曾俊

中國石化潤滑油有限公司潤滑脂分公司

本文闡述了座椅調角器的類型、結構及其對潤滑脂的需求，介紹了所研發(fā)的一款新型座椅調角器潤滑脂的性能，展望了調角器潤滑脂的發(fā)展趨勢。與傳統(tǒng)調角器潤滑脂相比，新型調角器潤滑脂具有突出的環(huán)保性、抗介質和耐高溫性、極壓抗磨性能及低摩擦系數，并通過了QC/T 844—2011所要求調角器臺架耐久測試，能夠滿足調角器的各種潤滑需求和環(huán)保要求。

乘用車座椅系統(tǒng)由座墊、靠背、側背支撐、頭枕等組成，座椅除滿足乘坐的功能外，在發(fā)生交通事故時能起到最大限度地保護乘客的作用。因此，整車廠對乘用車座椅設計與檢測有一套非常嚴密的流程。座椅的構造看似簡單，但要滿足與整車配套卻需要很高的技術含量。座椅關鍵核心部件有座椅電機、滑軌、調角器、記憶裝置等。其中，調角器是實現汽車座椅靠背仰臥和折疊運動的裝置，作為乘用車上的20項核心技術之一，具有非常高的技術含量[1，2]。

近些年來，各調角器生產廠家對使用的潤滑脂要求越發(fā)嚴格。由于座椅在轎廂內部，其使用的潤滑脂除滿足潤滑功能要求外，還對其環(huán)保性[氣味、VOC(揮發(fā)性有機化合物)、TVOC(總揮發(fā)性有機化合物)、ELV(有毒有害物質)等]提出了更高的要求[3，4]。目前調角器使用的潤滑脂按稠化劑來分可分為膨潤土系列、復合磺酸鈣系列、無機稠化劑系列和硅油復合皂系列潤滑脂[5，6]。上述都是耐高溫性能優(yōu)良的潤滑脂，其中膨潤土和硅油復合皂系列產品在極壓性能和摩擦系數方面已經逐漸不能滿足要求，而復合磺酸鈣系列產品會在高溫烤漆工藝上出現流失現象，并且在氣味和VOC含量方面有部分有害物質含量超標。無機稠化劑系列潤滑脂作為一種新型調角器用潤滑脂（以下簡稱新型調角器潤滑脂）具有優(yōu)異的耐高溫性、極壓性、低摩擦系數、低氣味和VOC含量不超標等特性，是當前調角器對潤滑脂的最佳選擇。

對調角器類型結構、所使用潤滑脂的要求進行了調研，依據調研結果研發(fā)了一款新型調角器潤滑脂。對新型調角器潤滑脂與傳統(tǒng)的調角器潤滑脂進行了性能對比，同時在座椅組裝廠進行了相應的臺架測試，結果表明，產品完全能夠滿足座椅調角器的潤滑和環(huán)保要求。

汽車座椅調角器的類型和結構

調角器可分為手動調角器和自動調角器。手動調角器主要由椅背聯(lián)接板、椅座聯(lián)接板、核心件、手輪或調節(jié)手柄、回復彈簧等部分組成，其中需要潤滑的部件為核心件，摩擦形式主要以面對面滑動為主。手動調角器是由調角器的固定及活動齒盤來決定其調節(jié)速率，結構如圖1所示。自動調角器主要由固定外齒輪、外齒輪襯套、活動內齒輪、內齒輪襯套、偏心滑塊、張緊彈簧、保持器、驅動套、定位環(huán)和防塵套組成。摩擦形式較為復雜，齒輪與齒輪的摩擦涉及到點對點、點對面和面對面形式，滑塊摩擦涉及到面對面和點對面形式。自動調角器必須和電機配合使用來實現座椅靠背的自動調節(jié)，其結構如圖2所示。

圖1 汽車座椅手動調角器結構示意

汽車座椅調角器對潤滑脂的需求

汽車座椅調角器對潤滑脂的需求主要包括長效潤滑需求、工藝流程需求和環(huán)保需求，具體見表1。

表1 汽車座椅調角器對潤滑脂的需求

汽車座椅調角器對潤滑脂的潤滑需求

從手動和自動調角器結構和工作原理來看，其所需潤滑的摩擦副主要為金屬對金屬和金屬對塑料，摩擦形式包括點對面、線對面的齒面摩擦，也有滑塊之間的面對面摩擦。再根據QC/T 844—2011《乘用車座椅用調角器技術條件》標準中“4.2.10 調角器交變載荷耐久性”、“ 4.2.12 調角器高低溫性能”、“4.2.15 電動調角器運行速度”、“4.2.17電動調角器運行噪音”、“4.2.18電動調角器操作耐久性”等技術指標要求[7]，總體來看對潤滑脂的潤滑性能要求很嚴格。

手動調角器使用的潤滑脂有高低溫性、機械安定性、極壓抗磨性、防銹防腐蝕、阻尼性、抗介質性、適中的摩擦系數、特殊特性等要求。根據 QC/T 844—2011標準中的“調角器交變載荷耐久性”和“操作耐久性能”技術要求項中，對潤滑脂的機械安定性、極壓抗磨性、適中的摩擦系數有一定的要求。機械安定性能能夠確保潤滑脂在耐久操作后不出現流失的現象，極壓抗磨性和適中的摩擦系數能夠確保潤滑脂在交變載荷耐久下能夠形成穩(wěn)定的油膜和化學吸附膜，避免摩擦副在運行過程中油膜破裂，導致出現擠壓噪音和調節(jié)間隙變大問題。阻尼性和適中的摩擦系數能夠確保潤滑脂在調角器自鎖過程中起到一定的效果，防止出現滑鎖情況。

自動調角器的摩擦形式較為復雜，齒輪與齒輪的摩擦涉及到點對點、點對面和面對面形式，滑塊摩擦涉及到面對面形式。齒輪在自動調角器中主要作用在于傳遞驅動電機輸出的動力，使得能夠調節(jié)座椅角度，而滑塊在自動調角器中主要作用在于止鎖，避免出現滑鎖現象。齒輪處要求潤滑脂均有優(yōu)異的傳導效率和載荷下的運行能力。其中傳導效率可用摩擦系數來進行表征，而摩擦系數可以由SRV高頻振蕩線性測試機測定，摩擦系數越低，調角器在運轉過程中的潤滑性和抗磨損性能越好，存在的阻力越小，調節(jié)角度越順暢；載荷下的運行能力可用極壓抗磨性能來表征。較低的摩擦系數和極壓抗磨性指標對電動調角器使用壽命起著重要的影響。

汽車座椅調角器對潤滑脂的工藝要求

汽車座椅調角器所有部件在裝配過程中添加5～8 g潤滑脂，裝配完成后需要經歷電弧焊或者點焊，焊接點溫度達到1 400～1 500 ℃，距離焊接點5～10 mm處的潤滑接觸區(qū)溫度大概在250～300 ℃，此過程經歷10 s。潤滑脂在點焊過程中要求具有耐高溫性能。焊接完成后調角器需要經歷電泳工藝，在電泳工藝中調角器需要經歷預脫脂、主脫脂、水洗、磷化、烘干、電泳度漆、水洗、高溫烤漆等工藝流程，要求潤滑脂耐強堿、強酸、水、電泳液、高溫不流失等，尤其高溫烤漆工藝過程中要求潤滑脂在170～220 ℃范圍內不能流失，避免對烤漆漆面產生影響。

汽車座椅調角器對潤滑脂的環(huán)保需求

各大整車廠對調角器使用的潤滑脂除潤滑功能外，還對其環(huán)保性提出了更高要求。其中潤滑脂氣味要求必須滿足氣味等級不大于3.0，VOC和TVOC不能超出一定界限。具體指標要求見表2。

表2 調角器潤滑脂環(huán)保性要求具體指標

新型調角器潤滑脂性能及總成臺架測試

中國石化潤滑油潤滑脂研究院歷經5年研制了新型座椅調角器潤滑脂，采用新型稠化劑稠化全合成基礎油，添加了低氣味極壓抗磨劑、結構改善劑、防腐蝕劑等研制而成，具體技術指標與傳統(tǒng)調角器潤滑脂進行了詳細的對比，見表3。

表3 新型座椅調角器潤滑脂與傳統(tǒng)調角器潤滑脂性能對比

在潤滑脂配方設計過程中，著重關注以下指標：環(huán)保性（氣味等級、VOC、TVOC）、抗介質和耐高溫性能（滴點、高溫烘烤）、極壓抗磨性（PB、PD）、摩擦性能（SRV）。而在調角器總成臺架上，主要關注不同溫度耐久測試和耐久后的抬升次數指標。

新型調角器潤滑脂的環(huán)保性

新型調角器潤滑脂采用特種稠化劑稠化低氣味基礎油，并添加低氣味摩擦改進劑和極壓抗磨劑研制而成，具有良好的環(huán)保性，具體見表4。

表4 新型調角器潤滑脂的環(huán)保性評價結果

新型調角器潤滑脂的抗介質和耐高溫性

取新型調角器潤滑脂分別依次浸泡在氫氧化鈉溶液（pH=12～13）、磷酸溶液（pH=2～3）、電泳液中各30～40 min，再將浸泡過的潤滑脂在200 ℃烘箱中烘烤60 min。通過分析試驗前后潤滑脂性能是否發(fā)生變化來判定新型調角器潤滑脂抗介質性和耐高溫性能。具體試驗數據見表5。

從表5可以看出，經過浸泡、烘烤試驗后的潤滑脂無異?，F象，且在機械安定性、極壓抗磨性、低摩擦性等測試中，性能未發(fā)生異常變化。

表5 新型調角器潤滑脂抗介質和耐高溫性能評價結果

新型調角器潤滑脂的極壓抗磨和摩擦性能

新型調角器潤滑脂對極壓抗磨性和摩擦性能要求很高，主要取決于調角器臺架總成測試要求。生產調角器工廠在調角器填充潤滑脂后需要經歷臺架總成耐久試驗和耐久后座椅抬升次數測試試驗，此臺架試驗對潤滑脂極壓抗磨性和摩擦性能要求嚴格。如果極壓性能達不到預期要求，在做耐久后座椅抬升試驗時將使得電機發(fā)熱并且出現電機燒壞現象，同時調角器內部出現局部磨損情況。潤滑脂的極壓抗磨性和摩擦性能通過四球機和SRV試驗機（高頻線性振動測試儀，ASTM 5707）進行測試，具體結果如圖3、圖4所示。

由圖3可以看出，新型調角器潤滑脂的燒結負荷PD和磨痕直徑D均優(yōu)于其他潤滑脂。由圖4可以看出，新型潤滑脂具有較低的摩擦系數，并且隨著時間的變化，摩擦系數變化較為平穩(wěn)。

圖3 調角器潤滑脂極壓抗磨性數據對比

圖4 調角器潤滑脂SRV摩擦系數數據對比

新型調角器潤滑脂總成臺架測試

根據QC/T 844—2011， 調角器耐久性能測試包括交變載荷耐久性、工作耐久性和沖擊耐久性試驗。交變載荷試驗時，座椅調角器處于鎖緊狀態(tài)，調角器的水平轉動一般都很??；工作耐久性和沖擊耐久性試驗時， 調角器處于解鎖狀態(tài)， 座椅調角器的水平轉動較大。因而要求調角器耐久性試驗機水平轉動約為 180°，在計算機控制下自動完成座椅調角器交變載荷、工作耐久性和沖擊耐久性的試驗。其中交變載荷耐久需要完成15 000次，工作耐久在一定負載荷條件下完成2 000次，沖擊耐久需要完成15 000次，耐久測試完成后，需要對調角器前后間隙進行測定，間隙不得超過3.85 mm。完成耐久測試后，對座椅抬升次數具有嚴格要求。抬升次數試驗是將進行完耐久測試的總成座椅夾角調制極限角度，并在座椅背上加180 kg砝碼，采用新電機對其進行抬升次數測試，此測試主要考察潤滑脂極壓抗磨性能。新型調角器潤滑脂耐久測試前后扭矩、耐久前后間隙、抬升次數數據見表6。

表6 填裝新型調角器潤滑脂后耐久測試前后扭矩和抬升次數對比

從新型調角器潤滑脂測試數據來看，在長效潤滑、工藝流程和環(huán)保要求方面均能夠滿足調角器性能要求。

未來座椅調角器與潤滑脂的發(fā)展趨勢

汽車座椅調角器未來發(fā)展趨勢主要有三大特點：輕量化、安全智能和環(huán)保舒適。其中輕量化主要通過模塊化的設計和使用新工藝新材料來實現，其調角器核心功能部件采用新結構設計減重，對其潤滑脂的要求也有所提升。未來座椅系統(tǒng)用潤滑脂發(fā)展趨勢主要突出三大特點：潤滑特性提升、加入量降低、環(huán)保無毒害。針對減重設計后的調角器，使用的潤滑脂需根據實際的摩擦形式進行性能提升，在鉚焊、電鍍工藝、烘烤線等工藝上均保持穩(wěn)定，在環(huán)保無毒害方面應該具備低氣味、低VOC的特點。而此新型調角器潤滑脂在長效潤滑、工藝流程和環(huán)保要求方面均能夠滿足調角器性能要求，符合汽車行業(yè)發(fā)展要求。