汽車手套箱的設計開發

楊勇 郝旭飛

摘? 要：本文從手套箱的構成及結構形式、法規要求、手套箱設計相關的關鍵性參數等方面闡述了汽車手套箱的開發設計過程。

關鍵詞：結構形式;法規要求;設計開發;關鍵參數

中圖分類號：U463.8? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1005-2550（2020）01-0041-05

Design and development of automobile glove box

YANG Yong， HAO Xu-fei

（ GAC Automotive Research & Development Center， Guang Zhou 511434， China ）

Abstract： This paper expounds the development and design process of glove box from the aspects of its composition and structure， regulatory requirements， key parameters related to glove box design， etc.

汽車技術比較初期時，手套是必需品，比如方向盤又冷又重時就得戴上手套;車打不著時，用“搖把子”人工搖也要用手套等不一類舉。所以位于副駕駛的盒子就多被司機叫做“放手套那兒”，俗稱“手套箱”而沿用至今。隨著汽車工業及汽車技術的發展，在現代，手套箱一般定義為用于存放用戶手冊、檢車證件、隨車資料及其他物品，并起裝飾作用的箱體總成，屬于儀表板的一部分。也有人將其稱為雜物箱，儲物箱等。一款好的手套箱，不僅可以儲存大量物品、方便操作，還可以對儀表臺進行美化[1]。

1? ? 手套箱的種類

手套箱有多種結構形式，分類復雜。從儲物結構形式上可以分為翻斗式和固定式。從功能配置上可分為帶阻尼手套箱和無阻尼手套箱、植絨手套箱和非植絨手套箱。從鎖機構方面也可分為鎖鉤式和鎖銷式;也可分為帶鑰匙開啟的手套箱和不帶鑰匙開啟的手套箱。如今市場上還出現很多帶制冷功能的手套箱，大部分都是將空調冷風引入箱內，實現一定的制冷效果。也有部分使用單獨的電控模塊實現制冷功能[2]-[3]。

手套箱門與箱斗連接工藝有：螺釘聯接、摩擦焊接、熱板焊等。本文僅列舉某車款手套箱進行構成示意（如圖1）。

2? ?手套箱的法規

2.1? ?頭碰法規

一般情況下，手套箱都處于儀表板頭部碰撞區域內，必須滿足車輛銷售地的頭部碰撞法規。各國法規對頭部碰撞要求有不同的描述，但大體可以分為兩大體系：美國FMVSS體系（Federal Motor Vehicle Safe Standard）和歐洲法規體系（包括聯合國歐洲經濟委員會標準ECE、歐洲經濟共同體EEC）[4]-[5]。

為滿足這些要求，設計上應保證碰撞時產生的頭部撞擊不超過規定的能量積累指標（GB 11552-2009乘用車內部凸出物附錄C的規定加速度曲線上三毫秒寬度的波峰不能全部超過80g）。

需要注意：手套箱的法規適應性校核應使其處于關閉狀態。如果在手套箱內部設有圓狀結構（類似杯托）（如圖2），則同時需要其打開狀態的也滿足頭碰法規要求。手套箱在打開狀態的法規適用性比較難，很難滿足相應的吸能性要求。因此建議盡量避免在手套箱內設計類似的結構。

2.2? ?膝碰法規

位于膝部碰撞區域的手套箱應滿足膝部碰撞保護的要求，以保證在碰撞時對大腿產生的沖擊力滿足法規要求。目前中國的安全碰撞法規GB11551對膝部力的要求為小于10KN，中國新車評價規程C-NCAP對膝部受力要求為：儀表板變形60mm時，腿型受力不超過3800N時即得滿分。

特別需要指出的是：①中國目前尚沒有不系安全帶的法規;②膝碰區不存在如頭碰區一樣的豁免區域，任何處于儀表板上下分界線以下且能被膝部模型接觸的任何構件都必須滿足膝碰區的凸出物要求。

2.3? ?阻燃性

GB 8410汽車內飾材料的燃燒特性，要求滿足燃燒速度小于100mm/min。

2.4? ?其他標準

QC T 15汽車塑料制品通用試驗方法;

QC T 17汽車零部件耐候性試驗一般規則;

QC T 236汽車內飾材料性能的試驗方法;

QC T 29017汽車用模制塑料零件未注公差尺寸的極限偏差。

3? ? 手套箱的設計開發

3.1? ?開發流程

按照整車開發流程，手套箱開發過程大體可分為圖3所示的幾個階段：

3.2? ?關鍵性設計參數

手套箱的設計除了滿足法規的要求外，作為儀表板系統的主要功能件，設計時關鍵性參數包括[6]：

a、如圖4所示，手套箱容積按照不同車型目標承載物要求進行設計，箱體的寬度要求達到手套箱外板寬度的75%以上（Y方向）;[2]

b、手套箱旋轉鉸鏈盡可能與Y軸平行;

c、手套箱開啟手柄的旋轉軸線要求與鉸鏈軸線平行;

d、手套箱鎖的中心線要求與鉸鏈軸線的角度越小越好，做大不超過3°（針對兩側鎖止的手套箱）;

e、如圖3所示，手套箱外表面與假人腿部間隙不小于100mm。手套箱打開后與成員的腿部安全距離≥15mm;

f、如圖5所示，如果手套箱下邊緣沒有儀表板本體，其下邊緣與地毯間隙推薦大于300mm，不得小于280mm（腳部空間要求）;

h、手套箱外表面比儀表板表面略低（推薦2mm）;

i、手套箱與IP匹配邊看穿問題手套箱與IP上邊緣不能有“看穿”問題（如圖6），則要求手套箱與儀表板的間隙應當保證95%假人的眼橢圓視線無法看到手套箱外板的模具分型線;同時，手套箱配有手套箱燈時，如燈的類型為一只亮著的，也不允許光的“外泄”;[2]

j、手套箱內部應預留一定的潰縮空間，利于變形吸能或增加吸能材料;

k、手套箱沒有鎖止時，要求能自動打開或部分打開（打開部分至少能放入一只手指，可以舒適地將手套箱打開）;

l、手套箱完全開啟時，開口尺寸推薦大于120mm，最小不得小于100mm（如圖7所示）;

m、手套箱的儲物性要求手套箱、儲物盒，無論在開啟或關閉狀態下，物體不能從中掉出;

n、開/關門聲音應該讓用戶能聽見，但如果聲音太大或者聲音聽起來不舒服，則會給用戶造成車的質量和做工不好的印象;

o、手套箱鎖止機構的運動應該安靜，手感平滑;

p、手套箱應盡量設計成一個分總成，可以在供應商處完成安裝。在總裝線或者儀表板分裝線上，只需安裝手套箱總成;

q、大部分手套箱相對于儀表板本體是剛性的。它們的門是剛性模式，不是彈性模式。彈性模式較適于解決耐久性和噪聲問題，尤其是在低頻范圍。而剛性模式容易引起箱門和儀表板本體之間的過大的相對運動。為了獲得較好的S&R性能，手套箱總成的一階自然頻率應該不低于43Hz。相比較而言，對儀表板系統的要求是不低于34Hz;

r、手套箱門摳手的手操作空間要求≥50mm（Y）×21mm（X）×21mm（Z），如圖8所示：

s、手套箱應該能滿足從 5 %女性到95%男性假人的手操作控制各功能件和自行維護部件;手套箱門緩沖墊必須保證有足夠的緩沖力來避免產生異響;

t、阻尼要求，20℃時門從關閉到完全打開的時間是2.0+/-0.5秒。因此需根據不同的箱門及成本的要求選擇合適的阻尼。在設計時可采用利用不同形式阻尼：摩擦阻尼、彈簧阻尼、空氣阻尼器或硅油樹脂阻尼器等（如圖9）;

u、設計手套箱時，應當考慮更換空調濾紙的方便性。

4? ? 結論

本文闡述了汽車手套箱的構成及結構形式、應滿足的相關法規、手套箱設計相關的推薦尺寸及關鍵性參數。具體車型設計時，情況不盡相同，需要根據項目的具體情況來設計，通過裝配/拆卸分析、運動分析、快速樣件驗證、后期試驗驗證等手段，才能較好地設計出既美觀又實用的手套箱。

參考文獻：

[1]秦昀.儀表板手套箱設計與驗證研究[J].汽車零部件，2017（08）：59-61.

[2] 劉偉萍. 儀表板總成性能分析及優化[D].武漢理工大學，2010

[3]朱瑤潔，盛浩，王建.乘用車手套箱性能要求綜述[J].時代汽車，2018（07）：105-107.

[4]楊輝.汽車碰撞試驗法規綜述[J].上海標準化，2006（06）：16-20.

[5]汪洪清.汽車儀表板手套箱開發研究[J].汽車實用技術，2015（03）：52-55.

[6]林宇. 轎車儀表板及骨架的優化設計與試驗驗證[D].吉林大學，2013.