汽車手套箱的設(shè)計開發(fā)

楊勇 郝旭飛

摘? 要：本文從手套箱的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)形式、法規(guī)要求、手套箱設(shè)計相關(guān)的關(guān)鍵性參數(shù)等方面闡述了汽車手套箱的開發(fā)設(shè)計過程。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)形式;法規(guī)要求;設(shè)計開發(fā);關(guān)鍵參數(shù)

中圖分類號：U463.8? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：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.

汽車技術(shù)比較初期時，手套是必需品，比如方向盤又冷又重時就得戴上手套;車打不著時，用“搖把子”人工搖也要用手套等不一類舉。所以位于副駕駛的盒子就多被司機叫做“放手套那兒”，俗稱“手套箱”而沿用至今。隨著汽車工業(yè)及汽車技術(shù)的發(fā)展，在現(xiàn)代，手套箱一般定義為用于存放用戶手冊、檢車證件、隨車資料及其他物品，并起裝飾作用的箱體總成，屬于儀表板的一部分。也有人將其稱為雜物箱，儲物箱等。一款好的手套箱，不僅可以儲存大量物品、方便操作，還可以對儀表臺進行美化[1]。

1? ? 手套箱的種類

手套箱有多種結(jié)構(gòu)形式，分類復(fù)雜。從儲物結(jié)構(gòu)形式上可以分為翻斗式和固定式。從功能配置上可分為帶阻尼手套箱和無阻尼手套箱、植絨手套箱和非植絨手套箱。從鎖機構(gòu)方面也可分為鎖鉤式和鎖銷式;也可分為帶鑰匙開啟的手套箱和不帶鑰匙開啟的手套箱。如今市場上還出現(xiàn)很多帶制冷功能的手套箱，大部分都是將空調(diào)冷風(fēng)引入箱內(nèi)，實現(xiàn)一定的制冷效果。也有部分使用單獨的電控模塊實現(xiàn)制冷功能[2]-[3]。

手套箱門與箱斗連接工藝有：螺釘聯(lián)接、摩擦焊接、熱板焊等。本文僅列舉某車款手套箱進行構(gòu)成示意（如圖1）。

2? ?手套箱的法規(guī)

2.1? ?頭碰法規(guī)

一般情況下，手套箱都處于儀表板頭部碰撞區(qū)域內(nèi)，必須滿足車輛銷售地的頭部碰撞法規(guī)。各國法規(guī)對頭部碰撞要求有不同的描述，但大體可以分為兩大體系：美國FMVSS體系（Federal Motor Vehicle Safe Standard）和歐洲法規(guī)體系（包括聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會標(biāo)準(zhǔn)ECE、歐洲經(jīng)濟共同體EEC）[4]-[5]。

為滿足這些要求，設(shè)計上應(yīng)保證碰撞時產(chǎn)生的頭部撞擊不超過規(guī)定的能量積累指標(biāo)（GB 11552-2009乘用車內(nèi)部凸出物附錄C的規(guī)定加速度曲線上三毫秒寬度的波峰不能全部超過80g）。

需要注意：手套箱的法規(guī)適應(yīng)性校核應(yīng)使其處于關(guān)閉狀態(tài)。如果在手套箱內(nèi)部設(shè)有圓狀結(jié)構(gòu)（類似杯托）（如圖2），則同時需要其打開狀態(tài)的也滿足頭碰法規(guī)要求。手套箱在打開狀態(tài)的法規(guī)適用性比較難，很難滿足相應(yīng)的吸能性要求。因此建議盡量避免在手套箱內(nèi)設(shè)計類似的結(jié)構(gòu)。

2.2? ?膝碰法規(guī)

位于膝部碰撞區(qū)域的手套箱應(yīng)滿足膝部碰撞保護的要求，以保證在碰撞時對大腿產(chǎn)生的沖擊力滿足法規(guī)要求。目前中國的安全碰撞法規(guī)GB11551對膝部力的要求為小于10KN，中國新車評價規(guī)程C-NCAP對膝部受力要求為：儀表板變形60mm時，腿型受力不超過3800N時即得滿分。

特別需要指出的是：①中國目前尚沒有不系安全帶的法規(guī);②膝碰區(qū)不存在如頭碰區(qū)一樣的豁免區(qū)域，任何處于儀表板上下分界線以下且能被膝部模型接觸的任何構(gòu)件都必須滿足膝碰區(qū)的凸出物要求。

2.3? ?阻燃性

GB 8410汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性，要求滿足燃燒速度小于100mm/min。

2.4? ?其他標(biāo)準(zhǔn)

QC T 15汽車塑料制品通用試驗方法;

QC T 17汽車零部件耐候性試驗一般規(guī)則;

QC T 236汽車內(nèi)飾材料性能的試驗方法;

QC T 29017汽車用模制塑料零件未注公差尺寸的極限偏差。

3? ? 手套箱的設(shè)計開發(fā)

3.1? ?開發(fā)流程

按照整車開發(fā)流程，手套箱開發(fā)過程大體可分為圖3所示的幾個階段：

3.2? ?關(guān)鍵性設(shè)計參數(shù)

手套箱的設(shè)計除了滿足法規(guī)的要求外，作為儀表板系統(tǒng)的主要功能件，設(shè)計時關(guān)鍵性參數(shù)包括[6]：

a、如圖4所示，手套箱容積按照不同車型目標(biāo)承載物要求進行設(shè)計，箱體的寬度要求達到手套箱外板寬度的75%以上（Y方向）;[2]

b、手套箱旋轉(zhuǎn)鉸鏈盡可能與Y軸平行;

c、手套箱開啟手柄的旋轉(zhuǎn)軸線要求與鉸鏈軸線平行;

d、手套箱鎖的中心線要求與鉸鏈軸線的角度越小越好，做大不超過3°（針對兩側(cè)鎖止的手套箱）;

e、如圖3所示，手套箱外表面與假人腿部間隙不小于100mm。手套箱打開后與成員的腿部安全距離≥15mm;

f、如圖5所示，如果手套箱下邊緣沒有儀表板本體，其下邊緣與地毯間隙推薦大于300mm，不得小于280mm（腳部空間要求）;

h、手套箱外表面比儀表板表面略低（推薦2mm）;

i、手套箱與IP匹配邊看穿問題手套箱與IP上邊緣不能有“看穿”問題（如圖6），則要求手套箱與儀表板的間隙應(yīng)當(dāng)保證95%假人的眼橢圓視線無法看到手套箱外板的模具分型線;同時，手套箱配有手套箱燈時，如燈的類型為一只亮著的，也不允許光的“外泄”;[2]

j、手套箱內(nèi)部應(yīng)預(yù)留一定的潰縮空間，利于變形吸能或增加吸能材料;

k、手套箱沒有鎖止時，要求能自動打開或部分打開（打開部分至少能放入一只手指，可以舒適地將手套箱打開）;

l、手套箱完全開啟時，開口尺寸推薦大于120mm，最小不得小于100mm（如圖7所示）;

m、手套箱的儲物性要求手套箱、儲物盒，無論在開啟或關(guān)閉狀態(tài)下，物體不能從中掉出;

n、開/關(guān)門聲音應(yīng)該讓用戶能聽見，但如果聲音太大或者聲音聽起來不舒服，則會給用戶造成車的質(zhì)量和做工不好的印象;

o、手套箱鎖止機構(gòu)的運動應(yīng)該安靜，手感平滑;

p、手套箱應(yīng)盡量設(shè)計成一個分總成，可以在供應(yīng)商處完成安裝。在總裝線或者儀表板分裝線上，只需安裝手套箱總成;

q、大部分手套箱相對于儀表板本體是剛性的。它們的門是剛性模式，不是彈性模式。彈性模式較適于解決耐久性和噪聲問題，尤其是在低頻范圍。而剛性模式容易引起箱門和儀表板本體之間的過大的相對運動。為了獲得較好的S&R性能，手套箱總成的一階自然頻率應(yīng)該不低于43Hz。相比較而言，對儀表板系統(tǒng)的要求是不低于34Hz;

r、手套箱門摳手的手操作空間要求≥50mm（Y）×21mm（X）×21mm（Z），如圖8所示：

s、手套箱應(yīng)該能滿足從 5 %女性到95%男性假人的手操作控制各功能件和自行維護部件;手套箱門緩沖墊必須保證有足夠的緩沖力來避免產(chǎn)生異響;

t、阻尼要求，20℃時門從關(guān)閉到完全打開的時間是2.0+/-0.5秒。因此需根據(jù)不同的箱門及成本的要求選擇合適的阻尼。在設(shè)計時可采用利用不同形式阻尼：摩擦阻尼、彈簧阻尼、空氣阻尼器或硅油樹脂阻尼器等（如圖9）;

u、設(shè)計手套箱時，應(yīng)當(dāng)考慮更換空調(diào)濾紙的方便性。

4? ? 結(jié)論

本文闡述了汽車手套箱的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)形式、應(yīng)滿足的相關(guān)法規(guī)、手套箱設(shè)計相關(guān)的推薦尺寸及關(guān)鍵性參數(shù)。具體車型設(shè)計時，情況不盡相同，需要根據(jù)項目的具體情況來設(shè)計，通過裝配/拆卸分析、運動分析、快速樣件驗證、后期試驗驗證等手段，才能較好地設(shè)計出既美觀又實用的手套箱。

參考文獻：

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[6]林宇. 轎車儀表板及骨架的優(yōu)化設(shè)計與試驗驗證[D].吉林大學(xué)，2013.