駕駛員座椅早期失效分析及改進(jìn)

夏 攀，張?chǎng)谓埽惥S維

（陜西重型汽車(chē)有限公司汽車(chē)工程研究院，陜西 西安 710200）

引言

隨著近年來(lái)商用車(chē)市場(chǎng)銷(xiāo)量的迅速增加及汽車(chē)設(shè)計(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，良好的安全性、舒適性及可靠性已成為商用車(chē)具有競(jìng)爭(zhēng)力的重要優(yōu)勢(shì)[1]。在競(jìng)爭(zhēng)激烈的商用車(chē)市場(chǎng)上，不同品牌商用車(chē)的使用性能和安全性能的差別已經(jīng)很小，相比之下，可靠性就成為區(qū)分商用車(chē)品牌好壞的重要因素之一。座椅作為與人體直接接觸的部件，其可靠性對(duì)整車(chē)而言至關(guān)重要，早期失效會(huì)導(dǎo)致座椅使用功能的下降，影響車(chē)輛的正常運(yùn)行，部分性能失效甚至?xí)绊戃?chē)輛安全。

1 座椅主要構(gòu)件及功能

汽車(chē)座椅主要組成構(gòu)件為：座椅骨架、頭枕、座椅發(fā)泡、座椅面套以及附屬的調(diào)節(jié)裝置（圖1 為某手動(dòng)式座椅結(jié)構(gòu)解構(gòu)示意）。

圖1 手動(dòng)式調(diào)節(jié)座椅結(jié)構(gòu)解構(gòu)示意圖

（1）座椅骨架：主要給座椅提供支撐作用，它們就像人體骨架，骨架中的骨骼給肌肉提供連接點(diǎn)，座椅骨架給整椅上的零件提供連接點(diǎn)，例如：座椅的發(fā)泡和面套都是安裝在骨架上。

（2）頭枕：頭枕有兩大功能，一是給乘客頭部提供舒適的支撐；二是作為安全件，在碰撞時(shí)吸收能量，頭枕主要由導(dǎo)套、插桿、骨架、發(fā)泡和面套等組成。

（3）座椅發(fā)泡：座椅發(fā)泡是座椅的關(guān)鍵部件，發(fā)泡提供了座椅的形狀和輪廓，發(fā)泡的特性直接影響座椅舒適性。

（4）座椅面套：面套主要功能是為座椅提供持久、美觀和令人愉悅的包覆，按材質(zhì)可分為布面套、革面套和皮面套。

（5）調(diào)節(jié)裝置：包括座椅的高度調(diào)節(jié)、前后調(diào)節(jié)、坐墊傾角調(diào)節(jié)、坐墊深度調(diào)節(jié)、通風(fēng)加熱調(diào)節(jié)、座椅靠背調(diào)節(jié)、腰托調(diào)節(jié)以及阻尼調(diào)節(jié)等[2]。若為商用車(chē)的話(huà)，還包括座椅底座，座椅底座囊括整個(gè)座椅減震懸浮系統(tǒng)，此套系統(tǒng)影響座椅整體舒適性。

2 座椅早期失效分析

通過(guò)售后市場(chǎng)反饋的座椅早期失效模式，根據(jù)質(zhì)量管理“二八原則”，需對(duì)座椅向右傾斜、損壞且無(wú)法維修做進(jìn)一步分析改進(jìn)。座椅損壞可通過(guò)拆解直觀的確定損壞原因，本文不做詳細(xì)描述。針對(duì)座椅向右傾斜，采用魚(yú)骨圖識(shí)別可能導(dǎo)致的原因，如圖2 所示。

圖2 座椅向右傾斜原因分析

通過(guò)分析得出，造成座椅向右傾斜的可能原因有：（1）座椅與換擋桿、方向盤(pán)相對(duì)位置不合理；（2）坐墊性能不達(dá)標(biāo)；（3）車(chē)身偏斜或強(qiáng)度不夠；（4）駕駛員主觀感受或者不良的使用習(xí)慣。下文對(duì)可能原因做進(jìn)一步分析。

2.1 座椅與換擋桿位置

通過(guò)分析確認(rèn)，座椅與換擋桿的相對(duì)位置符合設(shè)計(jì)推薦值（表1 所示）。同時(shí)也分析了換擋操作力，得知換擋操作力與市場(chǎng)同類(lèi)車(chē)型基本處于同一水平，相對(duì)某些車(chē)型有較大優(yōu)勢(shì)。從而可知，座椅布置滿(mǎn)足換擋使用要求，不會(huì)造成座椅向右傾斜。

表1 座椅與換擋桿位置

2.2 座椅與方向盤(pán)位置

從圖3 可以看出，座椅R 點(diǎn)與方向盤(pán)中心處于同一平面，抽取3 輛份白車(chē)身對(duì)座椅安裝孔（圖4）及方向盤(pán)安裝孔（圖5）進(jìn)行三坐標(biāo)測(cè)量得出：方向盤(pán)安裝孔相對(duì)于座椅安裝孔左偏約1 mm～2 mm，司機(jī)駕駛時(shí)，處于座椅偏左位置（偏移量1 mm～2 mm）。從而可知，座椅與方向盤(pán)位置不會(huì)造成座椅向右傾斜。

圖4 座椅安裝孔

圖5 方向盤(pán)安裝孔

2.3 坐墊性能

對(duì)失效座椅的坐墊海綿做材料性能試驗(yàn)（表2 所示），并與坐墊海綿要求性能進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)統(tǒng)計(jì)、數(shù)據(jù)分析，得出坐墊海綿壓陷硬度、回彈率與設(shè)計(jì)要求偏差較大，部分失效件斷裂伸長(zhǎng)率和壓縮永久變形與設(shè)計(jì)要求存在偏差，從而可知：海綿性能不達(dá)標(biāo)會(huì)引起海綿塌陷，對(duì)座椅向右傾斜問(wèn)題有直接影響。

表2 坐墊海綿性能

2.4 駕駛室性能分析

對(duì)白車(chē)身的強(qiáng)度做CAE 分析，得出數(shù)據(jù)如表3、表4 所示。

表3 駕駛室強(qiáng)度

表4 CAE 分析結(jié)果

通過(guò)分析可以得出，駕駛室在四種工況下強(qiáng)度滿(mǎn)足要求，未出現(xiàn)殘余變形，不會(huì)造成座椅傾斜。

3 座椅早期失效改進(jìn)

通過(guò)理論分析得出，造成座椅向右傾斜的主要原因是坐墊海綿性能不達(dá)標(biāo)，通過(guò)對(duì)失效件的拆解分析得出，造成座椅失效的原因還有：（1）座椅支架斷裂；（2）升降螺栓脫落；（3）坐墊海綿開(kāi)裂等。

針對(duì)失效原因制定對(duì)應(yīng)的解決措施：（1）提升坐墊海綿的性能參數(shù)，提高坐墊面料的縫合強(qiáng)度；（2）優(yōu)化坐墊造型（圖6）；（3）坐墊骨架增加兩翼支持，增加兩翼塑料護(hù)殼，提升支撐性，防止坐墊塌陷（圖7）；（4）升降螺栓安裝過(guò)程中增加螺紋膠，防止螺栓脫落（圖8）。

圖6 優(yōu)化坐墊造型

圖7 提升坐墊支撐性

圖8 升降螺栓涂螺紋膠

通過(guò)以上優(yōu)化解決措施，大幅度降低了座椅的失效率，極大地提高了座椅的可靠性及舒適性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要采用魚(yú)骨圖分析法、8D 分析方法等分析工具，系統(tǒng)分析了座椅早期失效的主要原因，并針對(duì)主要原因給出有效的解決方案。通過(guò)解決方案的實(shí)施，不僅大幅度降低了座椅的失效率，而且提升了座椅整體的舒適性，對(duì)以后座椅的設(shè)計(jì)及質(zhì)量問(wèn)題改進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。