寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化設(shè)計(jì)

張正杰 王鵬程 劉江 高楠楠

（上海汽車股份有限公司商用車技術(shù)中心）

國內(nèi)寬體輕客市場的迅速發(fā)展以及客戶要求的日趨增高，使得如何在客戶需求最大化的基礎(chǔ)上提高設(shè)計(jì)效率、降低開發(fā)成本成為汽車座椅設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域最重要的研究課題之一。文章基于某寬體輕客后排座椅一系列平臺化與模塊化設(shè)計(jì)開發(fā)案例，從骨架之間的兼容性、強(qiáng)度、功能、成本及應(yīng)用管理等角度入手，對比普通開發(fā)流程，闡述了平臺化設(shè)計(jì)要點(diǎn)、模塊化搭建思路及其應(yīng)用。

1 背景

目前，汽車市場發(fā)展迅速，隨著市場競爭的加劇，對零部件管理和開發(fā)的要求越來越高，一些產(chǎn)量較高的乘用車企業(yè)慢慢開始關(guān)注零部件的平臺化設(shè)計(jì)，并取得一定成果。相比于乘用車座椅，商用車座椅具有品種多、批量小、單車座椅數(shù)量多、座椅布置狀態(tài)多及周邊條件復(fù)雜等特點(diǎn)，因此座椅平臺化與模塊化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)起來更加困難，目前很少有商用車類主機(jī)廠或座椅供應(yīng)商進(jìn)行后排座椅平臺化與模塊化的研究。

隨著寬體輕客的發(fā)展，座椅產(chǎn)量需求不斷增加，座椅總成種類及二級件的種類也日益增多，座椅正面臨著產(chǎn)能不足、物流成本不斷增加、座椅在主機(jī)廠總裝困難，以及由此引發(fā)的主機(jī)廠因座椅供貨困難和總裝排序困難而頻繁停線等一系列問題。因此，對座椅骨架進(jìn)行平臺化與模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也開始變得越來越重要。

2 寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化的設(shè)計(jì)理念

2.1 寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化的需求

寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化的需求主要分為2類：

1）批量化生產(chǎn)需求：寬體輕客后排座椅設(shè)計(jì)缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃，其特點(diǎn)是品種多、批量小、變異多，模具和工裝不共用，在生產(chǎn)線和廠房不能增加的情況下，需要頻繁更換焊接工裝和模具，生產(chǎn)效率低下，經(jīng)常出現(xiàn)產(chǎn)能瓶頸。

寬體輕客后排座椅實(shí)現(xiàn)平臺化與模塊化設(shè)計(jì)后，可減少開發(fā)費(fèi)用和試制試驗(yàn)費(fèi)用，減少座椅總成和二級部件種類，共用相關(guān)模具和焊接工裝，簡化生產(chǎn)物流及生產(chǎn)線規(guī)劃，降低工裝、模具及生產(chǎn)線等一次性投入，大幅度提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)寬體輕客后排座椅骨架的批量化生產(chǎn)需求。

2）法規(guī)提升設(shè)計(jì)需求：隨著汽車的發(fā)展，有關(guān)座椅的法規(guī)要求越來越高，特別是GB 14167[1]和GB 7258實(shí)施后，寬體輕客后排座椅標(biāo)配三點(diǎn)式安全帶已成為必須滿足的開發(fā)要求；為適應(yīng)座椅在車身不同位置的安裝需求，開發(fā)定義將三點(diǎn)式安全帶集成在座椅上；同時考慮GB 13057[2]有關(guān)動態(tài)吸能和GB 13094有關(guān)座椅尺寸及逃生窗最低數(shù)量的需求，寬體輕客后排座椅一般設(shè)計(jì)成可前后調(diào)節(jié)。

2.2 寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化的設(shè)計(jì)原則

寬體輕客后排座椅骨架平臺化與模塊化設(shè)計(jì)的核心原則為：1）座椅要具有相同功能及法規(guī)需求；2）相同座位數(shù)的座椅外型尺寸要一致；3）座椅在車身地板上的安裝點(diǎn)尺寸標(biāo)準(zhǔn)化；4）座椅功能件外形尺寸及其邊界標(biāo)準(zhǔn)化和共用化；5）盡可能共用模具和工裝，或較小程度地修改模具和工裝，標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品生產(chǎn)裝配和制造工藝流程；6）座椅功能具有可擴(kuò)展性，可根據(jù)市場需求適當(dāng)配置各種舒適性的部件。

3 寬體輕客后排座椅骨架模塊化產(chǎn)品構(gòu)建

寬體輕客后排座椅骨架模塊化產(chǎn)品構(gòu)建思路為將座椅分割成多個模塊，如圖1所示。單人座椅、雙人座椅及3人座椅均由這些模塊組合而成，一般常見的模塊還包括加強(qiáng)板及其他輔助模塊，這些模塊可根據(jù)性能及成本要求設(shè)計(jì)不同的產(chǎn)品，同一模塊的不同產(chǎn)品接口必須相同，才能確保其兼容性。

圖1 寬體輕客座椅骨架模塊設(shè)計(jì)構(gòu)想

通過增減靠背和座椅腿數(shù)量以及調(diào)整坐墊寬度（如圖2所示），實(shí)現(xiàn)單人座椅、雙人座椅、3人座椅甚至4人座椅的轉(zhuǎn)換。

圖2 寬體輕客柔性調(diào)節(jié)的坐墊骨架模塊

4 寬體輕客后排座椅骨架平臺化構(gòu)想

4.1 寬體輕客后排座椅骨架平臺化規(guī)劃

根據(jù)座椅功能需求及成本要求，把座椅分為低配、中低配、中高配及高配座椅，座椅強(qiáng)度滿足法規(guī)要求是座椅設(shè)計(jì)開發(fā)中最為關(guān)鍵也是最基本的條件。以中低配座椅（集成三點(diǎn)式安全帶、靠背可調(diào)）為基準(zhǔn)，如圖3所示，低配座椅配備兩點(diǎn)式安全帶，取消部分加強(qiáng)板及安全帶安裝支架，更換強(qiáng)度等級更低的調(diào)角器；中高配座椅增加滑軌功能件，增加座椅前后滑動功能；高配座椅在中低配座椅的基礎(chǔ)上增加側(cè)翻功能。

圖3 寬體輕客座椅骨架平臺化構(gòu)想

4.2 寬體輕客后排座椅骨架平臺化運(yùn)用

寬體輕客的特點(diǎn)是車身變異多，根據(jù)軸距區(qū)分為短軸、長軸及加長軸車身，根據(jù)移門區(qū)分為有移門車身和無移門車身，根據(jù)車頂區(qū)分為超低頂、低頂、中頂及高頂車身，種類繁多；安裝在車身上的座椅排布更是復(fù)雜多變，寬體輕客后排座椅骨架的平臺化刻不容緩。為減少座椅總成數(shù)量，需將座椅安裝點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化定義：雙人座椅及單人座椅的安裝點(diǎn)X向跨度（A）要統(tǒng)一，座位數(shù)相同的座椅安裝點(diǎn)Y向?qū)挾龋˙，C）要統(tǒng)一，如圖4所示。

圖4 寬體輕客座椅骨架安裝點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)化定義

根據(jù)市場有關(guān)座椅座位數(shù)的定義以及法規(guī)有關(guān)座椅間距的開發(fā)要求，確定座椅排布，并根據(jù)座椅的安裝需求，合理開發(fā)相應(yīng)的車身安裝點(diǎn)，使不同車型具有相同的單人座椅、雙人座椅以及尾排側(cè)翻座椅骨架，實(shí)現(xiàn)座椅骨架平臺化需求。圖5示出座椅骨架平臺化的應(yīng)用。

圖5 寬體輕客座椅骨架平臺化應(yīng)用

5 結(jié)論

汽車座椅作為法規(guī)件，其骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影響到乘客的安全性，因此需要花費(fèi)大量的時間進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。通過對寬體輕客后排座椅骨架平臺化及模塊化的研究，可減小項(xiàng)目風(fēng)險，縮短開發(fā)周期，為企業(yè)節(jié)省了大量的人力物力資源、實(shí)現(xiàn)了座椅開發(fā)的增效降成本，同時豐富了國內(nèi)寬體輕客座椅骨架平臺化與模塊化方面的研究，為相關(guān)人員進(jìn)行寬體輕客后排座椅骨架設(shè)計(jì)提供了必要的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，并節(jié)省了大量產(chǎn)品設(shè)計(jì)時間，從而可用于進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量提升工作。