汽车座椅高度调节器核心构件优化设计

徐青龙 张露

（1 重庆交通大学；2 重庆长安汽车公司汽车工程研究总院）

汽车座椅升降机构用来调节汽车座椅高度和角度，能提高乘员舒适性，并给驾驶者提供最佳视线，让不同身材的人都能看清前方路况，保证行车安全[1]。汽车座椅连接部件的设计在很大程度上影响座椅本身的安全性能，在汽车行驶或发生碰撞过程中，如果连接部件先于座椅失效，可能会造成座椅骨架的断裂及调节机构失灵等问题，此时驾驶员的生命安全将受到极大威胁[2]。文章着重介绍了某款汽车座椅高度调节器核心构件——销柱的再次设计，使得与销柱配合的棘爪在Y 向无移动，并通过加注油脂的措施有效防止核心件内部产生锈蚀，从而解决高调失效的问题。

1 高调器的结构分析

1.1 高调器结构及工作原理

汽车座椅高调器是实现座椅在高度方向上的调节，以满足不同身高的乘客乘座的舒适性，保证汽车行驶过程中的安全性，其结构分解图，如图1 所示。其原理为：外滑槽盖在高调手柄的带动下做上下往复运动，当提拉（推）手柄时，外滑槽盖做逆时针（顺时针）转动（垂直于外滑槽盖方向看过去），此时铆接在外滑槽盖上的紧固铆钉拨动高调内部的拨片，拨片进一步拨动齿轮，做顺时针（逆时针）旋转，最终通过齿轮的逆时针转动带动座椅齿板完成座椅的高度调节，当释放高调手柄时，手柄会在曲簧的弹力下回复到初始位置，高调内部通过滚子及棘轮利用摩擦力完成自锁。

1.2 高调失效模式分析

2011年10月某款汽车驾驶员座椅第1 次出现高调失效的问题，高调核心件总成示意图，如图2 所示，失效现象为：调节高调手柄，座垫无升降。经将问题座椅高调器核心件拆卸后发现连接棘爪的销柱在Y 向有窜动，如图3 所示，产生了一定的位移，导致棘爪无法正常工作，从而导致高调失效。

2012年8月售后问题中出现经过整改后的高调失效座椅，操作调整手柄时内侧齿轮不跟转。经拆解座椅后发现问题原因是棘爪与销柱之间生锈，如图4 所示，该区域附近的焊接在焊接时油脂在焊接高温下蒸发，导致该区域表面成分破坏后生锈。

由此可见，销柱的结构及性能是保证高度调节器正常工作的关键。

2 高调器核心构件的设计

2.1 常见结构

高调器核心件原有结构，如图3 所示。由于销柱在Y 向无较稳固支撑，故在高调器工作一段时间后，销柱在Y 向发生窜动，棘爪掉落，致使高调器无法将力矩传出，四连杆机构无升降动作，从而导致高调器失效。

针对此问题，为了限制销柱在Y 方向的窜动，在销柱外表面增加焊点，如图5 所示，以防止销柱在Y 向产生窜动。但是由于点焊在高温下将高调器核心构件表面油脂蒸发，点焊区域附近表面成分被破坏，导致高调器内部发生锈蚀，棘爪无法转动，中断了力矩的传递，导致高调器无法正常工作。

2.2 优化设计的结构

通过以上分析可知，原有的销柱结构容易产生沿销柱轴向的窜动，施加焊点后销柱外表面产生锈蚀，以上都会导致高调器在工作过程中失效。为了避免销柱在轴向上产生窜动，防止销柱和棘爪接触面产生锈蚀，重新对高调器的核心构件——销柱进行优化设计，如图6 所示，优化设计的销柱经冲压而成。由图6 可知，新设计的销柱可有效防止在其轴向上的窜动，在销柱与棘爪接触面加注油脂，防止表面产生锈蚀，经优化设计后的销柱不需要施焊防止其窜动，加注的油脂不会蒸发，可有效地防止高调失效。

2.3 实验验证

重新设计后的高调器的核心构件顺利完成座椅疲劳耐久试验3 万个循环（1 个循环为：座椅从最低位置调到最高位置），改进设计后的销柱应力-应变曲线与改进前一致，误差≤0.08%，试验表明整改效果良好。

3 结论

通过对高调器内部销柱的优化设计，解决了原有设计的缺陷，既阻止了销柱在Y 向产生窜动，又防止了核心件内部产生锈蚀。通过本次结构优化认识到以下几点不足及今后工作方向：

1）为了减轻事故发生时对乘员的伤害程度，尽可能避免座椅结构破坏和功能失效情况的发生，在今后项目的座椅开发过程中，除了对座椅进行舒适性、结构简化及轻量化设计外，应着重考虑座椅的安全性设计，加强对座椅静强度、冲击强度以及疲劳强度等方面的分析；

2）目前一些汽车自主企业在座椅高调、调角器、座椅加热和通风等核心件的性能及试验要求等方面处于空白阶段，产品研发中心应在最短时间内完善此方面的资料，从而为后续产品开发提供更多成熟的座椅配置选择；

3）产品部门在进行质量整改的时候，除了审核供应商提出的整改措施外，更应全面考虑工艺改变对产品造成的其他影响，综合整个生产工艺、运输及装配等各个环节对产品造成的影响；

4）除了制造和装配工艺外，还应该考虑运输方式（海运、陆运）寄包装方式等对产品造成的影响。