驾驶员座椅早期失效分析及改进

驾驶员座椅早期失效分析及改进

吴粉玲

西安伊思灵华泰汽车座椅有限公司 陕西 西安 710065

摘要：“汽车座椅”是车辆的重要组成部分，供驾乘人员乘车时乘坐，是汽车的必备配置。汽车安全分为主动安全和被动安全，座椅是被动安全的守护者，应保证驾乘人员的人身安全，在国内生产和销售的座椅的安全性能应满足中国强制认证、座椅相关的标准和整车的法律法规要求，在国外销售的车辆，还应满足相应国家的强制认证要求。介绍了汽车座椅的主要部件及功能，具体分析了驾驶员座椅早期失效的主要原因，并给出了解决方案，通过方案的实施，有效降低了座椅的早期失效率，提高了座椅的可靠性。

关键词：驾驶员；座椅；早期失效；改进

引言

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，汽车已经成为很多家庭的必需品。汽车座椅属于汽车内饰中与用户密切接触的部件，其外观、操作质感及乘坐舒适度受到越来越多的重视，因而整车制造商也对座椅开发提出了越来越高的要求。座椅作为与人体直接接触的部件，其可靠性对整车而言至关重要，早期失效会导致座椅使用功能的下降，影响车辆的正常运行，部分性能失效甚至会影响车辆安全。

1汽车座椅结构简介

1.1座椅面套

座椅面套常见材质有真皮、人造皮革及织物。真皮的手感及透气度优于人造皮革，但成本也较高，常见于中高档价位的车型上，或者只存在于与人体接触更多的座椅靠背及座垫的芯部位置。人造皮革又可分为PVC、PU和超纤革，是通过在无纺布上刷涂聚氨酯的方法，获得类似动物皮革外观及物理性能的材料。随着制革业的发展，人造皮革的触感、视觉饱满度、透气性也达到了真皮的效果。

1.2座椅发泡

座椅发泡主要使用TDI（甲苯二异氰酸酯）和较低反应性的多元醇混合，经过一系列的化学反应生成。发泡作用在于提供面套支撑，保证座椅形状和轮廓。泡沫的A面生成是通过面套轮廓进行偏置以及局部修正产生，而B面则是根据骨架或塑料件搭建，使其能够包容骨架的不可变形部分。座椅发泡的密度和硬度是影响座椅乘坐舒适性的关键因素之一。

1.3座椅骨架

相对面套和发泡对座椅外观的贡献，座椅骨架则对乘员安全保护以及与汽车地板的连接起着重要作用。汽车座椅骨架结构主要有管框结构、钢丝结构、管板结构以及纯板结构，主要工艺有冲压、冲孔、翻边、凸焊、点焊、二保焊和组装。管框结构和钢丝结构的骨架主要应用于低端车（如轻卡、面包车），其成本低，工艺简单，安全性也较差。管板结构的骨架用于中低端车，普通价位的MPV、轿车及SUV都用此类结构，可以满足安全性要求。而纯板结构则用于功能要求高的高端车型，其安全性也最高。

1.4座椅塑料件

座椅塑料件也是座椅的重要组成部分，其主要作用在于对骨架的遮蔽和装饰，是外观评审的一部分。座椅塑料件通常为注塑件，包括座椅护板、座椅按键、调节手柄、头枕导套、安全带出口导向及座椅杯托等。座椅塑料件的外观造型、皮纹立体感和光泽度，以及按键手柄的人机是座椅塑料件外观评审的主要内容。

2座椅早期失效分析

通过售后市场反馈的座椅早期失效模式，根据质量管理“二八原则”，需对座椅向右倾斜、损坏且无法维修做进一步分析改进。座椅损坏可通过拆解直观的确定损坏原因，本文不做详细描述。针对座椅向右倾斜，采用鱼骨图识别可能导致的原因。通过分析得出，造成座椅向右倾斜的可能原因有：（1）座椅与换挡杆、方向盘相对位置不合理；（2）坐垫性能不达标；（3）车身偏斜或强度不够；（4）驾驶员主观感受或者不良的使用习惯。下文对可能原因做进一步分析。

2.1座椅与换挡杆位置

通过分析确认，座椅与换挡杆的相对位置符合设计推荐值。同时也分析了换挡操作力，得知换挡操作力与市场同类车型基本处于同一水平，相对某些车型有较大优势。从而可知，座椅布置满足换挡使用要求，不会造成座椅向右倾斜。

2.2座椅与方向盘位置

可以看出，座椅R点与方向盘中心处于同一平面，抽取3辆份白车身对座椅安装孔及方向盘安装孔进行三坐标测量得出：方向盘安装孔相对于座椅安装孔左偏约1mm～2mm，司机驾驶时，处于座椅偏左位置（偏移量1mm～2mm）。从而可知，座椅与方向盘位置不会造成座椅向右倾斜。

2.3坐垫性能

对失效座椅的坐垫海绵做材料性能试验，并与坐垫海绵要求性能进行对比分析，通过统计、数据分析，得出坐垫海绵压陷硬度、回弹率与设计要求偏差较大，部分失效件断裂伸长率和压缩永久变形与设计要求存在偏差，从而可知：海绵性能不达标会引起海绵塌陷，对座椅向右倾斜问题有直接影响。

2.4驾驶室性能分析

通过分析可以得出，驾驶室在四种工况（垂向工况、转向工况、制动工况、启动工况）下强度满足要求，未出现残余变形，不会造成座椅倾斜。

3座椅早期失效改进

通过理论分析得出，造成座椅向右倾斜的主要原因是坐垫海绵性能不达标，通过对失效件的拆解分析得出，造成座椅失效的原因还有：（1）座椅支架断裂；（2）升降螺栓脱落；（3）坐垫海绵开裂等。针对失效原因制定对应的解决措施：（1）提升坐垫海绵的性能参数，提高坐垫面料的缝合强度；（2）优化坐垫造型；（3）坐垫骨架增加两翼支持，增加两翼塑料护壳，提升支撑性，防止坐垫塌陷；（4）升降螺栓安装过程中增加螺纹胶，防止螺栓脱落。通过以上优化解决措施，大幅度降低了座椅的失效率，极大地提高了座椅的可靠性及舒适性。

4汽车座椅质量的主要控制点

4.1材料

材料是保证关键零部件强度的关键点，材料的成份、厚度、加工工艺在产业链的源头加以控制和管理，在设计阶段选择正确的材料牌号和规格，有机物材料纵横向燃烧速度不大于100mm/min，大多数整车厂为了提高安全系数，会将标准提高到燃烧速度不大于80mm/min。来料检验材料的成分、规格、批次质量报告；储存过程中管控材料的批次，先进先出，生产过程中领用正确的材料并作好批次追溯记录。

4.2零部件结构

零部件结构形状是承受力的重要部份，在设计时考虑机加工过程中的应力集中，适当的增加R角，还要考虑可制造性及成本，结构尽量简化。

4.3加工工艺技术

零部件的加工工艺直接影响座椅的强度、经济性和精致工艺，比如骨架之间的连接，根据结构特点和强度要求，可以选择焊接、螺栓连接、铆接。焊接分为点焊、CO₂保护焊、激光焊、钎焊、塞焊等，焊接的电流、时间、定位工装相当重要；铆接工艺分为压铆和旋铆，铆接的行程、压力是重要控制点，螺栓分为标准件和非标准件，螺栓连接的工具选择、扭力、角度控制也很重要。气囊区面套的缝纫质量直接影响气囊是否爆破或爆破时间，控制缝纫的底线强度、针距、针数、张力，气囊爆破区域的长度，气囊爆破区域不允许返工等。

结束语

“交通安全”一直备受社会各界关注，汽车座椅作为汽车安全的关键零部件之一，其对驾乘人员的保护作用引发高度重视。围绕汽车座椅系统开展深入的安全性研究，在提升其舒适性、平顺性的同时提高其安全性能，对我国汽车座椅行业发展具有＿定的现实意义。本文主要系统分析了座椅早期失效的主要原因，并针对主要原因给出有效的解决方案。通过解决方案的实施，不仅大幅度降低了座椅的失效率，而且提升了座椅整体的舒适性，对以后座椅的设计及质量问题改进具有一定的指导意义。

参考文献

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