汽車儀表板A line布置設(shè)計分析

李 彤

（上海泛亞汽車技術(shù)中心有限公司，上海 201208）

前言

汽車儀表板簡稱 IP(Instrument panel)，是汽車內(nèi)飾的重要組成部分，也是車內(nèi)最引人注目的部分。儀表板處于正副駕駛員前方這一特殊位置，在整個艙室內(nèi)占用了很大空間和視野，所以設(shè)計好該產(chǎn)品對于提高整車內(nèi)飾質(zhì)量有直接作用。儀表板的外觀設(shè)計體現(xiàn)了轎車的個性，儀表板的外觀質(zhì)量和風(fēng)格決定了客戶對整車內(nèi)飾的評價，而儀表板前端延伸板的最高點(diǎn)A line，承載著聯(lián)系前風(fēng)擋玻璃、黑邊黑點(diǎn)、外飾C line/Hood設(shè)計的紐帶作用，因此汽車儀表板前延伸板最高點(diǎn)A line的設(shè)計尤為重要。

1 A line布置考慮因素

汽車儀表板最前端最高位置，即為汽車儀表板A line（如圖1所示）。A line設(shè)計在與前擋風(fēng)玻璃內(nèi)表面距離5mm的平面上，A line的布置需要考慮的因素有很多：前下視野、駕駛艙內(nèi) IP和玻璃之間的泡棉不可見且黑邊黑點(diǎn)寬度不能太寬、從車外看不到A line、與C line/黑邊黑點(diǎn)趨勢協(xié)調(diào)一致、VIN碼、upper plenum以及雨刮電機(jī)load空間等等。

圖1 汽車內(nèi)飾儀表板A line

（1）汽車在運(yùn)行中，駕駛員必須不斷從前擋風(fēng)玻璃觀察車外情況，通過前下視野可以觀察汽車前方的交通情況、交通信號和路面狀況，前下視野是指駕駛員在駕駛位置時不依賴后視鏡而直接透過前風(fēng)擋玻璃所能清晰地看到道路的范圍大小。IP A line必須滿足概念配置(Concept & Configuration，以下簡稱CC)定義的Y0處和駕駛員H點(diǎn)處的前下視野要求。

（2）內(nèi)飾：A line設(shè)計在與前擋風(fēng)玻璃內(nèi)表面距離5mm的平面上，在IP前端A line以下延伸板與前擋風(fēng)玻璃之間一般設(shè)計有泡棉，泡棉尺寸8*8mm，一方面用以保證在安裝儀表板的時候，保持儀表板與前擋風(fēng)玻璃內(nèi)表面min5mm的間隙，并避免儀表板安裝過程中劃傷。另一方面，防止細(xì)小物品從IP 前端A line以下延伸板與前擋風(fēng)玻璃之間滑落進(jìn)IP內(nèi)部；內(nèi)飾要求在艙室內(nèi)99%眼橢圓上邊界泡棉不可視，即要求A line具有遮擋泡棉的作用，乘客/駕駛員從艙室內(nèi)看不到此泡棉（如圖2所示整車Y0處A line局部切面示意圖，下文統(tǒng)稱A-A）。

圖2 A line設(shè)計需考慮遮擋儀表板前端與前風(fēng)擋玻璃之間泡棉

（3）黑點(diǎn)黑邊位置（DQ要求）

黑邊黑點(diǎn)定義位置和趨勢線形式主要考慮：1內(nèi)飾要求駕駛員坐在乘客艙內(nèi)座椅上，看不到A line前方，儀表板與玻璃之間的泡棉，提高客戶感知；客戶站在車外，通過前風(fēng)擋玻璃，避免看到A line。

①黑邊黑點(diǎn)定義位置

黑邊黑點(diǎn)上邊界定義不能過低，需考慮滿足質(zhì)量工程要求對艙室外乘客看不到A line，即A line設(shè)計上邊界時，需設(shè)計在黑邊黑點(diǎn)之下，并滿足質(zhì)量工程要求；艙室內(nèi)看黑邊黑點(diǎn)的寬度不能過寬，即黑邊黑點(diǎn)與A line的高度落差不易過大。

②黑邊黑點(diǎn)的趨勢

黑邊黑點(diǎn)所在平面在前風(fēng)擋玻璃B面（第一/二道），介于艙室外和艙室內(nèi)之間，受前風(fēng)擋玻璃弧度影響，同時黑邊黑點(diǎn)的趨勢兼顧著外飾C line和IP A line的協(xié)調(diào)作用。

黑邊黑點(diǎn)趨勢需同時滿足內(nèi)飾IP和外飾C line的匹配，A line和C line趨勢基本一致，A line相對于C line設(shè)計得不突兀，盡量平順，并與汽車整體內(nèi)飾造型風(fēng)格協(xié)調(diào)！

（4）PLENUM鈑金成型及insulator厚度

考慮Plenum鈑金成型定義plenum圓角R；考慮NVH性能提出的insulator厚度。確保IP load順暢，IP前端延伸最下面與plenum/insulator min10mm要求如圖3，A-A局部切面所示，A和B值（極限可做到8mm)。

圖3 A line設(shè)計需考慮plenum鈑金成型及NVH性能

（5）IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸

IP前端 upper plenum的位置直接關(guān)系到A line的最下邊界的設(shè)計，因此，對IP前端upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸進(jìn)行研究是非常必要的。

沿玻璃方向向下的尺寸鏈如圖4所示，分別為1）上層涂膠與upper plenum圓角距離；2）上層涂膠寬度；3）下層涂膠寬度；4）下層涂膠與upper plenum鈑金間隙；5）upper plenum與密封鉤間隙；6）密封鉤與玻璃下端重疊量；7）玻璃下端與密封條間隙；8）雨刮電機(jī)處的雨刮load要求；9）玻璃load間隙要求。

圖4 A line設(shè)計需考IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸

表1 IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸鏈

第3項(xiàng) 下層涂膠寬度，在某些緊湊型車型情況下的VIN附近玻璃下方涂膠可做成單層，即3尺寸為0mm。

第8項(xiàng) 雨刮電機(jī)處的雨刮load要求，此處工程要求比較大，各個車型最終狀態(tài)不一，為主要探討項(xiàng)。

（6）VIN碼位置

VIN碼在整車上一共布置有兩處，一處，VIN碼一般布置在一排乘客座椅附近地毯下鈑金（不可視）；另一處，VIN碼一般布置在 駕駛員側(cè)前風(fēng)擋附近（可視），而可視的VIN碼又可分為布置在 IP trim前端延伸板上和布置在 upper plenum鈑金上。如圖5所示，要求VIN碼/plenum距離IP前延伸板最下端間隙min10mm。

圖5 A line設(shè)計需考慮VIN碼

2 A line的上下邊界確定

為了提供給造型適當(dāng)?shù)膸?，以確保最美學(xué)，最與內(nèi)飾其他零部件設(shè)計風(fēng)格的統(tǒng)一，一般情況下，會根據(jù)前下視野，黑邊黑點(diǎn)，陽光傳感器，C line，質(zhì)量工程，內(nèi)飾的要求，分別確定在距離前風(fēng)擋玻璃內(nèi)表面5mm平面上，A line的最上邊界和最下邊界，以此作為對汽車儀表板造型設(shè)計得依據(jù)和輸入。

（1）A line上邊界

A line的上邊界主要受前下視野、黑邊黑點(diǎn)、C line的限制，在滿足前下視野的前提下，其中以DQ要求的客戶站在車外，通過前風(fēng)擋玻璃，避免看到A line尤為重要。

圖6 A line上邊界確定

將前風(fēng)擋玻璃下黑邊/黑點(diǎn)上邊界線沿玻璃法向投影到A line所在平面，得到線L，將線L offset 3mm，即生成A line zone的上邊界線，如圖6所示。

（2）A line下邊界

A line下邊界主要受限于plenum或VIN碼位置，確保IP前端延伸板 min10mm 間隙要求滿足，A line 泡棉一般8*8mm，通過駕駛員99%眼橢圓（中間）上邊界從艙室內(nèi)看泡棉的視野面（與A line所在的平面的交線，即為A line的下邊界線，如圖7所示。

圖7 A line下邊界確定

（3） A line 數(shù)字化上下邊界的確定

A line上下邊界的確定受前風(fēng)擋玻璃的曲率或傾斜角度及其他零件影響比較大，而前風(fēng)擋玻璃及其他零件在整車開發(fā)系統(tǒng)中凍結(jié)的時間比較晚，在前期工程方案/可行性與造型意圖碰撞、融合、形成、驗(yàn)證的過程中，需要根據(jù)前風(fēng)擋玻璃及其他零件的變化而不斷更新A line的上下邊界，以便提供給內(nèi)飾IP設(shè)計師，以確保在釋放正確的IP (A line)儀表板A面。而制作A line的上下邊界帶寬過程繁瑣，需要時間比較長，因此基于以上特點(diǎn)，開發(fā)了A line 上下邊界的數(shù)字化工具，用戶界面如圖8所示，后臺按照A line上下邊界確定的邏輯編程，調(diào)入需要預(yù)備的數(shù)據(jù)，設(shè)置參數(shù)，勾選符合具體項(xiàng)目的包含內(nèi)容，點(diǎn)擊確定按鈕，據(jù)統(tǒng)計，一個毫無工作經(jīng)驗(yàn)的工程師，按照提示步驟，僅需2分鐘就能制作更新符合當(dāng)前前風(fēng)擋玻璃的A line上下邊界，大大提高了工程師工作效率。

圖8 A line 數(shù)字化上下邊界的確定

3 A line影響因素分析

（1）VIN碼位置

VIN碼在前風(fēng)擋玻璃附近的布置位置有兩個，一個是plenum鈑金上，分兩種情況，一種是VIN刻線完全在plenum鈑金上，儀表板設(shè)計（包含 A line）需滿足距離 plenum min10mm 間隙；另一種情況是VIN突出plenum邊界，即有部分刻線不在plenum上，VIN局部“懸空”設(shè)計，儀表板設(shè)計（包括A line）需滿足VIN碼距離min10mm間隙要求；另一個VIN布置策略是布置在儀表板前延伸板上，VIN碼刻線需滿足min 4mm距離A line間隙，以確保VIN在前風(fēng)擋玻璃上的黑邊黑點(diǎn)開口邊界，VIN碼容易識別，VIN碼處黑邊黑點(diǎn)開口避免從外界看到A line特征！

VIN碼布置在 plenum鈑金刻線區(qū)域，而 plenum鈑金upper圓角部分影響到 A line下邊界！VIN碼位置從bench-mark數(shù)據(jù)可以看出，樣本內(nèi)車型的VIN碼均布置在plenum鈑金上，對A line的布置設(shè)計影響不大。

（2）IP前延伸板泡棉是否切除：

IP前延伸板一般設(shè)計有泡棉，泡棉的尺寸一般為8mm*8mm，泡棉對于A line的影響主要在于一方面，艙室內(nèi)駕駛員和乘客不允許看見泡棉；另一方面從 A line的布置空間來看，對于較小車型，在確定A line的上下邊界時找不到一個適合的A line設(shè)計的帶寬，即不能同時滿足A line上邊界和下邊界的設(shè)計，尤其在 VIN碼附近容易發(fā)生此問題，在尋找問題突破口的時候，切除局部IP前延伸板泡棉方案會有效緩解A line布置空間不足，但會帶來IP異響等風(fēng)險。從benchmark數(shù)據(jù)可以看出，樣本內(nèi)車型的IP延伸板泡棉均未切除，對A line的影響不大。

（3）黑邊黑點(diǎn)玻璃方向上邊界

黑邊黑點(diǎn)沿玻璃方向的上邊界受質(zhì)量工程遮擋A line避免see through要求，同時艙室內(nèi)看IP前端（即A line）距離黑邊黑點(diǎn)上邊界距離，即艙室內(nèi)黑邊黑點(diǎn)寬度不能過寬！而黑邊黑點(diǎn)沿玻璃方向的上邊界決定了A line的上邊界范圍，因此，考察黑邊黑點(diǎn)沿玻璃方向上邊界與A line的相對關(guān)系，是否A line被黑邊黑點(diǎn)遮擋，遮擋量是多少，對于確定和研究A line的布置和設(shè)計是非常必要的。

從benchmark數(shù)據(jù)可以看出：

①樣本內(nèi)車型的A line沿玻璃方向，如圖9所示，61.1%被黑邊遮擋；

圖9 A line是否被黑邊黑點(diǎn)遮擋

38.9%存在從車外看到A line的see through問題。

②樣本內(nèi)車型的A line沿玻璃方向被黑邊黑點(diǎn)遮擋量分布在-30.4mm～9.5mm，均值-1.9mm（正為遮擋，負(fù)為無遮擋），如圖10所示。

（4）玻璃傾角（與X軸）

汽車儀表板A line的設(shè)計，需滿足設(shè)計在距離前擋風(fēng)玻璃內(nèi)表面 5mm的平面上，即前擋風(fēng)玻璃傾斜角度決定了汽車儀表板A line所在的平面位置。從benchmark數(shù)據(jù)可以看出：

①樣本內(nèi)車型的玻璃傾角分布相對比較集中（27.7度～33.5度），均值30.7度，如圖11所示；對A line的布置和設(shè)計影響不大；

②玻璃傾角在平均值30.7度，在19.1度～30.7度樣本車型數(shù)量最大。

圖11 玻璃傾角（與X軸）

（5）A line與C line關(guān)系

一般情況下， A line與C line 遵循的大的原則都是前下視野，A line和C line的布置和設(shè)計都要滿足整車前下視野的要求，同時滿足A line、C line與黑邊黑點(diǎn)趨勢線協(xié)調(diào)一致。Y0處A line與C line相對關(guān)系從benchmark數(shù)據(jù)（如圖12所示）可以看出：

①樣本內(nèi)車型，X向，Y0處A line比C line朝車后X向距離分布在142.9mm～220.3mm, 均值178.9mm；

②樣本內(nèi)車型，Z向，Y0處A line高于C line Z向距離分布在-3.4mm～26.9mm，均值7.6mm。

圖12 Y0處，A line與C line X/Z向關(guān)系

Y620處A line與C line相對關(guān)系從benchmark數(shù)據(jù)（如圖13所示）可以看出：

①樣本內(nèi)車型，X向，Y620處A line比C line朝車后X向距離分布在128.4mm～300mm，均值177.4mm；

②樣本內(nèi)車型，Z向，Y620處A line高于C line Z向距離分布在-27.3mm～29.3mm，均值9.9mm；

圖13 Y620處，A line與C line X/Z向關(guān)系

（6）A line與sun sensor之間關(guān)系（X向）

A line與sun sensor之間X向距離越大，A line對于sun sensor前入射平面的遮擋風(fēng)險越低，但同時會惡化sun sensor在前風(fēng)擋玻璃上反光狀態(tài)！從benchmark數(shù)據(jù)（如圖14所示）可以看出：

①A line與sun sensor X向距離分布在45.6mm～130.9mm之間，均值81.2mm。

②A line與sun sensor X向距離在53.2mm～81.2mm，數(shù)量最多。

圖14 A line與前除霜風(fēng)口之間關(guān)系（X向）

（7）A line與前除霜風(fēng)口之間關(guān)系（X向）

A line與前除霜風(fēng)口之間X向距離越大，會惡化前除霜風(fēng)口在前風(fēng)擋玻璃上反光狀態(tài)！從benchmark數(shù)據(jù)（如圖15所示）可以看出：

①A line與前除霜風(fēng)口X向距離分布在37.6mm～146mm之間，均值76.5mm。

②A line與前除霜風(fēng)口X向距離在45.9mm～76.5mm，數(shù)量最多。

（8）IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸study---雨刮電機(jī)處的雨刮load間隙。從benchmark數(shù)據(jù)（如圖16所示）可以看出：

①雨刮電機(jī)處的雨刮Load間隙分布在96mm～159mm之間，均值126.7mm。

②雨刮電機(jī)處的雨刮Load間隙在126.7mm～ 143.4mm，數(shù)量最多。

圖16 雨刮電機(jī)處的雨刮load間隙

4 小結(jié)

文章通過對汽車儀表板A line的定義，布置時考慮的因素的分析，以及A line 上下邊界的確定，從而對影響A line設(shè)計因素進(jìn)行深入的剖析。VIN碼一般都布置在IP前延伸板處，且泡棉一般不會被切除對IP A line的布置和設(shè)計，影響不大；玻璃傾角范圍雖然一般分布相對比較集中，但與A line確定上下邊界息息相關(guān)；A line沿玻璃方向高于黑邊黑點(diǎn)設(shè)計1.9mm以上風(fēng)險較??；C line與A line相對關(guān)系，X向分布相對集中且影響A line較小，Z向，Y0處A line高于C line Z向距離7.6mm風(fēng)險較??；A line與sun sensor X向距離分布81.2mm，有效避免A line遮擋sun sensor入射光；A line與前除霜風(fēng)口X向距離分布在76.5mm左右，對于平衡除霜性能和反光問題比較有利；雨刮電機(jī)處的雨刮 Load間隙分布126.7mm左右， plenum鈑金的上邊界確定對A line的設(shè)計最有利。