汽车座椅颠簸蠕动试验综述

李岩　许继艺　李劼

摘 要：本文分析了不同标准对汽车座椅颠簸蠕动试验提出的需求，对比了国内相关仪器设备的功能和参数，提出了汽车座椅颠簸蠕动试验对座椅生产厂、整车厂和消费者的重要意义和该项试验的发展趋势。

关键词：汽车座椅;颠簸蠕动试验;舒适性

1 前言

随着汽车产业的发展和人们对驾乘要求的不断提高，汽车座椅已不再是简单的满足乘坐要求的部件，而是集人机工程学、机械振动、控制工程为一体的系统工程产品[1]，关系到汽车的舒适性和安全性，因此汽车座椅相关性能的研究成为产品工程师在设计、研发过程中越来越关注和需要着重解决的问题。

2 汽车座椅的组成和作用

汽车座椅一般主要由坐垫骨架和泡沫、靠背骨架和泡沫、滑轨、调角器、高度调节器、头枕、座椅护面等组成，如图1所示。汽车座椅是汽车内饰的一个重要组成部分，是将人体和车身联系在一起的重要部件，是汽车安全性和舒适性的主要载体。其主要作用是：在车辆行驶过程中，座椅通过坐垫和靠背侧翼为驾乘人员提供有力的支撑和合理的体压分布，充分保证驾乘人员的平衡性和稳定性。设计良好的座椅不仅能为驾乘人员提供舒适的坐姿、良好的视野、便捷的操控，减少路面对驾乘人员的影响，减轻驾乘疲劳，还能在汽车发生碰撞时配合安全带的使用有效防止驾乘人员头颈部受到伤害，最大程度保护驾乘人员的安全[2]。

3 座椅颠簸蠕动试验现状

3.1 振动对人体的影响

人体是一个复杂的共振系统，人体及其各种组织与器官都有其自身的共振频率。生物力学研究表明，人体承受全身振动时的主管感觉随振动参数的不同而不同。低频时为摇摆或颠簸感，而高频时则为刺痛或灼痛感。车辆行驶过程中，人体的振动传递与人体骨骼、姿势（站姿或坐姿）以及座椅结构等因素密切相关。坐姿人体对1～2Hz的轻度振动感觉轻松和舒适;对4～8Hz的中度振动感觉十分不适[3]。而汽车座椅的固有频率太高（大于8Hz）的话，坐垫太硬，影响乘坐舒适性;而频率太低（小于1Hz）则不仅会因为坐垫太软、挠度太大而使布置不便，还会造成在不良路面行驶时对人体产生较大冲击。同时，过低的固有频率也会更容易让人产生晕车的感觉。因此，设计车辆和汽车座椅时必须考虑人体共振频率，采取减振措施，尽量避开人体共振效应。

3.2 颠簸蠕动试验标准对比

汽车座椅的一个重要功能就是缓和及衰减由车身传来的冲击和振动。而颠簸蠕动试验正是为了验证车辆在行驶过程中路面颠簸造成的驾乘人员对汽车座椅骨架、发泡、面料及其他辅助功能系统的影响情况，如座椅零部件的失效（包括座椅骨架焊点开裂、紧固件松动、面料破损、调角器失效等）及座椅整体功能丧失（包括座椅承重部位疲劳塌陷、座椅整体严重变形等）。可见，汽车座椅颠簸蠕动试验可以有效评价座椅舒适度及疲劳寿命值，也是考核汽车座椅的结构设计和生产工艺是否合适的重要方法。

目前，国内外座椅颠簸蠕动试验方法和评价标准并不统一，国内主要采用QC/T740-2017中第5.5条，试验方法为将座椅固定在颠簸蠕动试验机平台上，调整样品使其H點中心线与假臀或假背中心线对齐，调整假臀（68kg）或假背（29kg）的高低位置。坐垫和靠背颠簸幅值30mm，频率100次/分，坐垫蠕动角度±21°，频率4次/分。进行坐垫10万次、靠背5万次的耐久试验后样品应无异常情况出现，座椅骨架无裂缝，泡沫无变形，面料和衬垫无破损，H点最大变动在设计要求范围之内[4]。华晨标准与QC/T740一致。

福特标准ST-0036区别在于坐垫负载900N，颠簸幅值±19mm（乘用车）或±23.75mm（货车、出租车等），靠背负载267N，颠簸幅值±19mm（乘用车）或±20.5mm（货车、出租车等），频率90±10次/分，无蠕动。试验中和试验后测量凹陷量是否在要求范围内。

铃木标准S7203针对坐垫，负载68±1kg（AM），54±1kg（JM），颠簸加速度0.8g;蠕动角度±15°，15次/分;水平运动±30mm，16次/分。S7204针对靠背，负载29±1kg（AM/JM），颠簸加速度0.6g，频率为共振频率+1.5Hz;试验后主观检查。

韩国大宇标准EDS-T-4546只针对坐垫，负载68kg，臀模1.62g时确定振动台加速度，频率3～4Hz，试验后检查H点变动量是否在要求范围内。

东风标准EQC-3267只针对坐垫，负载70kg，颠簸幅值±20mm，频率1.33Hz;水平运动±25mm，0.44Hz;试验后测量动态松弛量是否在要求范围内。

4 国内座椅颠簸蠕动设备现状

为了客观评价汽车座椅颠簸蠕动试验，提高汽车座椅设计、制造和试验水平，需要专业的试验设备，目前行业内座椅颠簸蠕动设备主要的实现方式有机械式和电液伺服式。机械式主要采用变频电机加偏心轮的结构[5]（如图2），这种结构构件少、运动链短、结构简单紧凑、成本低，但振动幅值只能设定几个定值，设备通用性差，且点线接触易磨损，传递动力不足;电液伺服式主要由液压缸驱动（如图3），这种结构具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量的反馈等优点。现将市场上主要几种检测设备对比分析（见表3）：

可见，国内颠簸蠕动设备现状参差不齐。设备C为机械式，缺点在于幅值为定值，无法完成扫频功能，具有一定的局限性。设备D最具代表性，为电液伺服结构，可以实现颠簸、蠕动、水平运动中任意一个、两个以及三个方式的同时运动，且能够完成座椅扫频、座椅动态松弛量以及凹陷量的测量，能够满足不同标准的试验需求。

5 座椅颠簸蠕动试验发展趋势

目前的颠簸蠕动试验的信号输入是某固定幅值或频率的振动，如果可以将整车路谱数据采集、随机振动试验和颠簸蠕动试验相结合，那么既可考查到振动输入人体后引起的人体各部位的振动响应，也可考查到人体的振动响应引起的生理反应，还可以考查人体的振动响应对座椅结构和使用寿命的影响，更加贴近实际使用状况，且试验效果非常直观，随着行业内路谱数据采集工作的推进以及后期试验设备软硬件的升级改造，座椅颠簸蠕动试验必将朝着更加完善的方向发展，为座椅生产厂和整车厂提供更加直观、有效的试验数据和结果。

6 结束语

综上所述，汽车座椅颠簸蠕动试验是在座椅已经装配完成的情况下，模拟座椅的实际使用情况，为座椅质量提供直观、可靠的测试评判，这对座椅生产厂而言可与前期材料、零部件测试数据形成数据链供溯源分析，为后期材料改进和产品生产工艺改进提供一定依据;对整车厂而言可为后期新型座椅设计开发提供技术依据，提高市场竞争力;对消费者而言为新车购买提供一定的选择依据，提高消费者满意度。但是，目前汽车座椅颠簸蠕动试验国内标准与国外标准还是存在一些差异，而国内目前在产的仪器设备很多并不能很好的适应国内外这些标准的要求，硬件的完善和软件上的兼容和处理都显得尤为重要，汽车颠簸蠕动试验的发展任重而道远。

参考文献：

[1]林丽娟.汽车座椅的设计[J].商品与质量：消费研究，2015.

[2]王超.有关动态舒适性的汽车座椅系统的研究[J].科技创新与应用，2015.

[3]徐新喜.全身振动对人体的影响和防护[J].医疗卫生装备，1993.

[4]QC/T740-2017，乘用车座椅总成[S].2017.

[5]俞龙生.201310263977.8.一种汽车座椅颠簸蠕动耐久试验机[P].2013.

[6]黄斌，蒋祖华，严隽琪.汽车座椅系统动态舒适性的研究综述[J].汽车科技，2001.

[7]QC/T55-1993，汽车座椅动态舒适性试验方法[S].1993.

作者简介：李岩（1981-），女，湖北宜都人，硕士研究生，工程师，研究方向：汽车座椅系统测试评价。