乘員探測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——乘員探測裝置的工作原理，以及與座椅裝配生產制造過程導致的安全帶提示燈異常的經典故障案例。分析故障產生的原因并提出解決措施，在實際的實施過程中取得了良好的效果。提出了產品設計要面向制造，在設計階段盡早考慮與制造有關的約束，不光考慮自身，還要考慮匹配的零件及相關的生產制造過程，對零件國產化設計有著指導意義。

關鍵詞：安全帶提醒裝置 乘員探測裝置 安全氣囊控制模塊

1 引言

就國內而言，對汽車行業影響深遠的汽車碰撞測試體系C-NCAP（2021版）測評規程，安全帶提醒裝置由加分項修改為罰分項[1]，目的是提高安全帶提醒裝置在汽車產品中配置率，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——乘員探測裝置，以及相關的安全帶提示燈異常的故障案例以及解決方案，供設計開發、生產制造及質量問題分析參考。

2 故障問題

某車型的乘員探測裝置在項目量產初期，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裝置零件進行臺架及裝車功能檢測，90%以上的零件故障不復現。

3 工作原理

3.1 安全帶提醒裝置的系統工作原理

安全帶提醒裝置是由未系安全帶的探測裝置和兩級提醒組成，當車內任何乘員未系安全帶時警告駕駛員的系統[2]。該車型的乘員探測裝置安裝于副駕駛乘員座椅上，安全氣囊控制模塊會對其狀態進行監視，一旦判斷座椅有人乘坐并未佩戴安全帶，車輛達到規定時速時，蜂鳴器和提示燈將發出聲光信號提醒乘員扣上安全帶[3]。

3.2 乘員探測裝置工作原理

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

3.2.1 乘員探測裝置安裝位置

該車型的乘員探測裝置根據安裝位置，屬于B面傳感裝置，安裝于副駕駛座椅座墊發泡墊與座椅骨架之間的位置[4]，見圖1。

3.2.2 乘員探測裝置電氣原理

該車型的乘員探測裝置， 無人乘坐時座椅上未產生負荷，印刷薄膜制片的測壓元件無變化，壓力開關斷路，沒觸發電阻為R1+R2；成人乘坐時臀部對印刷薄膜制片的測壓元件施加壓力，使開關上板和下板變形開啟開關，觸發電阻為R1+R2//R。相關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 檢測標準

當副駕駛座椅有人員（座墊上放置40kg的負載，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證機構認可的替代方法模擬乘員乘坐車輛的狀態，替代負載不應超過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亮；若無人乘坐時，儀表上的副駕駛安全帶提示燈應不亮。

4.2 乘員探測裝置與座椅匹配干涉故障案例

4.2.1 故障描述

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

（a）乘員探測裝置與座椅匹配Y軸向干涉，實際裝配的故障主要有2種，見圖3。

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

（b）乘員探測裝置與座椅匹配Z軸向干涉，實際裝配的故障主要有2種，見圖4。

（1）座椅發泡凹槽深度不足，裝配后乘員探測裝置存在初始壓力；（2）乘員探測裝置的卡釘與座椅懸架干涉。

4.2.2 原因分析

4.2.2.1 乘員探測裝置方面

安裝座椅座墊為過盈配合，需動作力較大，并且有推動擠壓、翻轉動作（見圖5），造成乘員探測裝置移位（前工序是手工用背膠貼裝在座椅座墊發泡凹槽的中心位置），并向座椅靠背方向偏移，嚴重時已經超出座椅發泡凹槽或到達凹槽的邊沿。

座椅懸架的結構有差異，其他車型的乘員探測裝置貼裝的在凹糟內的任意位置，乘員探測裝置的卡釘都不會與座椅懸架干涉。該車型的乘員探測裝置的卡釘與座椅懸架的塑料有干涉風險。且卡釘集成在頂板，若與座椅懸架干涉即減小了觸點受到壓力。（見圖6）。

分析結論：乘員探測裝置的結構設計容錯性較差。其根本原因為：

（a）乘員探測裝置背膠粘接力不夠；

（b）乘員探測裝置向座椅靠背偏移滑動時沒有限位保護；

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

4.2.2.2 座椅方面

（a）座椅座墊的發泡模具臟污導致發泡邊沿缺料，或發泡加強布鋪偏；

（b）生產過程沒有乘員探測裝置的功能檢測。

4.2.3 解決措施

4.2.3.1 乘員探測裝置方面

（a）乘員探測裝置更換背膠：增強背膠粘接力及增大粘接面積；

（b）乘員探測裝置設計結構優化，見圖7。

（1）底板增加限位筋條（見圖7標記①），在座椅安裝過程中松脫滑落時，能阻擋不出發泡凹槽；（2）增加壓力傳感靈敏度，改進零件耐壓性能。

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

4.2.3.2 座椅方面

（a）座椅發泡槽深尺寸由（8±1）mm更改為（10±1）mm；定時清模，發泡加強布增加固定點；

（b）座椅生產過程增加乘員探測裝置的壓力動作檢測，見圖8。

5 結語

更改后的乘員探測裝置零件試驗認可完成，通過小批量試裝驗證后，零件在整車上切換斷點[6]。售后質量跟蹤數據：改進前 12MIS IPTV（千臺車故障數）值為1.87，改進后為0.26，持續3個月后，降到了0，改進效果表現優異。

產品質量對于企業來說是非常重要的，是增強企業口碑，贏得市場的關鍵因素。保證產品質量，不能僅依靠生產制造過程，更重要的是產品設計。好的產品質量是設計出來的，產品質量問題70%來自產品設計缺陷，而非制造[7]。本文通過介紹乘員探測裝置導致的安全帶提示燈異常的故障案例以及解決方案，提出了產品設計要面向制造，在設計階段盡早考慮與制造有關的約束，不光考慮自身，還要考慮匹配的零件及相關的生產制造過程。國外的零件國產化也有類似的問題，很多設計亮點沒有吃透就舍棄了，有些不適用的又留著，造成后續完成的產品達不到預期要求。這些問題都需要我們設計工程師沉下心來做研究，在經歷一個個項目及問題解決中逐漸提高設計的能力，積累設計經驗，達到更好的高度，任重而道遠。

參考文獻：

[1]中國汽車技術研究中心有限公司 C-NCAP 管理規則（2021年版）.

[2]中國汽車技術研究中心有限公司 GB/T 24551—2021汽車安全帶提醒裝置[S].北京：中國標準出版社，2021.

[3]中國汽車技術研究中心有限公司 GB 4094—2016 汽車操縱件、指示器及信號裝置的標志[S].北京：中國標準出版社，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要求.

[5]美國汽車工程師學會 SAE J826—2021定義和測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裝置[S].北京：中國標準出版社，2017.

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