儀表板大面受限因素分析和方案樣車數(shù)據(jù)快速建模方法

徐峰, 吳海波, 李炭

(上汽大眾汽車有限公司，上海 201805)

0 引言

汽車儀表板是汽車內(nèi)飾中最重要的總成。儀表板方案直接關(guān)系到汽車內(nèi)飾開發(fā)的成功與否。汽車前期開發(fā)階段，制作方案樣車數(shù)據(jù)是最重要的分析方法。它能為市場調(diào)研、造型方向、新裝備可行性分析等提供直觀的幫助。在汽車市場競爭日趨激烈、新裝備層出不窮的市場環(huán)境中，這顯得尤為重要。汽車儀表板大面受到多方面因素的影響[1]，包括：人機(jī)、安全、結(jié)構(gòu)、裝配等。這就決定了汽車儀表板大面是有規(guī)律可循的。本文作者分析了乘用車儀表板大面的特征和受限制的因素，整理了儀表板大面重要控制線，并由此得出一種高效、快速的儀表板方案數(shù)據(jù)建模方法。

1 儀表板大面受限因素分析

1.1 儀表板大面整體介紹

汽車儀表板具有多種功能。在儀表板的下方一般裝有空調(diào)主機(jī)、車身控制模塊、主線束、油門和剎車踏板等。從可見區(qū)域來看，儀表板可以分為儀表板上體、儀表板下體以及儀表板中部(儀表板、導(dǎo)航或收音機(jī)、飾板)3個(gè)區(qū)域。 如圖1所示：儀表板前方和前風(fēng)窗玻璃相連，并呼應(yīng)引擎蓋后邊沿；左右兩側(cè)與A柱和門內(nèi)飾相接，常與中央通道連成一個(gè)整體；儀表板下體則與前排乘客的腿部空間、手套箱容積、碰撞時(shí)的膝部保護(hù)等息息相關(guān)。由此可見，汽車儀表板總成具有重要的功能和造型方面的要求。

圖1 儀表板組成

1.2 儀表板上體大面受限因素

儀表板上體前邊沿與前風(fēng)窗玻璃相接，其走向是由前風(fēng)窗玻璃決定的。儀表板前邊沿還需要呼應(yīng)引擎蓋的后邊沿。儀表板前邊沿的高度是由引擎蓋后邊沿與人體眼點(diǎn)之間的連線決定的，如圖2所示。

圖2 儀表板上體前邊沿高度分析

儀表板后邊緣兩側(cè)與門內(nèi)飾相連，儀表板的寬度通常與車輛級別相關(guān)。越是級別高的車，儀表板就越寬。其高度是由側(cè)風(fēng)窗玻璃位置決定。后邊緣中間部分通常取決于造型和儀表板Z向尺寸鏈。在滿足Z向尺寸的前提下，儀表板后邊緣不能太高。否則對駕駛員，特別是對高個(gè)子駕駛員的前方視野有不良影響。儀表板后邊緣高度通過95%人體H點(diǎn)校核，如圖3所示。

圖3 儀表板后邊緣高度檢查

在副駕駛側(cè)儀表板上體下方安裝有安全氣囊，必須在前風(fēng)窗玻璃和儀表板中間為安全氣囊蓋留有足夠的距離。副駕駛安全氣囊是儀表板上體大面重要的決定因素。設(shè)計(jì)階段，必須要分析副駕駛安全氣囊蓋的打開空間，如圖4所示。

由以上分析可知，儀表板上體前邊沿A1、后邊沿A2及經(jīng)過副駕駛R點(diǎn)Y平面的上體表面曲線B5是儀表板上體大面重要的特征線，見后文。

圖4 安全氣囊蓋打開空間和尺寸鏈檢查

1.3 儀表板下體大面受限因素

儀表板下體首先需要保證駕駛員有足夠的腿部空間，特別是對于5%小個(gè)子女性駕駛員來講，當(dāng)座椅移到最上靠前的位置時(shí)，座椅和儀表板下體的距離就更小。因此設(shè)計(jì)時(shí)需要檢查儀表板下體到座椅最上靠前位置時(shí)的距離，如圖5所示。同時(shí)，也需要注意儀表板下體對前排乘客的上下車方便性也有重要影響，如圖6所示。

儀表板下體與手套箱也有較大的相關(guān)性。如果下體大面太靠車后，則影響手套箱的打開角度和手套箱的開口；如果太靠車前，會影響手套箱的容積，從而導(dǎo)致手套箱的裝載性能降低，如圖7所示。

圖5 儀表板下體和座椅距離檢查

駕駛側(cè)有剎車踏板、油門踏板和離合器踏板，因此，儀表板下邊沿離地毯需要有足夠的距離滿足腳部空間要求，并且下體后邊沿的前后位置也要合適。后邊沿太靠后，會影響小腿的運(yùn)動(dòng)空間；下邊沿太靠前，則影響儀表板內(nèi)部的空間，妨礙膝部氣囊、雜物盒、保險(xiǎn)絲盒等的布置。因此分析時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注儀表板下邊沿，如圖8所示。

部分車型中，儀表板下體靠近Y0側(cè)有大面連接中央通道，該處大面對駕駛員的腿部空間有重要影響，如圖9所示。

因此文中選擇儀表板下體下邊沿A5、A7，后邊沿A4、A6及下體側(cè)邊沿表面曲線B1、B4控制儀表板下體大面，并選擇B2、B3及C1、C2控制儀表板和中央通道連接的大面，如圖10所示。

圖8 腳部空間和下邊沿檢查

圖9 腿部空間檢查

圖10 導(dǎo)航屏幕手伸及性檢查

1.4 儀表板中部大面受限因素

在儀表板的中部裝有方向盤、轉(zhuǎn)向管柱開關(guān)、組合儀表、導(dǎo)航屏(或收音機(jī))、吹面出風(fēng)口、裝飾板等，這些部件對儀表板中部大面有重要的影響。

轉(zhuǎn)向管柱開關(guān)跟隨方向盤上下左右移動(dòng)。需要確保：方向管柱開關(guān)調(diào)節(jié)到最前方，在上下可以調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)，儀表板不能和方向管柱的撥桿有干涉；還需為方向管柱開關(guān)和點(diǎn)火鑰匙留有足夠的手部操作空間，如圖11和圖12所示。

圖11 方向管柱開關(guān)空間檢查

圖12 點(diǎn)火操作空間檢查

隨著時(shí)代發(fā)展，特別是自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展，前風(fēng)窗抬頭顯示系統(tǒng)有向中低端車型普及的趨勢。抬頭顯示系統(tǒng)裝在組合儀表前方，這就造成X方向的尺寸鏈緊張，必須分析風(fēng)管、抬頭顯示系統(tǒng)、組合儀表等有沒有足夠的空間[2]，如圖13所示。

圖13 組合儀表板前方空間檢查

儀表板中間部分裝有導(dǎo)航屏或收音機(jī)?，F(xiàn)在的趨勢是，中間屏幕的尺寸會越來越大。這對儀表板大面也愈發(fā)重要。中間屏幕的布置要從手伸及性、反光、可視性等方面進(jìn)行考慮。隨著屏幕尺寸變大，屏幕右上角的手伸及性會變差。由于大個(gè)子人體坐的位置相對靠后，屏幕手伸及性更加苛刻。屏幕手伸及性通常用95%人體進(jìn)行校核，如圖14所示。

圖14 導(dǎo)航屏幕手伸及性檢查

對于屏幕可視性而言，滿足小個(gè)子女性的要求比較困難。由于小個(gè)子女性的坐姿靠前，方向盤一般處于最前最上的位置。小個(gè)子女性在看屏幕的左下方時(shí)，其視野可能會被方向盤遮住。因此屏幕視野用5%女性人體進(jìn)行校核，如圖15所示。

圖15 導(dǎo)航屏幕視野檢查

反光問題也是屏幕布置時(shí)需要重點(diǎn)考慮的問題。特別屏幕點(diǎn)亮?xí)r，會在前擋風(fēng)玻璃上有一個(gè)很亮的鏡像，如果該鏡像的位置太低，會對駕駛員前方視野形成干擾。因此建議，要使該鏡像位于駕駛員前方向上15°視野之上，如圖16所示。這就要求導(dǎo)航屏幕不能太靠車前，和水平面的夾角也不能過小。導(dǎo)航屏幕的位置也就決定了儀表板中間大面的走向。

圖16 導(dǎo)航屏幕反光檢查

在副駕駛側(cè)，儀表板上體或者飾板連接導(dǎo)航屏幕和門內(nèi)飾，應(yīng)該分析其位置和走向?qū)Π踩珰饽矣袥]有影響，如圖4所示。

因此，選擇儀表板中間部分一水平面曲線A6控制儀表板

大面前后位置，在Y0平面上作一條曲線B4控制儀表板中間部分的大面特征和傾角，如圖10所示。

2 儀表板方案樣車數(shù)據(jù)快速建模

方案樣車是汽車前期開發(fā)階段重要的技術(shù)手段，可以為市場調(diào)研、方案決策、新裝備可行性等方面提供直觀的幫助。方案樣車數(shù)據(jù)對圓角、縫道等沒有嚴(yán)格的要求，但是各個(gè)模塊需要在準(zhǔn)確的位置，并且需要滿足法規(guī)、人機(jī)等方面的要求。同時(shí)，制作方案樣車數(shù)據(jù)時(shí)，需要快速響應(yīng)各方面的要求[3]。

儀表板方案樣車數(shù)據(jù)是汽車內(nèi)飾方案樣車最復(fù)雜和重要的部分。作者根據(jù)第1節(jié)的分析，模擬了某型汽車的儀表板，以此來展示儀表板方案樣車數(shù)據(jù)快速建模的方法。

首先，確定如圖10所示的儀表板重要控制線。部分控制線的兩端需要適當(dāng)延長，以保證生產(chǎn)大面能夠相互剪切。接著，利用掃略、多截面等方法生成儀表板控制大面，如圖17所示。

然后，可以通過剪切、合并、倒角等命令生產(chǎn)儀表板大面，如圖18所示。

最后，加上儀表板帽檐，定位各個(gè)模塊，加上儀表板飾板和出風(fēng)口，經(jīng)過剪切、圓角等命令，就可以生產(chǎn)儀表板方案樣車數(shù)據(jù)，如圖19所示。

圖17 儀表板控制大面 圖18 剪切后的儀表板大面 圖19 儀表板方案樣車數(shù)據(jù)

3 結(jié)論和展望

通過以上分析和實(shí)踐得出，在確定好儀表板的重要控制線后，可以快速地生產(chǎn)儀表板方案樣車數(shù)據(jù)。通過修改各個(gè)控制線的參數(shù)，可以快速響應(yīng)各個(gè)方面的要求和反饋，及時(shí)生產(chǎn)新的儀表板方案樣車數(shù)據(jù)。

在此工作基礎(chǔ)上，可以通過參數(shù)化設(shè)置、給飾板增加控制草圖和掃略曲線、定位數(shù)據(jù)參數(shù)控制等方法，使儀表板方案樣車數(shù)據(jù)的生成更加參數(shù)化和智能化。