驾驶员座椅早期失效分析及改进

夏 攀，张鑫杰，陈维维

（陕西重型汽车有限公司汽车工程研究院，陕西 西安 710200）

引言

随着近年来商用车市场销量的迅速增加及汽车设计技术的快速发展，良好的安全性、舒适性及可靠性已成为商用车具有竞争力的重要优势[1]。在竞争激烈的商用车市场上，不同品牌商用车的使用性能和安全性能的差别已经很小，相比之下，可靠性就成为区分商用车品牌好坏的重要因素之一。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 座椅主要构件及功能

汽车座椅主要组成构件为：座椅骨架、头枕、座椅发泡、座椅面套以及附属的调节装置（图1 为某手动式座椅结构解构示意）。

图1 手动式调节座椅结构解构示意图

（1）座椅骨架：主要给座椅提供支撑作用，它们就像人体骨架，骨架中的骨骼给肌肉提供连接点，座椅骨架给整椅上的零件提供连接点，例如：座椅的发泡和面套都是安装在骨架上。

（2）头枕：头枕有两大功能，一是给乘客头部提供舒适的支撑；二是作为安全件，在碰撞时吸收能量，头枕主要由导套、插杆、骨架、发泡和面套等组成。

（3）座椅发泡：座椅发泡是座椅的关键部件，发泡提供了座椅的形状和轮廓，发泡的特性直接影响座椅舒适性。

（4）座椅面套：面套主要功能是为座椅提供持久、美观和令人愉悦的包覆，按材质可分为布面套、革面套和皮面套。

（5）调节装置：包括座椅的高度调节、前后调节、坐垫倾角调节、坐垫深度调节、通风加热调节、座椅靠背调节、腰托调节以及阻尼调节等[2]。若为商用车的话，还包括座椅底座，座椅底座囊括整个座椅减震悬浮系统，此套系统影响座椅整体舒适性。

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，如图2 所示。

图2 座椅向右倾斜原因分析

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（表1 所示）。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。

表1 座椅与换挡杆位置

2.2 座椅与方向盘位置

从图3 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（图4）及方向盘安装孔（图5）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1 mm～2 mm，司机驾驶时，处于座椅偏左位置（偏移量1 mm～2 mm）。从而可知，座椅与方向盘位置不会造成座椅向右倾斜。

图4 座椅安装孔

图5 方向盘安装孔

2.3 坐垫性能

对失效座椅的坐垫海绵做材料性能试验（表2 所示），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。

表2 坐垫海绵性能

2.4 驾驶室性能分析

对白车身的强度做CAE 分析，得出数据如表3、表4 所示。

表3 驾驶室强度

表4 CAE 分析结果

通过分析可以得出，驾驶室在四种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（图6）；（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（图7）；（4）升降螺栓安装过程中增加螺纹胶，防止螺栓脱落（图8）。

图6 优化坐垫造型

图7 提升坐垫支撑性

图8 升降螺栓涂螺纹胶

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 结语

本文主要采用鱼骨图分析法、8D 分析方法等分析工具，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。