乘員探測(cè)裝置故障分析與解決

龔震寧

摘 要：本文介紹了汽車安全帶提醒裝置重要組成部分——乘員探測(cè)裝置的工作原理，以及與座椅裝配生產(chǎn)制造過程導(dǎo)致的安全帶提示燈異常的經(jīng)典故障案例。分析故障產(chǎn)生的原因并提出解決措施，在實(shí)際的實(shí)施過程中取得了良好的效果。提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要面向制造，在設(shè)計(jì)階段盡早考慮與制造有關(guān)的約束，不光考慮自身，還要考慮匹配的零件及相關(guān)的生產(chǎn)制造過程，對(duì)零件國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)有著指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：安全帶提醒裝置 乘員探測(cè)裝置 安全氣囊控制模塊

1 引言

就國(guó)內(nèi)而言，對(duì)汽車行業(yè)影響深遠(yuǎn)的汽車碰撞測(cè)試體系C-NCAP（2021版）測(cè)評(píng)規(guī)程，安全帶提醒裝置由加分項(xiàng)修改為罰分項(xiàng)[1]，目的是提高安全帶提醒裝置在汽車產(chǎn)品中配置率，提醒乘員佩戴安全帶，有效避免及減少人員在道路交通事故中所受的傷害。本文介紹了安全帶提醒裝置重要組成部分——乘員探測(cè)裝置，以及相關(guān)的安全帶提示燈異常的故障案例以及解決方案，供設(shè)計(jì)開發(fā)、生產(chǎn)制造及質(zhì)量問題分析參考。

2 故障問題

某車型的乘員探測(cè)裝置在項(xiàng)目量產(chǎn)初期，售后退件較多，主要故障模式為儀表的安全帶提示燈異常。但售后退回的乘員探測(cè)裝置零件進(jìn)行臺(tái)架及裝車功能檢測(cè)，90%以上的零件故障不復(fù)現(xiàn)。

3 工作原理

3.1 安全帶提醒裝置的系統(tǒng)工作原理

安全帶提醒裝置是由未系安全帶的探測(cè)裝置和兩級(jí)提醒組成，當(dāng)車內(nèi)任何乘員未系安全帶時(shí)警告駕駛員的系統(tǒng)[2]。該車型的乘員探測(cè)裝置安裝于副駕駛乘員座椅上，安全氣囊控制模塊會(huì)對(duì)其狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，一旦判斷座椅有人乘坐并未佩戴安全帶，車輛達(dá)到規(guī)定時(shí)速時(shí)，蜂鳴器和提示燈將發(fā)出聲光信號(hào)提醒乘員扣上安全帶[3]。

3.2 乘員探測(cè)裝置工作原理

乘員探測(cè)裝置是由探測(cè)單元以及連接線束（或通信系統(tǒng)）組成，用于探測(cè)座椅的占用情況的裝置[2]。

3.2.1 乘員探測(cè)裝置安裝位置

該車型的乘員探測(cè)裝置根據(jù)安裝位置，屬于B面?zhèn)鞲醒b置，安裝于副駕駛座椅座墊發(fā)泡墊與座椅骨架之間的位置[4]，見圖1。

3.2.2 乘員探測(cè)裝置電氣原理

該車型的乘員探測(cè)裝置， 無人乘坐時(shí)座椅上未產(chǎn)生負(fù)荷，印刷薄膜制片的測(cè)壓元件無變化，壓力開關(guān)斷路，沒觸發(fā)電阻為R1+R2；成人乘坐時(shí)臀部對(duì)印刷薄膜制片的測(cè)壓元件施加壓力，使開關(guān)上板和下板變形開啟開關(guān)，觸發(fā)電阻為R1+R2//R。相關(guān)電阻值輸入給安全氣囊控制模塊判定座椅的占用情況，見圖2。

4 故障案例原因分析及解決措施

4.1 檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)副駕駛座椅有人員（座墊上放置40kg的負(fù)載，或放置代表第5百分位成年女性的假人或人；也可采用制造廠指定的且認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)可的替代方法模擬乘員乘坐車輛的狀態(tài)，替代負(fù)載不應(yīng)超過40kg[2]）乘坐并未系安全帶，該車型儀表上的副駕駛安全帶提示燈應(yīng)亮；若無人乘坐時(shí)，儀表上的副駕駛安全帶提示燈應(yīng)不亮。

4.2 乘員探測(cè)裝置與座椅匹配干涉故障案例

4.2.1 故障描述

乘員探測(cè)裝置與座椅匹配干涉，導(dǎo)致乘員探測(cè)裝置卡滯不能正常觸發(fā)（不能觸發(fā)或觸發(fā)力異常），副駕駛安全帶提示燈異常。乘員探測(cè)裝置與座椅匹配干涉模式見以下：

（a）乘員探測(cè)裝置與座椅匹配Y軸向干涉，實(shí)際裝配的故障主要有2種，見圖3。

（1）乘員探測(cè)裝置超出座椅發(fā)泡凹槽位置；（2）乘員探測(cè)裝置處在座椅發(fā)泡凹槽的邊沿。

（b）乘員探測(cè)裝置與座椅匹配Z軸向干涉，實(shí)際裝配的故障主要有2種，見圖4。

（1）座椅發(fā)泡凹槽深度不足，裝配后乘員探測(cè)裝置存在初始?jí)毫?；?）乘員探測(cè)裝置的卡釘與座椅懸架干涉。

4.2.2 原因分析

4.2.2.1 乘員探測(cè)裝置方面

安裝座椅座墊為過盈配合，需動(dòng)作力較大，并且有推動(dòng)擠壓、翻轉(zhuǎn)動(dòng)作（見圖5），造成乘員探測(cè)裝置移位（前工序是手工用背膠貼裝在座椅座墊發(fā)泡凹槽的中心位置），并向座椅靠背方向偏移，嚴(yán)重時(shí)已經(jīng)超出座椅發(fā)泡凹槽或到達(dá)凹槽的邊沿。

座椅懸架的結(jié)構(gòu)有差異，其他車型的乘員探測(cè)裝置貼裝的在凹糟內(nèi)的任意位置，乘員探測(cè)裝置的卡釘都不會(huì)與座椅懸架干涉。該車型的乘員探測(cè)裝置的卡釘與座椅懸架的塑料有干涉風(fēng)險(xiǎn)。且卡釘集成在頂板，若與座椅懸架干涉即減小了觸點(diǎn)受到壓力。（見圖6）。

分析結(jié)論：乘員探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)容錯(cuò)性較差。其根本原因?yàn)椋?/p>

（a）乘員探測(cè)裝置背膠粘接力不夠；

（b）乘員探測(cè)裝置向座椅靠背偏移滑動(dòng)時(shí)沒有限位保護(hù)；

（c）乘員探測(cè)裝置為片狀結(jié)構(gòu)、卡釘集成在頂板，材料和結(jié)構(gòu)沒有彈性，壓力傳感靈敏度較低。

4.2.2.2 座椅方面

（a）座椅座墊的發(fā)泡模具臟污導(dǎo)致發(fā)泡邊沿缺料，或發(fā)泡加強(qiáng)布鋪偏；

（b）生產(chǎn)過程沒有乘員探測(cè)裝置的功能檢測(cè)。

4.2.3 解決措施

4.2.3.1 乘員探測(cè)裝置方面

（a）乘員探測(cè)裝置更換背膠：增強(qiáng)背膠粘接力及增大粘接面積；

（b）乘員探測(cè)裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，見圖7。

（1）底板增加限位筋條（見圖7標(biāo)記①），在座椅安裝過程中松脫滑落時(shí)，能阻擋不出發(fā)泡凹槽；（2）增加壓力傳感靈敏度，改進(jìn)零件耐壓性能。

卡釘由頂板集成更改為獨(dú)立卡釘（見圖7標(biāo)記②），與座椅骨架干涉時(shí)不影響乘員探測(cè)裝置觸點(diǎn)受力；增加硅膠襯墊（見圖7標(biāo)記③），由片狀硬接觸改為彈性接觸。

4.2.3.2 座椅方面

（a）座椅發(fā)泡槽深尺寸由（8±1）mm更改為（10±1）mm；定時(shí)清模，發(fā)泡加強(qiáng)布增加固定點(diǎn)；

（b）座椅生產(chǎn)過程增加乘員探測(cè)裝置的壓力動(dòng)作檢測(cè)，見圖8。

5 結(jié)語

更改后的乘員探測(cè)裝置零件試驗(yàn)認(rèn)可完成，通過小批量試裝驗(yàn)證后，零件在整車上切換斷點(diǎn)[6]。售后質(zhì)量跟蹤數(shù)據(jù)：改進(jìn)前 12MIS IPTV（千臺(tái)車故障數(shù)）值為1.87，改進(jìn)后為0.26，持續(xù)3個(gè)月后，降到了0，改進(jìn)效果表現(xiàn)優(yōu)異。

產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)于企業(yè)來說是非常重要的，是增強(qiáng)企業(yè)口碑，贏得市場(chǎng)的關(guān)鍵因素。保證產(chǎn)品質(zhì)量，不能僅依靠生產(chǎn)制造過程，更重要的是產(chǎn)品設(shè)計(jì)。好的產(chǎn)品質(zhì)量是設(shè)計(jì)出來的，產(chǎn)品質(zhì)量問題70%來自產(chǎn)品設(shè)計(jì)缺陷，而非制造[7]。本文通過介紹乘員探測(cè)裝置導(dǎo)致的安全帶提示燈異常的故障案例以及解決方案，提出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)要面向制造，在設(shè)計(jì)階段盡早考慮與制造有關(guān)的約束，不光考慮自身，還要考慮匹配的零件及相關(guān)的生產(chǎn)制造過程。國(guó)外的零件國(guó)產(chǎn)化也有類似的問題，很多設(shè)計(jì)亮點(diǎn)沒有吃透就舍棄了，有些不適用的又留著，造成后續(xù)完成的產(chǎn)品達(dá)不到預(yù)期要求。這些問題都需要我們?cè)O(shè)計(jì)工程師沉下心來做研究，在經(jīng)歷一個(gè)個(gè)項(xiàng)目及問題解決中逐漸提高設(shè)計(jì)的能力，積累設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，達(dá)到更好的高度，任重而道遠(yuǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司 C-NCAP 管理規(guī)則（2021年版）.

[2]中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司 GB/T 24551—2021汽車安全帶提醒裝置[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2021.

[3]中國(guó)汽車技術(shù)研究中心有限公司 GB 4094—2016 汽車操縱件、指示器及信號(hào)裝置的標(biāo)志[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[4]上汽通用五菱股份有限公司 BT/SGMWJ 06146—2017安全帶提醒傳感器技術(shù)要求.

[5]美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì) SAE J826—2021定義和測(cè)量車輛座位艙使用的裝置（Device for use in defining and measuring vehicle seating accommodation）.

[6] 埃意（廊坊）電子工程有限公司 GB/T 35369-2017汽車安全帶提醒用乘員探測(cè)裝置[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2017.

[7] JosephM.Juran? Juran on Quality by Design：The New Steps for Planning Quality into Goods and Services.