一种汽车多功能副仪表板设计

郑斌峰

泛亚汽车技术中心 上海 201206

前言

副仪表板是指位于汽车内部，前排左、右座椅之间，仪表板之后的装饰及功能件总成。由于其位于内饰空间的中央，到车内所有乘员的距离都比较近，因此布置在副仪表板上的各种功能非常方便车内所有乘员使用。目前市场上，主流品牌乘用车副仪表板大多只具有扶手、储物盒和杯托等简单功能，这与其所占据的车内空间而言，是有些浪费的。

随着汽车在日常生活中的普及，消费者不再只满足于汽车的代步功能，而是对于车辆的内部功能，也有越来越高的要求。例如，要求在车内设置车载冰箱，以便在炎炎夏日可以喝到清凉的饮料；要求车内设置空气净化装置，以应对外部空气污染严重情况；要求车内设置收纳空间以便能够放置平底鞋，方便女士驾驶员平时穿高跟鞋而在驾驶时换用平底鞋；要求车内设置雨伞收纳空间，以满足多雨地方的驾车者放置雨伞，等等需求。

对于这些需求，业内的解决方式是在车内对应设置相应的功能结构，这种增加功能结构的解决方式，虽然满足了功能要求。但由于缺乏统一的功能布局设计，使得这些功能结构往往会被分散设置在车内的各个位置，在使用上很不方便。例如，常见的车载冰箱，其一般布置在后排座椅靠背中间，这就使得前排乘员使用起来很不方便；汽车空气净化器一般也是放在车内比较靠后的位置，距前排乘员较远，因此，使得其使用效果不好。而且，也因为各功能结构设置过于分散，缺乏整体上的统一布局设计，使得其在制造和后期维护上相当不便。

试想一下，如果这些功能要求都集中在位于内饰空间的中央，方便车内所有乘员使用的副仪表板上，那将大大提升客户的用车感受。因此，如何设计出一个具有合理的多功能结构的副仪表板，使其能够集成较多的使用功能，以满足使用者更多的舒适功能需求，无疑是业内的一个有积极意义的研发方向。本文所阐述的正是如何把这一想法付诸实践，设计出一款集成了车载冰箱、扶手、车内空气净化器、USB接口、弹出式杯托、抽屉式雨伞盒、鞋盒等功能的汽车副仪表板。

1 多功能副仪表板设计过程简介

集成了车载冰箱、扶手、车内空气净化器、USB接口、弹出式杯托、抽屉式雨伞盒、鞋盒等功能的汽车副仪表板概念提出后，如何把这个设计概念转化为实际的产品，需要高效完整的设计开发流程来保证产品设计开发快速、低成本、高质量。

下面简要的描述如何使用该设计开发流程进行副仪表板总成的设计开发。首先收集整理多功能副仪表板产品的各种要求，这些要求分为两大类，第一类是造型外观设计师负责的产品造型和外观颜色的要求，在这里不做详细描述。第二类是工程师负责的工程要求，下面详细描述一下工程要求。

工程要求主要内容有：第一法规要求，包括国家标准要求的内饰产品的3C认证要求，内部突出物要求，内饰散发性要求，禁用物质要求等；第二项目关键属性要求，包括项目经过对标竞争对手和市场调研提出的功能、尺寸、成本、重量等要求；第三整车布置要求，主要指为满足多功能副仪表板与车内其他零部件如座椅、仪表板、地毯等的接口界面，同时考虑各种功能的人机操作方便，而形成的空间尺寸和位置要求；第四产品性能要求，主要指产品安全性、舒适性、可靠性、耐久性、可制造性、可维修性等性能要求；第五最佳设计实践要求，指的是在对以往项目经验总结的基础上对设计尺寸大小，材料选择，界面之间的间隙、面差、搭接关系等形成的经验总结和方案推荐。

工程师把各种工程要求汇总制定初步的工程设计策略（零件拆分、结构方案、安装定位策略、材料选择、工艺选择等），最终以工程断面的形式把工程要求输出给造型师，造型师结合工程断面及造型要求给出初步的造型A面。工程师再根据初步的造型A面继续优化自己的工程断面，造型师再根据优化过的工程断面继续完善造型A面。经过工程师与造型师的数次反复沟通，最终造型A面冻结。工程师根据冻结的造型面完成最终3D数模。接下来是产品的试制，验证，批量制造。具体设计开发流程见下图：

2 多功能副仪表板空间布置

多功能副仪表板总成在车内的整体空间布置要考虑的内容主要有：副仪表板和座椅运动行程的间隙要求；乘员坐在座椅上使用扶手时肘部的舒适区域要求；冰箱门即扶手盖打开过程到周边零件的运动间隙要求等。另外，副仪表板总成前部储物盒要有足够的运动空间，不能和前面的仪表板干涉，后部杯托和鞋盒盖打开时不侵占后排乘客的脚部空间。

多功能副仪表板自身内部空间布置方案如下：总成的主要载体为框架主体，框架主体的前、后部设置有多个空间相互分隔开的储物盒，框架主体的上部设置有可以旋转打开的扶手，扶手下方设置有车载冰箱，通过旋转打开扶手能够显露出车载冰箱以进行使用操作。框架主体的上部邻近所述扶手的后方设置有车载空气净化器平台。框架主体的前侧设置有弹出式杯托架。具体各个功能块的空间布置如下图：

1）冰箱门兼扶手，关闭时可作为前排乘客扶手。2）冰箱体，容积可以放置8瓶易拉罐饮料，温度可降低到2摄氏度。3）抽屉式储物盒，可以放置手机、硬币等物品。4）抽屉式雨伞盒，可以放置折叠式雨伞。5）空气净化器平台，配有USB电源接头，可以灵活放置插电式空气净化器等电器设备。6）弹出式杯托，方便后排乘客放置饮料。7）封闭式鞋盒，可以放置女士开车用平底鞋等。

内部空间布置要考虑空间尺寸的合理性，还要考虑各功能使用的方便性，冰箱作为主要功能占据中间最大位置，方便开启使用；鞋盒布置在最下方，方便乘员脱下鞋子直接用脚推入鞋盒；雨伞盒放在前方较低的位置，这样收伞后滴下的水尽可能不洒到除地毯以外的其他内饰零件上。

3 多功能副仪表板零件拆分和制造装配

多功能副仪表板的主要制造装配顺序为：步骤一，以副仪表板本体和辅助金属支架为载体，鞋盒，冰箱体、上盖板（集成扶手），前端盖板（集成储物盒和雨伞盒），后端盖板（集成杯托和鞋盒盖板）等集成装配到副仪表板本体上；步骤二，设计单独的金属支架用螺母固定到车身前地板上；步骤三，把副仪表板冰箱总成用螺栓固定到车身前地板金属支架上。详细零件拆分和安装顺序见下图：

多功能副仪表板的子零件装配及其安装到整车上需要满足的安装制造要求有：为了操作工的安全，零件的设计安装过程要进行操作人机工程评估，要满足操作空间，操作角度，操作力，操作时间等各种要求；零件表面与操作工接触的区域应避免出现粗糙、尖锐或者锋利的边缘；零件不应要求用锤子或橡皮锤进行安装；零件的设计应能使其在安装过程中，可以自保持在装配位置（第三只手特征）；零件不应要求在头上方进行安装；在安装过程中，零件必须能让操作工看得见（没有盲装操作）；零件的安装不应要求任何特殊的工具或者培训；安装一个零件的所有步骤必须满足操作时间要求；装配好的副仪表板总成应不受± 90°翻转汽车的影响；设计的零件需允许操作工戴手套安装等。

4 多功能副仪表板总成主要零部件设计方案及注意事项

冰箱门兼扶手，采用注塑骨架，中间层为海绵垫，外表包覆塑料表皮，铰链臂集成在扶手盖总成上，这样可以减轻扶手重量，降低成本。铰链的设计需要考虑扶手的摆动弧线，运动间隙，打开角度，铰链强度，材料及安装定位面等，铰链轴要尽可能隐藏，铰链臂为使结构强化设计有很多加强筋，铰链必须能够承受施加在扶手上距离铰链轴最远处的设定负载。扶手锁的设计要满足手的操作空间，操作角度，开启力，锁止力，破坏力等各种要求。扶手打开后，背面要设计整洁，美观，避免外露螺钉或看见内部的结构等。扶手及打开示意图如下：

冰箱采用半导体制冷。冰箱主体由壳体、密封圈、保温层、制冷片、散热片、风扇、导风罩、开关等组成。半导体冰箱由于没有压缩机，无需制冷剂，尺寸可以做小，结构简单，耗电低，环保。非常适合车载冰箱使用。制冷片功率选择依据冰箱容积和制冷速度。开关、线束、半导体制冷模块、风扇等电器零件要满足车内电器件环境耐久要求和整车电磁兼容性要求。冰箱主体的详细结构见下图：

多功能副仪表板的储物盒、杯托等运动件的设计主要考虑满足尺寸、人机、操作空间、操作力、操作顺畅性、刚度、强度、滥用力及防止异响等的要求。

5 多功能副仪表板总成试验/验证要求

多功能副仪表板要对产品的主要性能要求进行验证，这些验证主要针对安全法规要求（主要指阻燃性，汽车内部突出物，气味性，禁用有毒有害物质等要求），舒适性要求（外观要求，人机要求，防止异响、震动、噪声要求），可靠性要求，耐久性要求，维修性要求等。认证的方法有理论分析及物理试验两种，为减少开发时间及降低成本，应以CAE理论分析为主，辅助采用物理试验。

经过以上各个步骤，一款集合了车载冰箱、扶手、车内空气净化器、USB接口、弹出式杯托、抽屉式雨伞盒、鞋盒等功能的高性能，高质量的多功能副仪表板就被开发出来了，看下图的实际使用效果。