一種汽車多功能副儀表板設(shè)計(jì)

鄭斌峰

泛亞汽車技術(shù)中心 上海 201206

前言

副儀表板是指位于汽車內(nèi)部，前排左、右座椅之間，儀表板之后的裝飾及功能件總成。由于其位于內(nèi)飾空間的中央，到車內(nèi)所有乘員的距離都比較近，因此布置在副儀表板上的各種功能非常方便車內(nèi)所有乘員使用。目前市場(chǎng)上，主流品牌乘用車副儀表板大多只具有扶手、儲(chǔ)物盒和杯托等簡(jiǎn)單功能，這與其所占據(jù)的車內(nèi)空間而言，是有些浪費(fèi)的。

隨著汽車在日常生活中的普及，消費(fèi)者不再只滿足于汽車的代步功能，而是對(duì)于車輛的內(nèi)部功能，也有越來越高的要求。例如，要求在車內(nèi)設(shè)置車載冰箱，以便在炎炎夏日可以喝到清涼的飲料；要求車內(nèi)設(shè)置空氣凈化裝置，以應(yīng)對(duì)外部空氣污染嚴(yán)重情況；要求車內(nèi)設(shè)置收納空間以便能夠放置平底鞋，方便女士駕駛員平時(shí)穿高跟鞋而在駕駛時(shí)換用平底鞋；要求車內(nèi)設(shè)置雨傘收納空間，以滿足多雨地方的駕車者放置雨傘，等等需求。

對(duì)于這些需求，業(yè)內(nèi)的解決方式是在車內(nèi)對(duì)應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的功能結(jié)構(gòu)，這種增加功能結(jié)構(gòu)的解決方式，雖然滿足了功能要求。但由于缺乏統(tǒng)一的功能布局設(shè)計(jì)，使得這些功能結(jié)構(gòu)往往會(huì)被分散設(shè)置在車內(nèi)的各個(gè)位置，在使用上很不方便。例如，常見的車載冰箱，其一般布置在后排座椅靠背中間，這就使得前排乘員使用起來很不方便；汽車空氣凈化器一般也是放在車內(nèi)比較靠后的位置，距前排乘員較遠(yuǎn)，因此，使得其使用效果不好。而且，也因?yàn)楦鞴δ芙Y(jié)構(gòu)設(shè)置過于分散，缺乏整體上的統(tǒng)一布局設(shè)計(jì)，使得其在制造和后期維護(hù)上相當(dāng)不便。

試想一下，如果這些功能要求都集中在位于內(nèi)飾空間的中央，方便車內(nèi)所有乘員使用的副儀表板上，那將大大提升客戶的用車感受。因此，如何設(shè)計(jì)出一個(gè)具有合理的多功能結(jié)構(gòu)的副儀表板，使其能夠集成較多的使用功能，以滿足使用者更多的舒適功能需求，無疑是業(yè)內(nèi)的一個(gè)有積極意義的研發(fā)方向。本文所闡述的正是如何把這一想法付諸實(shí)踐，設(shè)計(jì)出一款集成了車載冰箱、扶手、車內(nèi)空氣凈化器、USB接口、彈出式杯托、抽屜式雨傘盒、鞋盒等功能的汽車副儀表板。

1 多功能副儀表板設(shè)計(jì)過程簡(jiǎn)介

集成了車載冰箱、扶手、車內(nèi)空氣凈化器、USB接口、彈出式杯托、抽屜式雨傘盒、鞋盒等功能的汽車副儀表板概念提出后，如何把這個(gè)設(shè)計(jì)概念轉(zhuǎn)化為實(shí)際的產(chǎn)品，需要高效完整的設(shè)計(jì)開發(fā)流程來保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)快速、低成本、高質(zhì)量。

下面簡(jiǎn)要的描述如何使用該設(shè)計(jì)開發(fā)流程進(jìn)行副儀表板總成的設(shè)計(jì)開發(fā)。首先收集整理多功能副儀表板產(chǎn)品的各種要求，這些要求分為兩大類，第一類是造型外觀設(shè)計(jì)師負(fù)責(zé)的產(chǎn)品造型和外觀顏色的要求，在這里不做詳細(xì)描述。第二類是工程師負(fù)責(zé)的工程要求，下面詳細(xì)描述一下工程要求。

工程要求主要內(nèi)容有：第一法規(guī)要求，包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的內(nèi)飾產(chǎn)品的3C認(rèn)證要求，內(nèi)部突出物要求，內(nèi)飾散發(fā)性要求，禁用物質(zhì)要求等；第二項(xiàng)目關(guān)鍵屬性要求，包括項(xiàng)目經(jīng)過對(duì)標(biāo)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和市場(chǎng)調(diào)研提出的功能、尺寸、成本、重量等要求；第三整車布置要求，主要指為滿足多功能副儀表板與車內(nèi)其他零部件如座椅、儀表板、地毯等的接口界面，同時(shí)考慮各種功能的人機(jī)操作方便，而形成的空間尺寸和位置要求；第四產(chǎn)品性能要求，主要指產(chǎn)品安全性、舒適性、可靠性、耐久性、可制造性、可維修性等性能要求；第五最佳設(shè)計(jì)實(shí)踐要求，指的是在對(duì)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)尺寸大小，材料選擇，界面之間的間隙、面差、搭接關(guān)系等形成的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和方案推薦。

工程師把各種工程要求匯總制定初步的工程設(shè)計(jì)策略（零件拆分、結(jié)構(gòu)方案、安裝定位策略、材料選擇、工藝選擇等），最終以工程斷面的形式把工程要求輸出給造型師，造型師結(jié)合工程斷面及造型要求給出初步的造型A面。工程師再根據(jù)初步的造型A面繼續(xù)優(yōu)化自己的工程斷面，造型師再根據(jù)優(yōu)化過的工程斷面繼續(xù)完善造型A面。經(jīng)過工程師與造型師的數(shù)次反復(fù)溝通，最終造型A面凍結(jié)。工程師根據(jù)凍結(jié)的造型面完成最終3D數(shù)模。接下來是產(chǎn)品的試制，驗(yàn)證，批量制造。具體設(shè)計(jì)開發(fā)流程見下圖：

2 多功能副儀表板空間布置

多功能副儀表板總成在車內(nèi)的整體空間布置要考慮的內(nèi)容主要有：副儀表板和座椅運(yùn)動(dòng)行程的間隙要求；乘員坐在座椅上使用扶手時(shí)肘部的舒適區(qū)域要求；冰箱門即扶手蓋打開過程到周邊零件的運(yùn)動(dòng)間隙要求等。另外，副儀表板總成前部?jī)?chǔ)物盒要有足夠的運(yùn)動(dòng)空間，不能和前面的儀表板干涉，后部杯托和鞋盒蓋打開時(shí)不侵占后排乘客的腳部空間。

多功能副儀表板自身內(nèi)部空間布置方案如下：總成的主要載體為框架主體，框架主體的前、后部設(shè)置有多個(gè)空間相互分隔開的儲(chǔ)物盒，框架主體的上部設(shè)置有可以旋轉(zhuǎn)打開的扶手，扶手下方設(shè)置有車載冰箱，通過旋轉(zhuǎn)打開扶手能夠顯露出車載冰箱以進(jìn)行使用操作。框架主體的上部鄰近所述扶手的后方設(shè)置有車載空氣凈化器平臺(tái)。框架主體的前側(cè)設(shè)置有彈出式杯托架。具體各個(gè)功能塊的空間布置如下圖：

1）冰箱門兼扶手，關(guān)閉時(shí)可作為前排乘客扶手。2）冰箱體，容積可以放置8瓶易拉罐飲料，溫度可降低到2攝氏度。3）抽屜式儲(chǔ)物盒，可以放置手機(jī)、硬幣等物品。4）抽屜式雨傘盒，可以放置折疊式雨傘。5）空氣凈化器平臺(tái)，配有USB電源接頭，可以靈活放置插電式空氣凈化器等電器設(shè)備。6）彈出式杯托，方便后排乘客放置飲料。7）封閉式鞋盒，可以放置女士開車用平底鞋等。

內(nèi)部空間布置要考慮空間尺寸的合理性，還要考慮各功能使用的方便性，冰箱作為主要功能占據(jù)中間最大位置，方便開啟使用；鞋盒布置在最下方，方便乘員脫下鞋子直接用腳推入鞋盒；雨傘盒放在前方較低的位置，這樣收傘后滴下的水盡可能不灑到除地毯以外的其他內(nèi)飾零件上。

3 多功能副儀表板零件拆分和制造裝配

多功能副儀表板的主要制造裝配順序?yàn)椋翰襟E一，以副儀表板本體和輔助金屬支架為載體，鞋盒，冰箱體、上蓋板（集成扶手），前端蓋板（集成儲(chǔ)物盒和雨傘盒），后端蓋板（集成杯托和鞋盒蓋板）等集成裝配到副儀表板本體上；步驟二，設(shè)計(jì)單獨(dú)的金屬支架用螺母固定到車身前地板上；步驟三，把副儀表板冰箱總成用螺栓固定到車身前地板金屬支架上。詳細(xì)零件拆分和安裝順序見下圖：

多功能副儀表板的子零件裝配及其安裝到整車上需要滿足的安裝制造要求有：為了操作工的安全，零件的設(shè)計(jì)安裝過程要進(jìn)行操作人機(jī)工程評(píng)估，要滿足操作空間，操作角度，操作力，操作時(shí)間等各種要求；零件表面與操作工接觸的區(qū)域應(yīng)避免出現(xiàn)粗糙、尖銳或者鋒利的邊緣；零件不應(yīng)要求用錘子或橡皮錘進(jìn)行安裝；零件的設(shè)計(jì)應(yīng)能使其在安裝過程中，可以自保持在裝配位置（第三只手特征）；零件不應(yīng)要求在頭上方進(jìn)行安裝；在安裝過程中，零件必須能讓操作工看得見（沒有盲裝操作）；零件的安裝不應(yīng)要求任何特殊的工具或者培訓(xùn)；安裝一個(gè)零件的所有步驟必須滿足操作時(shí)間要求；裝配好的副儀表板總成應(yīng)不受± 90°翻轉(zhuǎn)汽車的影響；設(shè)計(jì)的零件需允許操作工戴手套安裝等。

4 多功能副儀表板總成主要零部件設(shè)計(jì)方案及注意事項(xiàng)

冰箱門兼扶手，采用注塑骨架，中間層為海綿墊，外表包覆塑料表皮，鉸鏈臂集成在扶手蓋總成上，這樣可以減輕扶手重量，降低成本。鉸鏈的設(shè)計(jì)需要考慮扶手的擺動(dòng)弧線，運(yùn)動(dòng)間隙，打開角度，鉸鏈強(qiáng)度，材料及安裝定位面等，鉸鏈軸要盡可能隱藏，鉸鏈臂為使結(jié)構(gòu)強(qiáng)化設(shè)計(jì)有很多加強(qiáng)筋，鉸鏈必須能夠承受施加在扶手上距離鉸鏈軸最遠(yuǎn)處的設(shè)定負(fù)載。扶手鎖的設(shè)計(jì)要滿足手的操作空間，操作角度，開啟力，鎖止力，破壞力等各種要求。扶手打開后，背面要設(shè)計(jì)整潔，美觀，避免外露螺釘或看見內(nèi)部的結(jié)構(gòu)等。扶手及打開示意圖如下：

冰箱采用半導(dǎo)體制冷。冰箱主體由殼體、密封圈、保溫層、制冷片、散熱片、風(fēng)扇、導(dǎo)風(fēng)罩、開關(guān)等組成。半導(dǎo)體冰箱由于沒有壓縮機(jī)，無需制冷劑，尺寸可以做小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電低，環(huán)保。非常適合車載冰箱使用。制冷片功率選擇依據(jù)冰箱容積和制冷速度。開關(guān)、線束、半導(dǎo)體制冷模塊、風(fēng)扇等電器零件要滿足車內(nèi)電器件環(huán)境耐久要求和整車電磁兼容性要求。冰箱主體的詳細(xì)結(jié)構(gòu)見下圖：

多功能副儀表板的儲(chǔ)物盒、杯托等運(yùn)動(dòng)件的設(shè)計(jì)主要考慮滿足尺寸、人機(jī)、操作空間、操作力、操作順暢性、剛度、強(qiáng)度、濫用力及防止異響等的要求。

5 多功能副儀表板總成試驗(yàn)/驗(yàn)證要求

多功能副儀表板要對(duì)產(chǎn)品的主要性能要求進(jìn)行驗(yàn)證，這些驗(yàn)證主要針對(duì)安全法規(guī)要求（主要指阻燃性，汽車內(nèi)部突出物，氣味性，禁用有毒有害物質(zhì)等要求），舒適性要求（外觀要求，人機(jī)要求，防止異響、震動(dòng)、噪聲要求），可靠性要求，耐久性要求，維修性要求等。認(rèn)證的方法有理論分析及物理試驗(yàn)兩種，為減少開發(fā)時(shí)間及降低成本，應(yīng)以CAE理論分析為主，輔助采用物理試驗(yàn)。

經(jīng)過以上各個(gè)步驟，一款集合了車載冰箱、扶手、車內(nèi)空氣凈化器、USB接口、彈出式杯托、抽屜式雨傘盒、鞋盒等功能的高性能，高質(zhì)量的多功能副儀表板就被開發(fā)出來了，看下圖的實(shí)際使用效果。