主觀判斷能夠準(zhǔn)確地評(píng)估異響，要確定異響的類型和等級(jí)，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(duì)同一臺(tái)后排座椅異響車輛進(jìn)行路試，評(píng)價(jià)結(jié)果如表1。5.5分表示部分顧客不能接受。從主觀評(píng)價(jià)結(jié)果來(lái)看，后排座椅異響問(wèn)題需要整改。

表1 后排座椅異響主觀評(píng)價(jià)表

3.2 后排座椅異響來(lái)源

車輛經(jīng)過(guò)繩索路、比利時(shí)路顛簸抖動(dòng)較大，座椅靠背和車身接觸，會(huì)隨車身產(chǎn)生一定幅度的振動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)證，后排座椅靠背平放時(shí)異響消失，因此判定車輛顛簸時(shí)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)時(shí)，有間隙的活動(dòng)機(jī)構(gòu)之間會(huì)相互碰撞，從而產(chǎn)生異響。U型槽作為座椅的安裝定位點(diǎn)，有一定的精度要求，設(shè)計(jì)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(huì)有間隙，間隙又造成了車輛行駛時(shí)座椅顛簸異響，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上存在異響風(fēng)險(xiǎn)。

此外U型槽精度也是影響因素。測(cè)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(duì)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(shí)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(shuō)明車輛顛簸時(shí)座椅鎖與鎖扣也會(huì)產(chǎn)生碰撞異響。

座椅鎖設(shè)計(jì)狀態(tài)如圖5，靠背鎖鎖舌與撥片的相對(duì)位置可以簡(jiǎn)化為兩個(gè)偏心凸輪的運(yùn)動(dòng)，鎖舌圍繞中心A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，撥片以B為中心隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，二者旋轉(zhuǎn)方向一致，接觸點(diǎn)C不斷變化。座椅鎖卡緊鎖扣時(shí)，鎖舌張開(kāi)角度最大，撥片被頂起，此時(shí)撥片與限位塊達(dá)到最大間隙7mm。鎖舌順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)，也不會(huì)與限位塊接觸，不會(huì)產(chǎn)生異響，因此撥片與限位塊的間隙問(wèn)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(wèn)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(diǎn)M、N兩點(diǎn)受力，夾緊鎖扣。此時(shí)座椅鎖撥片與限位塊的間隙7mm，座椅靠背無(wú)異響，如圖8。鎖壁和鎖舌另一端的P點(diǎn)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(jì)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(shuō)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(shí)驗(yàn)排除不同裝配人員對(duì)裝配結(jié)果的影響。工裝方面，前期導(dǎo)入該車型時(shí)，沒(méi)有固定夾具定位后排座椅鎖扣，導(dǎo)致鎖扣Y向存在波動(dòng)，后來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易型手持夾具進(jìn)行定位，如圖9。由于長(zhǎng)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(jì)要求靠背鎖安裝面與靠背骨架平面夾角90+/-1度，測(cè)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(duì)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(shí)，靠背鎖A/B處與鎖扣是面接觸，圓角狀態(tài)時(shí)，靠背鎖A/B處與鎖扣是點(diǎn)接觸，受力不平衡，鎖扣容易晃動(dòng)，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(cè)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(duì)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(gè)孔Y向最大偏差值在0.7mm，對(duì)現(xiàn)狀不利。其余3個(gè)孔Y向都在0.2~0.3mm之間，對(duì)現(xiàn)狀無(wú)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(guò)上述分析，后排2/3座椅異響來(lái)源有兩個(gè)：軸套松動(dòng)響和鎖扣碰撞響。軸套松動(dòng)響的影響因素是設(shè)計(jì)上無(wú)法避免的間隙問(wèn)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(wèn)題解決方法

針對(duì)后排座椅異響問(wèn)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(duì)軸套松動(dòng)響問(wèn)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(wèn)題。

（2）針對(duì)鎖扣碰撞響問(wèn)題，主要解決方法是對(duì)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(guò)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(jì)要求90+/-1度，分析發(fā)現(xiàn)靠背鎖與鎖扣接觸點(diǎn)的相對(duì)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(shí)，靠背鎖與鎖扣三點(diǎn)接觸，彼此形成穩(wěn)定的受力三角形，夾緊效果更好。因此對(duì)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(duì)于鎖扣安裝夾具磨損，對(duì)夾具磨損位置補(bǔ)焊2mm，修復(fù)磨損面，并制定定期保養(yǎng)計(jì)劃。對(duì)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(guò)以上工藝和設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，經(jīng)過(guò)路試驗(yàn)證，有效降低了后排座椅靠背異響問(wèn)題。

5 結(jié)語(yǔ)

座椅靠背異響問(wèn)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(wèn)題時(shí)總會(huì)覺(jué)得千頭萬(wàn)緒，無(wú)從下手。面對(duì)這樣涉及多個(gè)零件的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題，利用樹(shù)狀圖對(duì)影響因素逐一驗(yàn)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(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)提供參考。