小零件创造大不同
Alfred J. Lethbridge 博士
您日常上下班路上轻松吗？上班去参加上午 9 点的会议，或及时回家参加家庭聚餐，这些旅程往往伴随着压力，受到许多不受我们控制的情况的影响。研究表明，这一整个体验会对人的健康产生负面影响1。然而，有助于座椅舒适度和无噪音内饰的小细节可以为那些乘车上下班的人带来巨大的改善。确保驾驶员和乘客尽可能感觉舒适，早已是车主和汽车制造商的重中之重，其中两个重要的改进就是音景和内部系统的易用性。
图 1：舒适的汽车可以降低白领的压力水平。
诸如第一排和第二排座椅（图 2）等内部系统影响着旅行期间的舒适性，因此即使像 PTFE 衬套这样最小的零件，在设计时也需要考虑它们对驾驶体验的影响。如果不考虑到这些，诸如嘎嘎声、磨损和调整期间过大的扭矩等将带来烦恼，并进一步提高上下班路上的压力——尽管这要比堵车更易于避免。
图 2：汽车座椅系统（左）、靠背系统（中）和折叠座椅机构（右）全都以红色显示了使用衬套的地方。
减少嘎嘎声确保宁静的音景
道路施工、喇叭声、嘈杂的发动机——在您日常的上下班路上，公路通常不是最安静的地方。但幸运的是，随着发动机设计得越来越安静，这些年来车厢噪音已大幅降低2。不利的一面在于，曾经因为太安静而被发动机声音掩盖的噪音（吱吱声和嘎嘎声），现在明显多了，并已成为静谧绵延的公路上驾驶员和乘客的烦恼之源。舒适的内饰意味着安静和平和的音景，因此必须对给通勤人员增添压力的轻微嘎嘎声进行处理。
造成此类烦人的嘎嘎声的一个原因是座椅衬套与整合座椅调整机构的轴之间的间隙。间隙意味着轴和衬套彼此相对运动，当汽车振动时，轴可能在衬套内部反复发出嘎嘎声。塑料衬套和柔顺性差的其他衬套必须设计有间隙或进行一对一配合。因此，使用这些解决方案来避免嘎嘎声并非始终可行。在产生嘎嘎声的情况下，柔顺性较差的材料（如注塑材料）比 PTFE 等较软的材料产生的噪音更多，使得此问题进一步恶化。衬套中的 PTFE 层如果不是太薄，可以在产生嘎嘎声的情况下提供一定程度的阻尼，降低噪音级别。
这种嘎嘎声阻尼效应如图 3 所示，其中刻意在间隙中放置各种衬套，以便测量嘎嘎声噪音。正确的衬套选择在此情况下可以将塑料衬套上的噪音减小多达 10 dB(A)。
图 3：上图显示了在 2 mm 间隙中、在 40 m/s2 的加速度下激励频率为 20 Hz 时产生的嘎嘎声噪音。测试了 3 个 NORGLIDE® PTFE 衬套和一个塑料衬套。
容差——更愉快通勤的关键
当您早上进入车内准备去上班时，可能发现必须调整座椅机构——也许是因为您与人共用汽车或使用车辆共享服务。如果您发现该机构太紧或太松，这甚至可能让您在启动发动机之前就感到烦恼。
在这方面，座椅高度调整和靠背机构会进行权衡。一个系统可能不费力即可调整，但会暴露更多的空隙，因此感觉太松或导致嘎嘎声。另一个系统可能由于干涉配合而没有嘎嘎声，但调整起来很费力。这里，小改变可以产生大不同。一种解决方案是确保衬套的滑动层足够柔顺以吸收配合部件容差。正如前面提到的，PTFE 可以自始至终补偿更大范围的容差，与塑料关节的方案相比，Norglide 特氟龙衬套表现出更为一致的扭距。
在图 4 中可以看到这点，其中针对几种不同的轴径，检查了在两个不同衬套内旋转轴所需的扭矩。塑料衬套的测试在 0.06 mm 的干涉处停止，此时法兰由于不断升高的装配力而在装配期间断裂。
图 4：与竞争解决方案相比，NORGLIDE® PTFE 衬套在广泛的尺寸范围内表现很一致。PTFE 层可以补偿配合部件的制造容差，从而确保始终如一的平顺调整感受。
持续平稳的驾驶体验
座椅衬套解决方案可能被视为次要零件，当部件选择对最终用户舒适性的影响可能不明显时尤其如此，但我们列出的测试说明了这个结论是错误的。这个似乎微不足道的决定可能导致性能质量低劣，最终可能给车主带来更多压力，可能影响将来的汽车选择，甚至可能给车主的健康带来负面影响。
因此，对衬套设计的考虑应该与对座架的考虑一样周密，以避免驾驶体验的舒适性水平出现下降。圣戈班的工程师每天都将这种考虑放在第一位。他们投资购置测试设备，例如扭矩测定仪、座椅测试仪、先进的消声室和用于部件及系统级别模拟的强大有限元分析工具。借助这些测试平台，可以研究并了解整个座椅系统（而不只是衬套），以确保一致地实现整体系统质量。
参考资料
1. 英国国家统计局，《通勤和个人幸福》，2014 年
2. 英国车辆验证局，《汽车与噪音》
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