對汽車內(nèi)飾造型設計中的約束條件的研究

何新源 劉璟 覃祖定

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

隨著近幾年互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、汽車電子技術(shù)、新能源技術(shù)迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)了一批諸如蔚來、小鵬、威馬的造車新勢力。國內(nèi)汽車銷量保持穩(wěn)定增長，各大自主品牌卯足了勁，縮短開發(fā)周期，不斷加快新車投放速度，搶占更大市場份額。且在新車上呈現(xiàn)了更多的諸如高顏值、車聯(lián)網(wǎng)、語音控制甚至自動駕駛等賣點?？焖偻斗艔姶螽a(chǎn)品力的新車，需要更精準的市場定位、更酷炫的外觀、更高品質(zhì)的內(nèi)飾、更人性化的車聯(lián)網(wǎng)科技。汽車內(nèi)飾是駕乘人員接觸最多的部分，設計過程中需要考慮駕駛員的視野、操作習慣、乘客舒適性、儲物空間、乘客安全性等要求。本文研究內(nèi)飾造型設計中，總體布置、人機工程、功能要求、安全要求等前期約束條件。

2 汽車前期開發(fā)與內(nèi)飾造型設計

2.1 汽車前期開發(fā)

汽車前期開發(fā)是多個子計劃協(xié)同開發(fā)的同步工程，同時進行的包含造型外飾開發(fā)、造型內(nèi)飾開發(fā)、整車總布置開發(fā)、動力系統(tǒng)開發(fā)等。除動力系統(tǒng)開發(fā)比較獨立以外，其余開發(fā)主要圍繞造型開發(fā)開展。

2.2 內(nèi)飾造型設計

在項目啟動初期，內(nèi)飾造型設計啟動需市場部門對預研發(fā)車型展開潛在客戶調(diào)研、鎖定市場定位、輸入潛在競品車型，總布置輸入整車參數(shù)、人機工程要求、空間要求，財務部門輸入整車成本、產(chǎn)品規(guī)劃部門輸入項目主計劃等。內(nèi)飾造型設計啟動具體需輸入部分見圖1汽車內(nèi)飾造型設計啟動輸入。

汽車內(nèi)飾造型設計包含儀表板及副儀表板設計、門內(nèi)飾板設計、座椅設計、立柱側(cè)圍門檻設計、中控電子系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)設計等，詳見圖2汽車內(nèi)飾設計范圍。在前期造型設計中，主要集中于駕駛艙設計，包含儀表板及副儀表板、前門內(nèi)飾板、中控電子件設計、座椅設計等。

3 內(nèi)飾造型設計約束條件

3.1 儀表板設計

儀表板是汽車內(nèi)飾中最重要的零件之一，儀表板上非常緊湊地布置著顯示駕駛信息的儀表、操控轉(zhuǎn)向的方向盤及轉(zhuǎn)向管柱、通風加熱的空調(diào)控制系統(tǒng)與處風口以及安全氣囊，詳見圖3儀表板構(gòu)成部分。

圖1 汽車內(nèi)飾造型設計啟動輸入

圖2 汽車內(nèi)飾造型設計范圍

圖3 儀表板構(gòu)成部分

圖4 組合儀表視野及膝部擋板限制

表1 儀表板造型前期設計約束條件

因儀表板上零件布置復雜，且需考慮按鍵的駕駛員操作便利性、汽車正面碰撞乘員安全保護、組合儀表視野、各零件間空間布置等，儀表板設計受諸多條件約束。儀表板限制包含前端大面限制、組合儀表視野限制、方向盤位置及操作包絡、膝部擋板限制、駕駛員輕松觸及區(qū)域等幾大項。

儀表板前端大面主要受外飾造型中的前擋風玻璃約束，受Y0縱向斷面、駕駛員縱向斷面約束。組合儀表會實時顯示車輛時速、轉(zhuǎn)速、燃油剩余量、實時油耗、轉(zhuǎn)向燈及各類儀器故障信息等。一般組合儀表會布置在方向盤后方，駕駛員視野會被方向盤遮擋一部分，所以造型設計階段，組合儀表的UI信息需在視野范圍內(nèi)。方向盤及出風口撥鈕、空調(diào)控制器等需布置駕駛員輕松觸及區(qū)域內(nèi)。膝部擋板設計需保證駕駛員操作踏板舒適性，在正面碰撞過程中提供一定緩沖條件，減少碰撞過程中乘客的膝部傷害。組合儀表視野限制級膝部擋板限制詳見圖4，儀表板約束條件詳見表1儀表板造型設計約束條件。

3.2 門內(nèi)飾板設計

門內(nèi)飾板作為造型內(nèi)飾與外飾的連接，更多受到外飾造型影響。門內(nèi)飾板布置著內(nèi)開手柄、休息扶手、關(guān)門拉手、揚聲器、地圖袋及門窗玻璃控制開關(guān)等零件。同時在側(cè)面碰撞過程中，門內(nèi)飾板需提供一定的緩沖，減少碰撞過程中乘客肋部的傷害。

門內(nèi)飾板設計分為外飾造型的門邊界約束、總布置約束、車門鈑金結(jié)構(gòu)約束三類。門邊界包含外飾造型分縫、窗臺水切位置、駕駛員橫向斷面等；總布置約束包含乘客肩部、臀部空間，休息扶手高度、Y向?qū)挾?、傾角，門上構(gòu)件輕松觸及區(qū)域，座椅調(diào)節(jié)手柄操作空間等；車門鈑金結(jié)構(gòu)約束包含擬合玻璃面、揚聲器布置、門窗升降電機布置等。具體約束條件詳見表2門內(nèi)飾板造型前期設計約束條件，見圖5。

圖5 門內(nèi)飾板構(gòu)成部分

表2 門內(nèi)飾板造型前期設計約束條件

3.3 座椅設計

汽車座椅一般由座椅骨架，織物或皮革做成的坐墊、靠背及頭枕，座椅導軌與操作手柄構(gòu)成。座椅作為直接與乘客軀體接觸部分，坐墊與靠背與人體軀干貼合度高可以緩解乘客長時間駕駛的疲勞。正面碰撞時，座椅安全帶需緩沖乘客前沖，避免頭部胸部傷害。座椅頭枕需滿足鞭打?qū)嶒炓螅Ｗo乘客頸部免受傷害。側(cè)面碰撞時，座椅側(cè)面的安全氣囊彈出保護乘客肋部。

座椅約束包含舒適性限制、安全性限制及調(diào)節(jié)手柄操作限制三項。為了保證座椅坐墊發(fā)泡與乘客貼合，在CAS數(shù)據(jù)設計階段需明確座椅靠背調(diào)節(jié)角度，2D假人的坐姿，靠背與坐墊的舒適性斷面。碰撞過程中座椅需保護乘客頸部、肋部，包含頭枕距離3D假人頭枕的緩沖距離，座椅側(cè)部氣囊布置，座椅上安全帶布置等約束。座椅調(diào)節(jié)手柄在關(guān)門狀態(tài)下，滿足全行程手柄操作空間，見表3，見圖6。

圖6 座椅部分約束條件

表3 座椅造型前期設計約束條件

4 總結(jié)

本文對汽車內(nèi)飾造型前期設計的重要關(guān)注區(qū)域：儀表板、門內(nèi)飾板及座椅的約束條件進行了研究。完整、準確、及時的約束條件，對汽車內(nèi)飾造型設計有很大幫助。本文對于汽車企業(yè)縮短整車開發(fā)周期、及時向市場投放具有競爭力的新產(chǎn)品具有一定的知道意義。