一種汽車多功能副儀表板設計

鄭斌峰

泛亞汽車技術中心 上海 201206

前言

副儀表板是指位于汽車內部，前排左、右座椅之間，儀表板之后的裝飾及功能件總成。由于其位于內飾空間的中央，到車內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所有乘員使用。目前市場上，主流品牌乘用車副儀表板大多只具有扶手、儲物盒和杯托等簡單功能，這與其所占據的車內空間而言，是有些浪費的。

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

對于這些需求，業內的解決方式是在車內對應設置相應的功能結構，這種增加功能結構的解決方式，雖然滿足了功能要求。但由于缺乏統一的功能布局設計，使得這些功能結構往往會被分散設置在車內的各個位置，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比較靠后的位置，距前排乘員較遠，因此，使得其使用效果不好。而且，也因為各功能結構設置過于分散，缺乏整體上的統一布局設計，使得其在制造和后期維護上相當不便。

試想一下，如果這些功能要求都集中在位于內飾空間的中央，方便車內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，如何設計出一個具有合理的多功能結構的副儀表板，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，無疑是業內的一個有積極意義的研發方向。本文所闡述的正是如何把這一想法付諸實踐，設計出一款集成了車載冰箱、扶手、車內空氣凈化器、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 多功能副儀表板設計過程簡介

集成了車載冰箱、扶手、車內空氣凈化器、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，如何把這個設計概念轉化為實際的產品，需要高效完整的設計開發流程來保證產品設計開發快速、低成本、高質量。

下面簡要的描述如何使用該設計開發流程進行副儀表板總成的設計開發。首先收集整理多功能副儀表板產品的各種要求，這些要求分為兩大類，第一類是造型外觀設計師負責的產品造型和外觀顏色的要求，在這里不做詳細描述。第二類是工程師負責的工程要求，下面詳細描述一下工程要求。

工程要求主要內容有：第一法規要求，包括國家標準要求的內飾產品的3C認證要求，內部突出物要求，內飾散發性要求，禁用物質要求等；第二項目關鍵屬性要求，包括項目經過對標競爭對手和市場調研提出的功能、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其他零部件如座椅、儀表板、地毯等的接口界面，同時考慮各種功能的人機操作方便，而形成的空間尺寸和位置要求；第四產品性能要求，主要指產品安全性、舒適性、可靠性、耐久性、可制造性、可維修性等性能要求；第五最佳設計實踐要求，指的是在對以往項目經驗總結的基礎上對設計尺寸大小，材料選擇，界面之間的間隙、面差、搭接關系等形成的經驗總結和方案推薦。

工程師把各種工程要求匯總制定初步的工程設計策略（零件拆分、結構方案、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。工程師再根據初步的造型A面繼續優化自己的工程斷面，造型師再根據優化過的工程斷面繼續完善造型A面。經過工程師與造型師的數次反復溝通，最終造型A面凍結。工程師根據凍結的造型面完成最終3D數模。接下來是產品的試制，驗證，批量制造。具體設計開發流程見下圖：

2 多功能副儀表板空間布置

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

多功能副儀表板自身內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、后部設置有多個空間相互分隔開的儲物盒，框架主體的上部設置有可以旋轉打開的扶手，扶手下方設置有車載冰箱，通過旋轉打開扶手能夠顯露出車載冰箱以進行使用操作。框架主體的上部鄰近所述扶手的后方設置有車載空氣凈化器平臺。框架主體的前側設置有彈出式杯托架。具體各個功能塊的空間布置如下圖：

1）冰箱門兼扶手，關閉時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）抽屜式儲物盒，可以放置手機、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，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為：步驟一，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，設計單獨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，零件的設計安裝過程要進行操作人機工程評估，要滿足操作空間，操作角度，操作力，操作時間等各種要求；零件表面與操作工接觸的區域應避免出現粗糙、尖銳或者鋒利的邊緣；零件不應要求用錘子或橡皮錘進行安裝；零件的設計應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）；零件不應要求在頭上方進行安裝；在安裝過程中，零件必須能讓操作工看得見（沒有盲裝操作）；零件的安裝不應要求任何特殊的工具或者培訓；安裝一個零件的所有步驟必須滿足操作時間要求；裝配好的副儀表板總成應不受± 90°翻轉汽車的影響；設計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計方案及注意事項

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。鉸鏈的設計需要考慮扶手的擺動弧線，運動間隙，打開角度，鉸鏈強度，材料及安裝定位面等，鉸鏈軸要盡可能隱藏，鉸鏈臂為使結構強化設計有很多加強筋，鉸鏈必須能夠承受施加在扶手上距離鉸鏈軸最遠處的設定負載。扶手鎖的設計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，背面要設計整潔，美觀，避免外露螺釘或看見內部的結構等。扶手及打開示意圖如下：

冰箱采用半導體制冷。冰箱主體由殼體、密封圈、保溫層、制冷片、散熱片、風扇、導風罩、開關等組成。半導體冰箱由于沒有壓縮機，無需制冷劑，尺寸可以做小，結構簡單，耗電低，環保。非常適合車載冰箱使用。制冷片功率選擇依據冰箱容積和制冷速度。開關、線束、半導體制冷模塊、風扇等電器零件要滿足車內電器件環境耐久要求和整車電磁兼容性要求。冰箱主體的詳細結構見下圖：

多功能副儀表板的儲物盒、杯托等運動件的設計主要考慮滿足尺寸、人機、操作空間、操作力、操作順暢性、剛度、強度、濫用力及防止異響等的要求。

5 多功能副儀表板總成試驗/驗證要求

多功能副儀表板要對產品的主要性能要求進行驗證，這些驗證主要針對安全法規要求（主要指阻燃性，汽車內部突出物，氣味性，禁用有毒有害物質等要求），舒適性要求（外觀要求，人機要求，防止異響、震動、噪聲要求），可靠性要求，耐久性要求，維修性要求等。認證的方法有理論分析及物理試驗兩種，為減少開發時間及降低成本，應以CAE理論分析為主，輔助采用物理試驗。

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