對汽車內飾造型設計中的約束條件的研究

何新源　劉璟　覃祖定

摘 要：近二十年，自主品牌汽車在造型方面迅猛發展，拉近了與國際一流汽車品牌的差距。從比亞迪、眾泰逆向仿制豐田、大眾造型，發展到魏派、領克擁有自己造型特色。本文研究對汽車內飾造型設計產生影響的約束條件，服務于整車前期開發與造型設計的協同開發。

關鍵詞：汽車;前期開發;約束條件;造型設計;內飾造型

1 引言

隨著近幾年互聯網技術、汽車電子技術、新能源技術迅猛發展，涌現了一批諸如蔚來、小鵬、威馬的造車新勢力。國內汽車銷量保持穩定增長，各大自主品牌卯足了勁，縮短開發周期，不斷加快新車投放速度，搶占更大市場份額。且在新車上呈現了更多的諸如高顏值、車聯網、語音控制甚至自動駕駛等賣點。快速投放強大產品力的新車，需要更精準的市場定位、更酷炫的外觀、更高品質的內飾、更人性化的車聯網科技。汽車內飾是駕乘人員接觸最多的部分，設計過程中需要考慮駕駛員的視野、操作習慣、乘客舒適性、儲物空間、乘客安全性等要求。本文研究內飾造型設計中，總體布置、人機工程、功能要求、安全要求等前期約束條件。

2 汽車前期開發與內飾造型設計

2.1 汽車前期開發

汽車前期開發是多個子計劃協同開發的同步工程，同時進行的包含造型外飾開發、造型內飾開發、整車總布置開發、動力系統開發等。除動力系統開發比較獨立以外，其余開發主要圍繞造型開發開展。

2.2 內飾造型設計

在項目啟動初期，內飾造型設計啟動需市場部門對預研發車型展開潛在客戶調研、鎖定市場定位、輸入潛在競品車型，總布置輸入整車參數、人機工程要求、空間要求，財務部門輸入整車成本、產品規劃部門輸入項目主計劃等。內飾造型設計啟動具體需輸入部分見圖1汽車內飾造型設計啟動輸入。

汽車內飾造型設計包含儀表板及副儀表板設計、門內飾板設計、座椅設計、立柱側圍門檻設計、中控電子系統、空調系統設計等，詳見圖2汽車內飾設計范圍。在前期造型設計中，主要集中于駕駛艙設計，包含儀表板及副儀表板、前門內飾板、中控電子件設計、座椅設計等。

3 內飾造型設計約束條件

3.1 儀表板設計

儀表板是汽車內飾中最重要的零件之一，儀表板上非常緊湊地布置著顯示駕駛信息的儀表、操控轉向的方向盤及轉向管柱、通風加熱的空調控制系統與處風口以及安全氣囊，詳見圖3儀表板構成部分。

因儀表板上零件布置復雜，且需考慮按鍵的駕駛員操作便利性、汽車正面碰撞乘員安全保護、組合儀表視野、各零件間空間布置等，儀表板設計受諸多條件約束。儀表板限制包含前端大面限制、組合儀表視野限制、方向盤位置及操作包絡、膝部擋板限制、駕駛員輕松觸及區域等幾大項。

儀表板前端大面主要受外飾造型中的前擋風玻璃約束，受Y0縱向斷面、駕駛員縱向斷面約束。組合儀表會實時顯示車輛時速、轉速、燃油剩余量、實時油耗、轉向燈及各類儀器故障信息等。一般組合儀表會布置在方向盤后方，駕駛員視野會被方向盤遮擋一部分，所以造型設計階段，組合儀表的UI信息需在視野范圍內。方向盤及出風口撥鈕、空調控制器等需布置駕駛員輕松觸及區域內。膝部擋板設計需保證駕駛員操作踏板舒適性，在正面碰撞過程中提供一定緩沖條件，減少碰撞過程中乘客的膝部傷害。組合儀表視野限制級膝部擋板限制詳見圖4，儀表板約束條件詳見表1儀表板造型設計約束條件。

3.2 門內飾板設計

門內飾板作為造型內飾與外飾的連接，更多受到外飾造型影響。門內飾板布置著內開手柄、休息扶手、關門拉手、揚聲器、地圖袋及門窗玻璃控制開關等零件。同時在側面碰撞過程中，門內飾板需提供一定的緩沖，減少碰撞過程中乘客肋部的傷害。

門內飾板設計分為外飾造型的門邊界約束、總布置約束、車門鈑金結構約束三類。門邊界包含外飾造型分縫、窗臺水切位置、駕駛員橫向斷面等;總布置約束包含乘客肩部、臀部空間，休息扶手高度、Y向寬度、傾角，門上構件輕松觸及區域，座椅調節手柄操作空間等;車門鈑金結構約束包含擬合玻璃面、揚聲器布置、門窗升降電機布置等。具體約束條件詳見表2門內飾板造型前期設計約束條件，見圖5。

3.3 座椅設計

汽車座椅一般由座椅骨架，織物或皮革做成的坐墊、靠背及頭枕，座椅導軌與操作手柄構成。座椅作為直接與乘客軀體接觸部分，坐墊與靠背與人體軀干貼合度高可以緩解乘客長時間駕駛的疲勞。正面碰撞時，座椅安全帶需緩沖乘客前沖，避免頭部胸部傷害。座椅頭枕需滿足鞭打實驗要求，保護乘客頸部免受傷害。側面碰撞時，座椅側面的安全氣囊彈出保護乘客肋部。

座椅約束包含舒適性限制、安全性限制及調節手柄操作限制三項。為了保證座椅坐墊發泡與乘客貼合，在CAS數據設計階段需明確座椅靠背調節角度，2D假人的坐姿，靠背與坐墊的舒適性斷面。碰撞過程中座椅需保護乘客頸部、肋部，包含頭枕距離3D假人頭枕的緩沖距離，座椅側部氣囊布置，座椅上安全帶布置等約束。座椅調節手柄在關門狀態下，滿足全行程手柄操作空間，見表3，見圖6。

4 總結

本文對汽車內飾造型前期設計的重要關注區域：儀表板、門內飾板及座椅的約束條件進行了研究。完整、準確、及時的約束條件，對汽車內飾造型設計有很大幫助。本文對于汽車企業縮短整車開發周期、及時向市場投放具有競爭力的新產品具有一定的知道意義。

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