汽車手套箱技術方案選擇策略

程世奇 孔君麗 秦穎 周淑淵 吳堅

（泛亞汽車技術中心有限公司）

手套箱是儀表板重要的功能組件[1]，也是儀表板開發過程中耗時最多的零件。傳統的開發過程是設計者先做斷面布置，不斷完善3D數據，開軟模小批量生產驗證手套箱功能（包含手套箱自身的疲勞耐久、振動異響及操作力等，以及手套箱在整車耐久、碰撞等試驗中的表現）通過后，再開產品模具并做部分關鍵試驗驗證，最后進行量產和整車上市，總開發過程歷時約3年。當今國內的汽車市場競爭日趨激烈，因此，如何精簡開發過程并保證設計的穩健性對企業的生存發展至關重要。文章主要研究了某公司開發過的及拆車對標數據庫里的所有車型，與專家一起討論制定了手套箱開發策略，并在即將上市的車型上進行了驗證，確認滿足子系統所有性能要求，并且節省了2年的開發時間和軟模費用。

1 手套箱各子零件工程方案

文章主要研究手套箱每個子零件的工程設計方案。手套箱的主要子零件[2]，如圖1所示。

1.1 手套箱框

手套箱框可以單獨設計，也可以與儀表板骨架集成在一起設計，如圖2所示。

圖2 汽車手套箱框設計示意圖

手套箱框單獨設計自由度較高，不用考慮儀表板骨架的整體出模方向，可以最大化地利用空間，增加手套箱的體積；安裝形式也更靈活，可以把框和內外門裝配成小總成，再與本體裝配到一起。但是手套箱框獨立式的零件質量比集成式略重，因為獨立式設計需要考慮零件的安裝和定位，單件成本也更高一點。手套箱框是否需要集成到儀表板骨架上需要綜合考慮儲物空間、零件成本及整車質量等因素。

1.2 手套箱斗

汽車手套箱內斗的設計，如圖3所示。

圖3 汽車手套箱斗設計示意圖

目前主流的家用轎車采用隨動式內斗，內斗通過注塑成型與外門焊接起來，如圖3a所示。這種設計取物方便，開鎖之后儲物盒跟著門運動，外觀漂亮，容易匹配。還有一種是固定式內斗，如圖3b所示。它是將內斗安裝在手套箱框上，用螺釘與儀表板裝配在一起，這種設計能夠提供較大的空間，但不太方便用戶拿取存儲較深的物品，且斗內光線受影響，建議配合手套箱燈使用，但成本會相應增加，因此，手套箱是否選用固定式內斗要綜合考慮儲物空間和成本的因素。

1.3 手套箱鎖總成

手套箱的鎖總成是非常關鍵的零件，涉及到整車碰撞過程中手套箱是否會主動打開，對乘客造成意外傷害，也是影響手套箱耐久試驗的重要零件；另外，手套箱鎖的打開力、過程力及順滑程度都是影響客戶感知質量的指標，手套箱鎖也是整個手套箱是否產生異響的關鍵因素。一般手套箱鎖分為單點鎖和雙點鎖2種，如圖4所示。

圖4 汽車手套箱鎖總成示意圖

單點鎖是指依靠把手上的卡爪結構卡住鎖扣，實現手套箱的鎖止與打開。此種把手一般布置在手套箱門上端的正中央，結構簡單且價格較低，但由于手套箱門上邊緣只有1個鎖止點，不容易控制門的間隙和平齊，且由于單點鎖結構較厚，可能會在內門上形成較大突起，影響產品的外觀。

雙點鎖3C結構是指在手套箱門的內部兩側都布置了可橫向運動的卡舌，箱體上則布置有銷孔。此種結構由于兩邊都設有卡舌從而有利于手套箱門與周邊儀表板零件的平整度與間隙配合，另外由于兩側都有固定裝置，因此扣手或者按鈕經常布置在靠近駕駛員一側，這樣也更加方便駕駛員使用手套箱。除了鎖舌區別以外，手套箱開關也分為扣手式和按壓式，扣手式又分為上開式、下開式及側開式。

由于手套箱鎖非常重要，在做整體方案時考慮了各種車型需要配置的鎖總成，把單點鎖總成（除了影響外觀的扣手零件外）做成一個標準件；扣手式雙點鎖總成做成上開式、下開式及側開式的3種標準件；按壓式雙點鎖總成做成另一種形式的標準件。外觀設計工程師可用這5種不同的標準件與想要的扣手外觀做數據整合。這些標準化的模塊已經通過后面所有的試驗驗證，甚至有些模塊已經在某上市車型上應用了幾代。

1.4 手套箱的鉸鏈

隨動式內斗手套箱鉸鏈設計可以分為鷹爪式結構和金屬銷式。鷹爪式鉸鏈結構是在手套箱內板下端做出帶楔形口的鷹爪結構，在手套箱框上做出橫斷面為鼓形的門軸特征，

1）鷹爪與軸咬合產生過盈配合。鉸鏈轉軸一般是儀表板的骨架。由于手套箱橫寬度較寬，考慮到受力平衡和周邊零件的匹配關系，鉸鏈需要布置在內門底部左右兩側各1個，如圖5所示。手套箱門相對于軸做旋轉運動，實現鉸鏈功能。該結構成本低、集成度高且安裝方便，但在膝部氣囊（KAB）爆破受到沖擊時可能出現鉸鏈脫出，所以如果整車配置上有KAB，一般不會選用鷹爪式的鉸鏈。

圖5 汽車隨動式內斗手套箱鷹爪式鉸鏈示意圖

2）金屬銷式鉸鏈設計類似于家裝門合頁的結構，將2個半邊合頁分別裝到手套箱內門和框上，用1根金屬銷穿過其中，并進行鉚接。金屬銷就是手套箱旋轉的軸線。該結構強度較高，能夠抵抗KAB爆破的沖擊，如圖6所示。

圖6 汽車隨動式內斗手套箱金屬銷式鉸鏈示意圖

對于固定式內斗，手套箱的鉸鏈設計方案，如圖7所示。

圖7 汽車固定式內斗手套箱鉸鏈示意圖

把3種鉸鏈做成標準化模塊，放在數據庫里，根據具體的功能和成本選用所需的鉸鏈形式。

1.5 手套箱阻尼

手套箱無阻尼設計的成本低、結構簡單，但手套箱開啟時直接落下會產生沖擊，主觀感受不高；而阻尼設計可以對門的開啟起到緩沖作用，減少打開時的沖擊與噪聲，提高產品品質，阻尼設計分為以下2種。

1）空氣阻尼：空氣阻尼是一個筒狀的緩沖氣缸，氣缸的阻力受環境溫度的影響比較大。空氣阻尼又分為拉桿型和拉線型2種。拉桿型空氣阻尼是通過塑料拉桿來控制氣缸的擴張和壓縮，一般將阻尼器布置在手套箱框側面，將拉桿布置在內門上，布置不如拉線式靈活；拉線型空氣阻尼采用拉線控制氣缸的擴張和壓縮，此種阻尼的布置比較靈活，可以將阻尼器布置在手套箱框的側面或者底部，通過拉線與門或斗相連。

2）硅油阻尼：依靠硅油來產生阻力作用，結構形式為齒輪齒條結構，齒輪上面集成了硅油缸。一般將齒輪布置在手套箱框側面，將集成的雙面齒條與手套箱門或內斗相連。

把上述3種形式的阻尼數據做成標準化模塊，相應的阻尼安裝點也標準化，由此，可以根據實際情況去選擇適合項目的阻尼。

2 手套箱工程方案策略

將上述手套箱的不同子零件固化成標準結構或組件。綜合考慮法規要求、氣囊配置、布置位置、鎖模塊類型及解鎖方式等不同維度的項目需求，建立常用的5種手套箱方案選型策略，如圖8所示。其基本涵蓋了家用A/B級轎車市場的所有需求。結合CAD軟件二次開發的數字化開發工具，實現特征/結構到子零件的快速建模和裝配，從而達到效率和質量提升的目的。

圖8 汽車手套箱技術方案選擇策略流程圖

項目執行中，工程師根據車身尺寸、整車布置及項目需求維度的不同，按照圖8的選型策略選擇正確的手套箱子零件模型，然后繪制相應的布置斷面交付設計師，同時工程師同步進行與周邊零件搭接結構設計，完成數模，進行產品模具設計，生產零件進行功能驗證。按此流程，不僅極大地縮短了開發周期，而且確保了零部件結構和界面的正確性，提高了系統的穩健性。

3 結論

傳統的手套箱設計開發周期長，并且手套箱的鉸鏈、阻尼及鎖總成設計多種多樣，產品驗證過程中容易出現問題，如鉸鏈在耐久試驗中斷裂，鎖總成在加載情況下整車碰撞試驗中打開等問題。文章對這些小零件進行了模塊化設計，根據項目需求選用不同類型，梳理了手套箱整體技術方案的選擇策略，對工程師的前期設計開發具有指導作用，節省了很多開發時間。一般來講，按照文章中流程開發的手套箱不再需要軟模驗證，因此，可以節約很大一筆軟模模具設計及零件驗證費用。再運用UG的二次開發工具自動完成數據制作，實現手套箱數字化開發。手套箱的自動化開發是汽車數字化開發的一部分，其他零件的開發也可以按照這個思路進行。