汽车座椅可靠性测试方法
杜天强;杜长江;王培中;田泽洋
【摘 要】汽车座椅是重要的被动安全部件,其在汽车碰撞事故中肩负着保护乘客安全及减少损伤的作用.结合实际测试经验,针对座椅总成关键部件的可靠性评价方法进行了分析总结,涉及振动耐久、疲劳耐久、操作耐久和磨损耐久等评价方法,为座椅关键部件的优化设计提供参考,为座椅总成的舒适可靠性评价提供指导.
【期刊名称】《汽车工程师》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】4页(P47-50)
【关键词】汽车座椅;舒适性;可靠性;耐久试验
【作 者】杜天强;杜长江;王培中;田泽洋
【作者单位】中国汽车技术研究中心;中国汽车技术研究中心;中国汽车技术研究中心;中国汽车技术研究中心
【正文语种】中 文
汽车座椅作为关键和重要的被动安全部件，不仅要承载乘客，而且还在碰撞事故中肩负着保护乘客安全的作用[1]。一直以来世界各国都对座椅采取强制认证或强制试验的方式进行监管，如欧洲EEC、ECE、美国FMVSS及中国GB等各国法规使用动态及静态结合的方式，对座椅在碰撞事故中对乘客保护的效果进行强制评价和要求[2]。对于座椅舒适性和可靠性的评价，各国法规并未强制要求，而由于其涉及到的关键零部件较多，诸如头枕、调角器、滑轨、靠背、座垫、扶手、腰托及高度调节器等，并没有比较统一的测试规范和评价标准。文章将结合座椅的结构组成，对各个部件的可靠性评价方法和测试指标进行分析和总结。
1 座椅总成可靠性评价方法
座椅是汽车上一个重要的减振元件，其乘坐舒适性与驾驶员的操作便利性及乘员的乘坐体
验紧密相关。常见的总成可靠性评价主要包括模拟人员进出座椅试验、颠簸蠕动试验[3]、振动特性试验及身体压力分布[4]等。
1.1 模拟人员进出座椅试验
该试验主要使用带面套的三维假人模型对座椅总成进行面料耐磨性测试，模拟人体进出汽车的使用工况，试验后的座椅面套不应出现断裂、结团、脱散和漏底，不允许出现损伤，缝线不允许断裂等。
由于不同整车的空间不同，实际乘客进出车门时的动作轨迹是有差异的，因此不同车型可能规定了不同的三维假人模型运动轨迹，从而更真实地评价使用可靠性。目前，也有一个比较通用的动作轨迹供测试使用，试验时把座椅总成固定在模拟人体进出试验台上，利用一个44.5 kg三维假人模型制造的压头开展试验。试验流程如下：1）压头水平滑入座椅并陷入座垫边翼和靠背边翼各约25 mm，压头旋转30°使压头后部内侧先进入；2）压头继续进入直至压头中心线与座椅中心线对齐；3）压头蠕动使其在座椅内平稳；4）压头陷入座椅直至载荷为445 N；5）压头以30°，445 N载荷蠕动靠背；6）压头以445 N载荷停留在座椅直到一半移出座椅；7）一旦压头一半移出座椅，它就随座垫边翼而滑动。一般要求座
椅至少能承受1.5万次模拟人员进出循环，如图1所示。
图1 模拟人员进出座椅试验装置
1.2 颠簸蠕动耐久试验
汽车颠簸蠕动耐久测试是模拟汽车在行驶过程产生一定的上下振动，同时乘客臀部会在座垫上有左右晃动的动作，将这2种运动结合起来评价对座椅来说是比较苛刻和严格的考核，但对座椅在实际情况中的使用可靠性却非常有意义；对于靠背，同样有在行驶中上下振动的同时承受人体后背压力的使用工况。试验时，样品固定在颠簸蠕动试验机上，调整样品使其H点中心线与模拟假臀或假背中心线对齐，按循环次数要求进行振动试验，如表1所示。颠簸幅度（峰至峰）为30 mm。试验后，样件应无异常情况，座椅骨架无裂缝，泡沫无变形，面料和衬垫无破损，H点最大变动在额定范围内（一般要求±15 mm）。颠簸蠕动耐久试验装置，如图2所示。
保时捷跑车图片表1 颠簸蠕动耐久试验测试要求试样前排座垫前排靠背循环次数/万次10 5负载/kg 68 29频率/（次/min）100 100蠕动角度/（°）21 0
图2 颠簸蠕动耐久试验装置
1.3 振动特性试验
振动试验主要包括振动耐久性、随机振动特性和频响特性等，可以非常直接地评估座椅的耐振可靠性，同时座椅的频响特性能反映座椅对汽车道路振动的屏蔽效果，更好地反映座椅的乘坐舒适感。振动耐久性是给座椅产品一定的持续振动环境，可在座椅上放置带有导向装置的假臀模型，考核座椅经长时间振动耐久后的变化情况；随机振动试验则是力求真实化模拟实际乘坐状况，对乘坐舒适感进行评估[5]，试验一般在6自由度振动台上进行，输入汽车实际运行时的随机振动波形进行控制，进一步分析乘坐舒适性和座椅的各种性能；进行频率响应试验时，将座椅安装在振动台上，将人体假臀模型放到座椅上，给座椅一定的振动激励，从而获得座椅的共振频率、振动传导率及振动衰减率等特性，评价座椅对振动传递的吸收能力，试验曲线，如图3所示。
图3 座椅共振特性曲线
兰博基尼黑蝙蝠2 座椅其他部件可靠性评价
2.1 座椅头枕
2.1.1 头枕操作耐久试验
违章代码查询将座椅靠背总成和夹具固定，座椅头枕以最低位置为起始点，将其从最低位置移动到最高位置，然后再移回最低位置，以上操作为1个循环过程，按照相关标准要求，一般进行5 000次的循环试验，试验后必须能够保持在可调位置。
2.1.2 头枕折叠耐久试验
对于具有折叠功能的座椅头枕，考核其折叠功能可靠性。将头枕从折叠位置移动到最上部位置，然后释放头枕，使其回到折叠位置，并保持5 s。按照描述的过程循环试验1万次，检查头枕功能。
2.2 座椅骨架
fit飞度座椅骨架是座椅的核心，强度的主要承载件，其可靠性也直接决定着座椅的使用寿命和舒适性。座椅骨架可靠性试验主要有前后载荷耐久和横向载荷耐久试验。
2.2.1 骨架前后载荷耐久试验
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将座椅骨架总成固定在试验台上，在靠背顶部中心处，以H点为载荷轴线，施加一个水平向后或者垂直于座椅躯干线方向的载荷，载荷一般为0～1 kN，频率为15～30次/min，一般循环4万次。试验结束后，座椅骨架总成不允许出现裂缝。还有相关企业标准要求对座椅骨架进行左/右后45°方向的交替载荷耐久试验，模拟乘客靠背在座椅上左右摩擦晃动时骨架所承受的载荷。试验需要利用专门的夹具辅助进行，保证加载力的作用方向成45°。试验后，测量骨架的变形量，检查异响和裂缝。
2.2.2 骨架横向载荷耐久试验
将座椅骨架调整到设计基准位置，在座椅靠背骨架两侧交替施加一定的载荷（力或力矩），载荷作用线可以重合或者具有一定的距离，载荷频率为15～30次/min，一般循环4万次。试验后，座椅骨架不得出现裂缝或破坏。
2.3 座椅调角器
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调角器安装在汽车座椅上，是实现座椅靠背角度调节的装置。该装置一般由椅背联接板、
椅座联接板、核心件、手轮或调节手柄及回复弹簧等部分组成。根据功能一般分为手柄操纵和旋钮操纵，电动座椅上为电动调节。
2.3.1 手柄操纵座椅调角器