儀表板出風口設計與驗證研究

霍長宏，秦昀，湯灝

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

儀表板出風口設計與驗證研究

霍長宏，秦昀，湯灝

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

儀表板出風口是儀表板重要的功能件，它對車內溫度和乘坐人員的感官舒適度有著直接的影響。該模塊設計偏向于功能件廠家對風門、葉片、撥鈕等功能實現的設計，對其整體布置的設計研究和總成驗證方法相對薄弱，亦很難查詢到此方面的相關設計準則。文章從設計要求和驗證要求兩大方面闡述出風口設計和驗證要求，對儀表板出風口的整體布置設計和驗證有很高的指導作用。

儀表板出風口；設計要求；驗證要求

引言

儀表板出風口是儀表板重要的功能件，是汽車空調通風系統的終端零部件，一般由面框、殼體、風門、撥輪、撥鈕、連桿、葉片等部件組成；其主要作用是：將經過處理（溫度調節，濕度調節，凈化）的氣流送到汽車駕駛艙內，以完成駕駛艙內通風，制冷，加熱和空氣凈化。

出風口安裝在儀表板外觀面上，它對車內溫度和乘坐人員的感官舒適度有著直接的影響。作為汽車儀表板系統中的重要組成部分，它的設計是一項非常復雜的過程；因其功能部件的屬性，出風口設計一直偏向于功能件廠家對風門、葉片、撥鈕等具體結構的設計與實現，而主機廠對其整體布置的設計要求和總成驗證方法的研究相對薄弱，亦很難查詢到此方面的相關準則。

本文從實際車型設計出發，基于深入實踐的經驗總結，歸納了主機廠對儀表板出風口設計和驗證的要點，從設計要求和驗證要求兩大方面闡述，對儀表板出風口的整體布置設計和驗證有極高的指導作用。

1 設計要求

一般情況下，儀表板上布置四個吹面風口，分別布置于駕駛員和副駕駛側，按左側一個、中間兩個、右側一個分布（圖1），其中左側出風口1和中左出風口2側重駕駛員區域溫度調節，中右出風口3和右側出風口4側重副駕駛員區域溫度調節。以空調總出風量 100%計，四個風口風量分配滿足25%±5%即可。以下具體闡述布置設計要求：

圖1 出風口布局示意圖

1.1 左側出風口和右側出風口

1.1.1 左右吹風范圍要求

左側出風口，左右吹風范圍過駕駛員假人肩寬。

右側出風口，左右吹風范圍過駕駛員假人肩寬。

左側出風口和右側出風口的左右吹風范圍覆蓋整個汽車前排區域。分別滿足主副假人左右吹風范圍要求（圖2）。

圖2 左右側出風口左右吹風范圍示意圖

1.1.2 上下吹風范圍要求

風口上吹過眼點和頭部區域。

下吹角度在H點上方100mm左右區域。

如此即可基本滿足主副假人上半身吹風范圍要求。

圖3 左右側出風口上下吹風范圍示意圖

圖4 中左出風口左右吹風范圍示意圖

1.2 中間出風口

1.2.1 中左出風口左右吹風范圍要求

中左出風口，左右吹風范圍過駕駛員假人肩寬，兼顧副駕駛左肩（圖4）。

中右出風口，左右吹風范圍過副駕駛員假人肩寬，兼顧駕駛員右肩。

中左風口和中右風口的左右吹風范圍覆蓋前排區域，以滿足前排駕乘人員左右吹風范圍要求。

1.2.2 中間出風口上下吹風范圍要求

中間出風口向上吹過眼點和頭部區域。

向下吹風角度要求在H點上方250mm左右區域（圖5）。

此方面要求左中和右中出風口要求一致。

圖5 中間出風口上下吹風范圍示意圖

經過多款量產整車的出風口市場問題分析總結，我們得出出風口的問題主要集中在以下幾個方面：1.外觀在嚴寒和酷暑等狀態下出現異常變形、褪色等；2.撥輪、撥鈕和葉片等操作脫落、失效；3.風門關閉后出風口漏風；4.不同路面行駛時風口有令人無法忍受的噪音產生；5.使用若干年后撥輪、撥鈕等操作力發生變化，變大或者變小。針對以上問題，我們總結了量產前出風口的模擬試驗方法和要求。

驗證要求可以分為兩部分，第一部分為生產驗證要求，分為熱存放、冷存放和溫度循環試驗要求等；第二部分為設計驗證要求，分為耐久性、密封性、保持力、振動異響和操作負載的要求。具體如下：

2.1 生產驗證方法及要求

2.1.1 熱存放

依實車狀態進行出風口試驗，將出風口放于高溫箱中，100℃下放置240h，然后取出出風口，和封存樣品進行對比。

100℃的環境下存放240h后，與供貨狀態相比不允許出現功能失效和肉眼可辨的變化如：裂縫，變形，開裂，變色，光澤度改變。

2.1.2 冷存放

依實車狀態進行出風口試驗，將出風口放置于低溫箱中，-40℃下放置24h，取出出風口，和封存樣品進行對比。

-40℃下放置24h后，與供貨狀態相比不允許出現功能失效和肉眼可辨的變化如：裂縫，變形，開裂，變色，光澤度改變。

2.2 設計驗證方法及要求

2.2.1 耐久性

1）依實車的安裝位置將出風口放于專用工裝上；

2）以(1-2)次/min，進行以下條件試驗：

葉片循環壽命：23±3℃ 下4900次；-25±3℃下700次；65±3℃ 下700次；40±3℃ 濕度 95%±5%下700次。

撥輪循環壽命：23±3℃ 下2450次；-25±3℃下350次；65±3℃下350次 ；40±3℃ 濕度95%±5%下350次。

要求承受如上6000次的葉片耐久性測試和3500次撥輪耐久性測試后,不得出現影響功能的軸承元件的變形及干擾性噪音。

2.2.2 密封性

將出風口裝于測試臺(圖6)上，關閉葉片，調節的壓力值至220Pa，記錄泄漏空氣的流速，并和要求值對比。

圖6 密封試驗臺示意圖

密封性試驗結果需滿足出風口的空氣泄露總量不得超過4m3/h，漏氣不能集中在一點而必須分布在整個密封區域.

2.2.3 振動異響

為避免不同路面行駛時風口有令人無法忍受的噪音產生，我們可以模擬實際狀態進行振動試驗。具體方法推薦：

在常溫環境下，振動試驗臺Z方向施加0.5g的加速度，在5min時間里，從（10-60-10）Hz用正弦波掃頻進行試驗；共進行10周期。

試驗中，葉片和風門需要調整至各個位置檢測振動異響。出風口在振動異響測試過程中及試驗后均不可發出任何不可接受的噪聲。

2.2.4 操作負載變化

為防止使用若干年后撥輪、撥鈕等操作力發生變化，變大或者變小，可以隨機挑選10個出風口作為試驗樣本，按照圖7方式測量操作力。

1）初始靜止位置，將在室溫下存放24h的試驗樣本測量的工作力作為初始力。

2）高低溫試驗

樣本在下面所示溫度條件下存放3個試驗周期后，將試驗樣本存放于室溫下，24h后測量。（80°C下 3h，室溫下1h，-30oC下3h）×3次循環。

圖7 操作負載測試方法示意圖

3）冷空氣試驗

在恒溫80oC的空間內放置3h后，取出試驗樣本與風管相連。將 15+-05℃的冷空氣以1.3m3/min的速度吹入管中。

試驗樣本與風管相連后分別測試3min、5min和8min后的工作力。

4）熱空氣試驗

在恒溫0oC的空間內放置3h后，取出試驗樣本與風管相連。將60oC的冷空氣以1.3m3/min的速度吹入管中，分別測試5min、10min和15min后的工作力。

出風口初始負載為 0.3±0.1kg，高低溫試驗、冷空氣試驗后為0.1kg-0.5 kg，熱空氣試驗后為0.1kg-0.7 kg，各試驗前后負載變化不得超過原負載的20%，試驗過程不得出現不規則噪聲。

3 總結

出風口作為汽車內飾儀表板系統中重要的功能件，其設計驗證一直是汽車主機廠儀表板設計人員的薄弱環節，本文中提出的一些設計和驗證方法都是以往經驗的總結，隨著消費者對汽車儀表板要求的不斷提高，這些設計和驗證方法還會有不斷的提高和創新，但設計和驗證原理是相通的，希望本文能給儀表板設計人員一點啟發和幫助。

[1] 曹渡. 汽車內外飾設計與實踐[M]. 北京：機械工業出版社,2011.1.

[2] 張志軍. 汽車內飾設計概論[M]. 北京：人民交通出版社,2008.9.

[3] 于金生,張浩,李龍.關于汽車儀表板設計中的人機工程[J].汽車與配件.2016（6）;15-16.

Study On Instrument Panel Vent Design and Test

Huo Changhong, Qin Yun, Tang Hao
( Anhui Jianghuai Automobile limited company, Anhui Hefei 230601 )

The vents are important function parts of instrument panel. They directly affect the temperature of inner cab and comfort sense of the passengers. These parts rely on supplier’s design to realize the function of damper, vane, air outlet button and other parts. It lack of lay out design and assembly test method, and it hard to search for design rule of this aspect. This paper introduced the design and test demand of instrument panel vents. It’s useful for guide to instrument panel vents lay out design and test.

Instrument panel vents; design demand; test demand

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-139-03

U467.4 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-139-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.046

霍長宏（1981-），女，工程師，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司，主要從事內飾設計工作。