汽车手套箱的设计开发

2020-04-26杨勇郝旭飞

汽车科技 2020年1期

关键词：结构形式设计开发

杨勇郝旭飞

摘要：本文从手套箱的构成及结构形式、法规要求、手套箱设计相关的关键性参数等方面阐述了汽车手套箱的开发设计过程。

关键词：结构形式;法规要求;设计开发;关键参数

中图分类号：U463.8 文献标识码：A 文章编号：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.

汽车技术比较初期时，手套是必需品，比如方向盘又冷又重时就得戴上手套;车打不着时，用“摇把子”人工摇也要用手套等不一类举。所以位于副驾驶的盒子就多被司机叫做“放手套那儿”，俗称“手套箱”而沿用至今。随着汽车工业及汽车技术的发展，在现代，手套箱一般定义为用于存放用户手册、检车证件、随车资料及其他物品，并起装饰作用的箱体总成，属于仪表板的一部分。也有人将其称为杂物箱，储物箱等。一款好的手套箱，不仅可以储存大量物品、方便操作，还可以对仪表台进行美化[1]。

1 手套箱的种类

手套箱有多种结构形式，分类复杂。从储物结构形式上可以分为翻斗式和固定式。从功能配置上可分为带阻尼手套箱和无阻尼手套箱、植绒手套箱和非植绒手套箱。从锁机构方面也可分为锁钩式和锁销式;也可分为带钥匙开启的手套箱和不带钥匙开启的手套箱。如今市场上还出现很多带制冷功能的手套箱，大部分都是将空调冷风引入箱内，实现一定的制冷效果。也有部分使用单独的电控模块实现制冷功能[2]-[3]。

手套箱门与箱斗连接工艺有：螺钉联接、摩擦焊接、热板焊等。本文仅列举某车款手套箱进行构成示意（如图1）。

2 手套箱的法规

2.1 头碰法规

一般情况下，手套箱都处于仪表板头部碰撞区域内，必须满足车辆销售地的头部碰撞法规。各国法规对头部碰撞要求有不同的描述，但大体可以分为两大体系：美国FMVSS体系（Federal Motor Vehicle Safe Standard）和欧洲法规体系（包括联合国欧洲经济委员会标准ECE、欧洲经济共同体EEC）[4]-[5]。

为满足这些要求，设计上应保证碰撞时产生的头部撞击不超过规定的能量积累指标（GB 11552-2009乘用车内部凸出物附录C的规定加速度曲线上三毫秒宽度的波峰不能全部超过80g）。

需要注意：手套箱的法規适应性校核应使其处于关闭状态。如果在手套箱内部设有圆状结构（类似杯托）（如图2），则同时需要其打开状态的也满足头碰法规要求。手套箱在打开状态的法规适用性比较难，很难满足相应的吸能性要求。因此建议尽量避免在手套箱内设计类似的结构。

2.2 膝碰法规

位于膝部碰撞区域的手套箱应满足膝部碰撞保护的要求，以保证在碰撞时对大腿产生的冲击力满足法规要求。目前中国的安全碰撞法规GB11551对膝部力的要求为小于10KN，中国新车评价规程C-NCAP对膝部受力要求为：仪表板变形60mm时，腿型受力不超过3800N时即得满分。

特别需要指出的是：①中国目前尚没有不系安全带的法规;②膝碰区不存在如头碰区一样的豁免区域，任何处于仪表板上下分界线以下且能被膝部模型接触的任何构件都必须满足膝碰区的凸出物要求。

2.3 阻燃性

GB 8410汽车内饰材料的燃烧特性，要求满足燃烧速度小于100mm/min。

2.4 其他标准

QC T 15汽车塑料制品通用试验方法;

QC T 17汽车零部件耐候性试验一般规则;

QC T 236汽车内饰材料性能的试验方法;

QC T 29017汽车用模制塑料零件未注公差尺寸的极限偏差。

3 手套箱的设计开发

3.1 开发流程

按照整车开发流程，手套箱开发过程大体可分为图3所示的几个阶段：

3.2 关键性设计参数

手套箱的设计除了满足法规的要求外，作为仪表板系统的主要功能件，设计时关键性参数包括[6]：

a、如图4所示，手套箱容积按照不同车型目标承载物要求进行设计，箱体的宽度要求达到手套箱外板宽度的75%以上（Y方向）;[2]

b、手套箱旋转铰链尽可能与Y轴平行;

c、手套箱开启手柄的旋转轴线要求与铰链轴线平行;

d、手套箱锁的中心线要求与铰链轴线的角度越小越好，做大不超过3°（针对两侧锁止的手套箱）;

e、如图3所示，手套箱外表面与假人腿部间隙不小于100mm。手套箱打开后与成员的腿部安全距离≥15mm;

f、如图5所示，如果手套箱下边缘没有仪表板本体，其下边缘与地毯间隙推荐大于300mm，不得小于280mm（脚部空间要求）;

h、手套箱外表面比仪表板表面略低（推荐2mm）;

i、手套箱与IP匹配边看穿问题手套箱与IP上边缘不能有“看穿”问题（如图6），则要求手套箱与仪表板的间隙应当保证95%假人的眼椭圆视线无法看到手套箱外板的模具分型线;同时，手套箱配有手套箱灯时，如灯的类型为一只亮着的，也不允许光的“外泄”;[2]

j、手套箱内部应预留一定的溃缩空间，利于变形吸能或增加吸能材料;

k、手套箱没有锁止时，要求能自动打开或部分打开（打开部分至少能放入一只手指，可以舒适地将手套箱打开）;

l、手套箱完全开启时，开口尺寸推荐大于120mm，最小不得小于100mm（如图7所示）;

m、手套箱的储物性要求手套箱、储物盒，无论在开启或关闭状态下，物体不能从中掉出;

n、开/关门声音应该让用户能听见，但如果声音太大或者声音听起来不舒服，则会给用户造成车的质量和做工不好的印象;

o、手套箱锁止机构的运动应该安静，手感平滑;

p、手套箱应尽量设计成一个分总成，可以在供应商处完成安装。在总装线或者仪表板分装线上，只需安装手套箱总成;

q、大部分手套箱相对于仪表板本体是刚性的。它们的门是刚性模式，不是弹性模式。弹性模式较適于解决耐久性和噪声问题，尤其是在低频范围。而刚性模式容易引起箱门和仪表板本体之间的过大的相对运动。为了获得较好的S&R性能，手套箱总成的一阶自然频率应该不低于43Hz。相比较而言，对仪表板系统的要求是不低于34Hz;

r、手套箱门抠手的手操作空间要求≥50mm（Y）×21mm（X）×21mm（Z），如图8所示：

s、手套箱应该能满足从 5 %女性到95%男性假人的手操作控制各功能件和自行维护部件;手套箱门缓冲垫必须保证有足够的缓冲力来避免产生异响;

t、阻尼要求，20℃时门从关闭到完全打开的时间是2.0+/-0.5秒。因此需根据不同的箱门及成本的要求选择合适的阻尼。在设计时可采用利用不同形式阻尼：摩擦阻尼、弹簧阻尼、空气阻尼器或硅油树脂阻尼器等（如图9）;

u、设计手套箱时，应当考虑更换空调滤纸的方便性。

4 结论

本文阐述了汽车手套箱的构成及结构形式、应满足的相关法规、手套箱设计相关的推荐尺寸及关键性参数。具体车型设计时，情况不尽相同，需要根据项目的具体情况来设计，通过装配/拆卸分析、运动分析、快速样件验证、后期试验验证等手段，才能较好地设计出既美观又实用的手套箱。

参考文献：

[1]秦昀.仪表板手套箱设计与验证研究[J].汽车零部件，2017（08）：59-61.

[2] 刘伟萍. 仪表板总成性能分析及优化[D].武汉理工大学，2010

[3]朱瑶洁，盛浩，王建.乘用车手套箱性能要求综述[J].时代汽车，2018（07）：105-107.

[4]杨辉.汽车碰撞试验法规综述[J].上海标准化，2006（06）：16-20.

[5]汪洪清.汽车仪表板手套箱开发研究[J].汽车实用技术，2015（03）：52-55.