浅谈汽车组合仪表的设计

钱方，王师

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 511434）

浅谈汽车组合仪表的设计

钱方，王师

（广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东 广州 511434）

组合仪表的设计是汽车仪表台设计的重要环节之一，也是汽车安全行驶的关键因素。因此组合仪表是否可以提供给驾驶员清晰可视的显示界面，及时传达汽车状态是组合仪表设计中不可或缺的技术要求。

组合仪表；安全行驶；显示界面

CLC NO.: U463.7 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

前言

汽车组合仪表是汽车的重要部件之一，其功能是使驾驶员在正常驾驶过程中更集中、直观、快速的掌握汽车的各种动态指标，如：行驶速度、发动机转速、蓄电池状态、里程、制动、冷却水温、剩余油量等，它是驾驶员了解汽车状态的一个窗口，为驾驶员正确操作汽车及安全行车提供了保证［1］。因此如何布置组合仪表使之能提供一个清晰的显示界面，并让驾驶员在使用过程中感到安全、舒适、高效是组合仪表设计的过程中需要考虑的重要原则。

驾驶员观察组合仪表的动作是在一瞬间完成的，因此必须保证将组合仪表的显示区域布置在不被方向盘和各种零部件挡住的位置，且不会产生各种反光问题，具体布置需满足组合仪表可视性、驾驶员前下视野、组合仪表反光校核要求。

1、组合仪表的可视性要求

1.1 在设计过程中，首先得了解组合仪表可视性的相关术语及定义

（1）眼椭圆：指不同身材的驾驶员根据自己的意愿将座椅调整到舒适的位置后，以正常的驾驶姿态入座后，在不转动头部的前提下，其眼睛位置在车身坐标系中的统计分布图形。

（2）单眼盲区：指驾驶员用左眼或右眼单独观察时，由于方向盘对视线的阻挡而形成的左眼或右眼看不到的区域。

（3）双眼盲区：指驾驶员用左右眼同时观察时，由于方向盘对视线的阻挡而形成的双眼都看不到的区域，即左右单眼盲区的公共部分。

布置组合仪表时根据SAE J 1050定义的驾驶员视野盲区来决定组合仪表的位置，即组合仪表的显示区域必须布置于单眼可视范围之内即双眼盲区以外的范围，由此可得出方向盘与组合仪表的位置关系（见图1所示）。

1.2在辨认性方面推荐的目视距离即组合仪表显示面中心点到眼椭圆中心点的距离推荐在（750～820）mm较为合理。

1.3组合仪表显示平面中心和眼椭圆中心的连线与组合仪表平面的夹角尽量垂直，推荐角度为90±5°，即可保证组合仪表显示数字和符号的正确读识。

1.4组合仪表及其仪表罩的布置要满足定义的前下方视野要求，并且仪表罩的厚度要适中，因此，仪表罩断面应布置在前方下视野线L1以下，视野切线L2（分别切于方向盘轮盘最高处截面下方和眼椭圆上方）的上方，如图2所示。仪表罩最前端与方向盘要保持一定的距离，建议不小于90mm为宜，以避免碰撞时转向管柱因溃缩空间小而发生不必要的人员伤害。

根据上面介绍的方法，确定好组合仪表的位置后，需做反光校核以及前挡风玻璃、侧窗玻璃的成像校核，具体校核方法如下：

2、组合仪表的反光要求

在汽车的正常行驶中，来自各个方位的光线照射在组合仪表上，其反射光线如果进入到驾驶员的眼睛，最常见的表现为驾驶员观察组合仪表时，因大面积的反光或阳光直射而看不清其内部显示信息，会对驾驶安全造成影响。因此在组合仪表设计时，我们需要考虑以下方面。

2.1光线透过前挡风玻璃入射到组合表上经仪表反光面反射后，反射光线不进入95%假人眼椭圆内，且远离眼椭圆10mm以上即可，如图3所示。

2.2光线透过侧窗玻璃入射到仪表面罩上经仪表面罩反射后，反射光线不能进入95%假人眼椭圆内，如图4所示。

2.3当组合仪表帽沿长度不够长时，阳光光线通过前挡风玻璃穿透反光面直接照射在组合仪表显示面上（见图5所示），影响驾驶员的观测，此时组合仪表面罩上被阳光直接照射的面积建议小于透光镜的10%。

2.4若光线经过乘员舱内的物体反射后通过管柱护罩和IP间的缝隙入射到仪表面罩上经仪表面罩反射后，反射光线不能进入95%假人眼椭圆内，造成二次反光，如图6所示。

3、组合仪表的成像要求

由于组合仪表帽沿不能完全遮挡组合仪表发光符号的光线投射到前挡玻璃和侧窗玻璃上，为了保证驾驶员夜间行车安全，成像校核是必须的。成像校核主要是校核在夜间行车时，组合仪表的发光符号在前挡风玻璃及侧窗玻璃上的成像是否在驾驶员的可视区域内，影响驾驶员正常驾驶，校核方法及要求如下：

3.1 前挡风玻璃成像校核：95%假人眼椭圆区域内的所有眼点透过前挡风玻璃观察车辆前方时，组合仪表在前挡风玻璃的成像不在驾驶员观察的A、B区域内（A、B区做法见《GB 11555 汽车风窗玻璃除霜和除雾系统的性能和试验方法》），见图7所示，绿色图像为组合仪表帽沿与显示区域在前挡风玻璃的成像，虚线表示成像被帽沿所遮挡，实际中不存在的部分。为了简化校核工作量，校核眼点取眼椭圆12个典型眼点，即取左眼椭圆6个典型眼点，分别为前、后、上、中、下、左眼点和取右眼椭圆6个典型眼点，分别为前、后、上、中、下、右眼点。校核结果判断标准分为两种情况：

（1）若组合仪表显示区域的成像未被帽沿的成像全部遮挡，则未被遮挡的显示区域成像不能进入B区以内；

（2）若组合仪表显示区域的成像被帽沿成像全部遮挡，即显示区域成像不会出现在前挡风玻璃上，即组合仪表帽沿成像不能进入A区以内。

3.2侧窗玻璃成像校核：侧窗成像校核主要是针对左前侧窗，若组合仪表与左侧外后视镜的相对位置不合理或组合仪表帽沿的长度较短，会出现组合仪表在左侧窗上的成像落在外后视镜的视野区域内，导致驾驶员看不清后方的路况，影响行车安全。校核方法：利用折射原理，取95%假人眼椭圆的极限眼点做组合仪表显示区域及帽沿在侧窗玻璃上的成像，未被帽沿遮挡的显示区域成像不能出现在左侧外后视镜的视野区域内。如图8所示，是基于驾驶员某眼点的组合仪表帽沿及显示区域在左侧窗的成像与左外后视镜视野区域的校核案例,该案例中未被帽沿遮挡的显示区域成像（蓝色阴影区域）不在该眼点的后视镜视野区域内，因此满足侧窗成像的要求。

4、结论

组合仪表的设计是一项复杂而细致的工作，也是汽车仪表台设计的重要组成部分。设计人员必须在设计过程中权衡利弊，多方位思考，使其既能充分满足驾驶员的认知需求，又能与乘员舱内的造型风格相一致［2］。

[1] 刘斐.基于人机工程的汽车组合仪表设计研究［J］.辽东学院学报（自然学版），2010.

[2] 崔硕.仪表板总成布置及人机工程分析［J］.企业科技与发展，2009.

Design of automobile combined instrument

Qian Fang, Wang Shi
(Guangzhou Automobile Group Co., Ltd., Automotive Engineering Institute, Guangdong Guangzhou 511434)

Combination instrument design is an important part of the design of automobile instrument desk, as well as a key element of automobile safety. Therefore, whether the instrument cluster can provide the driver visual display interface, and timely communication is an indispensable technology in vehicle state requirements of design in the instrument cluster.

combination instrument; driving safety; display interface

U463.7

A

1671-7988(2015)03--

钱方，汽车总布置工程师，就职于广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，主要从事汽车人体工程开发与乘员舱的布置方面的研究。