小零件創(chuàng)造大不同
Alfred J. Lethbridge 博士
?
您日常上下班路上輕松嗎？上班去參加上午 9 點的會議，或及時回家參加家庭聚餐，這些旅程往往伴隨著壓力，受到許多不受我們控制的情況的影響。研究表明，這一整個體驗會對人的健康產(chǎn)生負面影響1。然而，有助于座椅舒適度和無噪音內(nèi)飾的小細節(jié)可以為那些乘車上下班的人帶來巨大的改善。確保駕駛員和乘客盡可能感覺舒適，早已是車主和汽車制造商的重中之重，其中兩個重要的改進就是音景和內(nèi)部系統(tǒng)的易用性。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
圖 1：舒適的汽車可以降低白領的壓力水平。
諸如第一排和第二排座椅（圖 2）等內(nèi)部系統(tǒng)影響著旅行期間的舒適性，因此即使像 PTFE 襯套這樣最小的零件，在設計時也需要考慮它們對駕駛體驗的影響。如果不考慮到這些，諸如嘎嘎聲、磨損和調整期間過大的扭矩等將帶來煩惱，并進一步提高上下班路上的壓力——盡管這要比堵車更易于避免。
?
?
?
?
?
圖 2：汽車座椅系統(tǒng)（左）、靠背系統(tǒng)（中）和折疊座椅機構（右）全都以紅色顯示了使用襯套的地方。
?
減少嘎嘎聲確保寧靜的音景
道路施工、喇叭聲、嘈雜的發(fā)動機——在您日常的上下班路上，公路通常不是最安靜的地方。但幸運的是，隨著發(fā)動機設計得越來越安靜，這些年來車廂噪音已大幅降低2。不利的一面在于，曾經(jīng)因為太安靜而被發(fā)動機聲音掩蓋的噪音（吱吱聲和嘎嘎聲），現(xiàn)在明顯多了，并已成為靜謐綿延的公路上駕駛員和乘客的煩惱之源。舒適的內(nèi)飾意味著安靜和平和的音景，因此必須對給通勤人員增添壓力的輕微嘎嘎聲進行處理。
造成此類煩人的嘎嘎聲的一個原因是座椅襯套與整合座椅調整機構的軸之間的間隙。間隙意味著軸和襯套彼此相對運動，當汽車振動時，軸可能在襯套內(nèi)部反復發(fā)出嘎嘎聲。塑料襯套和柔順性差的其他襯套必須設計有間隙或進行一對一配合。因此，使用這些解決方案來避免嘎嘎聲并非始終可行。在產(chǎn)生嘎嘎聲的情況下，柔順性較差的材料（如注塑材料）比 PTFE 等較軟的材料產(chǎn)生的噪音更多，使得此問題進一步惡化。襯套中的 PTFE 層如果不是太薄，可以在產(chǎn)生嘎嘎聲的情況下提供一定程度的阻尼，降低噪音級別。
這種嘎嘎聲阻尼效應如圖 3 所示，其中刻意在間隙中放置各種襯套，以便測量嘎嘎聲噪音。正確的襯套選擇在此情況下可以將塑料襯套上的噪音減小多達 10 dB(A)。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
圖 3：上圖顯示了在 2 mm 間隙中、在 40 m/s2 的加速度下激勵頻率為 20 Hz 時產(chǎn)生的嘎嘎聲噪音。測試了 3 個 NORGLIDE? PTFE 襯套和一個塑料襯套。
?
容差——更愉快通勤的關鍵
當您早上進入車內(nèi)準備去上班時，可能發(fā)現(xiàn)必須調整座椅機構——也許是因為您與人共用汽車或使用車輛共享服務。如果您發(fā)現(xiàn)該機構太緊或太松，這甚至可能讓您在啟動發(fā)動機之前就感到煩惱。
在這方面，座椅高度調整和靠背機構會進行權衡。一個系統(tǒng)可能不費力即可調整，但會暴露更多的空隙，因此感覺太松或導致嘎嘎聲。另一個系統(tǒng)可能由于干涉配合而沒有嘎嘎聲，但調整起來很費力。這里，小改變可以產(chǎn)生大不同。一種解決方案是確保襯套的滑動層足夠柔順以吸收配合部件容差。正如前面提到的，PTFE 可以自始至終補償更大范圍的容差，與塑料關節(jié)的方案相比，Norglide 特氟龍襯套表現(xiàn)出更為一致的扭距。
在圖 4 中可以看到這點，其中針對幾種不同的軸徑，檢查了在兩個不同襯套內(nèi)旋轉軸所需的扭矩。塑料襯套的測試在 0.06 mm 的干涉處停止，此時法蘭由于不斷升高的裝配力而在裝配期間斷裂。
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
圖 4：與競爭解決方案相比，NORGLIDE? PTFE 襯套在廣泛的尺寸范圍內(nèi)表現(xiàn)很一致。PTFE 層可以補償配合部件的制造容差，從而確保始終如一的平順調整感受。
?
持續(xù)平穩(wěn)的駕駛體驗
座椅襯套解決方案可能被視為次要零件，當部件選擇對最終用戶舒適性的影響可能不明顯時尤其如此，但我們列出的測試說明了這個結論是錯誤的。這個似乎微不足道的決定可能導致性能質量低劣，最終可能給車主帶來更多壓力，可能影響將來的汽車選擇，甚至可能給車主的健康帶來負面影響。
因此，對襯套設計的考慮應該與對座架的考慮一樣周密，以避免駕駛體驗的舒適性水平出現(xiàn)下降。圣戈班的工程師每天都將這種考慮放在第一位。他們投資購置測試設備，例如扭矩測定儀、座椅測試儀、先進的消聲室和用于部件及系統(tǒng)級別模擬的強大有限元分析工具。借助這些測試平臺，可以研究并了解整個座椅系統(tǒng)（而不只是襯套），以確保一致地實現(xiàn)整體系統(tǒng)質量。
?
參考資料
1.?英國國家統(tǒng)計局，《通勤和個人幸福》，2014 年
2.?英國車輛驗證局，《汽車與噪音》
?
了解更多信息
請聯(lián)系 sales.pplcn@saint-gobain.com
版權信息：? 2018 圣戈班。保留所有權利。
?
