仪表板大面受限因素分析和方案样车数据快速建模方法

徐峰, 吴海波, 李炭

(上汽大众汽车有限公司，上海 201805)

0 引言

汽车仪表板是汽车内饰中最重要的总成。仪表板方案直接关系到汽车内饰开发的成功与否。汽车前期开发阶段，制作方案样车数据是最重要的分析方法。它能为市场调研、造型方向、新装备可行性分析等提供直观的帮助。在汽车市场竞争日趋激烈、新装备层出不穷的市场环境中，这显得尤为重要。汽车仪表板大面受到多方面因素的影响[1]，包括：人机、安全、结构、装配等。这就决定了汽车仪表板大面是有规律可循的。本文作者分析了乘用车仪表板大面的特征和受限制的因素，整理了仪表板大面重要控制线，并由此得出一种高效、快速的仪表板方案数据建模方法。

1 仪表板大面受限因素分析

1.1 仪表板大面整体介绍

汽车仪表板具有多种功能。在仪表板的下方一般装有空调主机、车身控制模块、主线束、油门和刹车踏板等。从可见区域来看，仪表板可以分为仪表板上体、仪表板下体以及仪表板中部(仪表板、导航或收音机、饰板)3个区域。 如图1所示：仪表板前方和前风窗玻璃相连，并呼应引擎盖后边沿；左右两侧与A柱和门内饰相接，常与中央通道连成一个整体；仪表板下体则与前排乘客的腿部空间、手套箱容积、碰撞时的膝部保护等息息相关。由此可见，汽车仪表板总成具有重要的功能和造型方面的要求。

图1 仪表板组成

1.2 仪表板上体大面受限因素

仪表板上体前边沿与前风窗玻璃相接，其走向是由前风窗玻璃决定的。仪表板前边沿还需要呼应引擎盖的后边沿。仪表板前边沿的高度是由引擎盖后边沿与人体眼点之间的连线决定的，如图2所示。

图2 仪表板上体前边沿高度分析

仪表板后边缘两侧与门内饰相连，仪表板的宽度通常与车辆级别相关。越是级别高的车，仪表板就越宽。其高度是由侧风窗玻璃位置决定。后边缘中间部分通常取决于造型和仪表板Z向尺寸链。在满足Z向尺寸的前提下，仪表板后边缘不能太高。否则对驾驶员，特别是对高个子驾驶员的前方视野有不良影响。仪表板后边缘高度通过95%人体H点校核，如图3所示。

图3 仪表板后边缘高度检查

在副驾驶侧仪表板上体下方安装有安全气囊，必须在前风窗玻璃和仪表板中间为安全气囊盖留有足够的距离。副驾驶安全气囊是仪表板上体大面重要的决定因素。设计阶段，必须要分析副驾驶安全气囊盖的打开空间，如图4所示。

由以上分析可知，仪表板上体前边沿A1、后边沿A2及经过副驾驶R点Y平面的上体表面曲线B5是仪表板上体大面重要的特征线，见后文。

图4 安全气囊盖打开空间和尺寸链检查

1.3 仪表板下体大面受限因素

仪表板下体首先需要保证驾驶员有足够的腿部空间，特别是对于5%小个子女性驾驶员来讲，当座椅移到最上靠前的位置时，座椅和仪表板下体的距离就更小。因此设计时需要检查仪表板下体到座椅最上靠前位置时的距离，如图5所示。同时，也需要注意仪表板下体对前排乘客的上下车方便性也有重要影响，如图6所示。

仪表板下体与手套箱也有较大的相关性。如果下体大面太靠车后，则影响手套箱的打开角度和手套箱的开口；如果太靠车前，会影响手套箱的容积，从而导致手套箱的装载性能降低，如图7所示。

图5 仪表板下体和座椅距离检查

驾驶侧有刹车踏板、油门踏板和离合器踏板，因此，仪表板下边沿离地毯需要有足够的距离满足脚部空间要求，并且下体后边沿的前后位置也要合适。后边沿太靠后，会影响小腿的运动空间；下边沿太靠前，则影响仪表板内部的空间，妨碍膝部气囊、杂物盒、保险丝盒等的布置。因此分析时，需重点关注仪表板下边沿，如图8所示。

部分车型中，仪表板下体靠近Y0侧有大面连接中央通道，该处大面对驾驶员的腿部空间有重要影响，如图9所示。

因此文中选择仪表板下体下边沿A5、A7，后边沿A4、A6及下体侧边沿表面曲线B1、B4控制仪表板下体大面，并选择B2、B3及C1、C2控制仪表板和中央通道连接的大面，如图10所示。

图8 脚部空间和下边沿检查

图9 腿部空间检查

图10 导航屏幕手伸及性检查

1.4 仪表板中部大面受限因素

在仪表板的中部装有方向盘、转向管柱开关、组合仪表、导航屏(或收音机)、吹面出风口、装饰板等，这些部件对仪表板中部大面有重要的影响。

转向管柱开关跟随方向盘上下左右移动。需要确保：方向管柱开关调节到最前方，在上下可以调节的范围内，仪表板不能和方向管柱的拨杆有干涉；还需为方向管柱开关和点火钥匙留有足够的手部操作空间，如图11和图12所示。

图11 方向管柱开关空间检查

图12 点火操作空间检查

随着时代发展，特别是自动驾驶技术的发展，前风窗抬头显示系统有向中低端车型普及的趋势。抬头显示系统装在组合仪表前方，这就造成X方向的尺寸链紧张，必须分析风管、抬头显示系统、组合仪表等有没有足够的空间[2]，如图13所示。

图13 组合仪表板前方空间检查

仪表板中间部分装有导航屏或收音机。现在的趋势是，中间屏幕的尺寸会越来越大。这对仪表板大面也愈发重要。中间屏幕的布置要从手伸及性、反光、可视性等方面进行考虑。随着屏幕尺寸变大，屏幕右上角的手伸及性会变差。由于大个子人体坐的位置相对靠后，屏幕手伸及性更加苛刻。屏幕手伸及性通常用95%人体进行校核，如图14所示。

图14 导航屏幕手伸及性检查

对于屏幕可视性而言，满足小个子女性的要求比较困难。由于小个子女性的坐姿靠前，方向盘一般处于最前最上的位置。小个子女性在看屏幕的左下方时，其视野可能会被方向盘遮住。因此屏幕视野用5%女性人体进行校核，如图15所示。

图15 导航屏幕视野检查

反光问题也是屏幕布置时需要重点考虑的问题。特别屏幕点亮时，会在前挡风玻璃上有一个很亮的镜像，如果该镜像的位置太低，会对驾驶员前方视野形成干扰。因此建议，要使该镜像位于驾驶员前方向上15°视野之上，如图16所示。这就要求导航屏幕不能太靠车前，和水平面的夹角也不能过小。导航屏幕的位置也就决定了仪表板中间大面的走向。

图16 导航屏幕反光检查

在副驾驶侧，仪表板上体或者饰板连接导航屏幕和门内饰，应该分析其位置和走向对安全气囊有没有影响，如图4所示。

因此，选择仪表板中间部分一水平面曲线A6控制仪表板

大面前后位置，在Y0平面上作一条曲线B4控制仪表板中间部分的大面特征和倾角，如图10所示。

2 仪表板方案样车数据快速建模

方案样车是汽车前期开发阶段重要的技术手段，可以为市场调研、方案决策、新装备可行性等方面提供直观的帮助。方案样车数据对圆角、缝道等没有严格的要求，但是各个模块需要在准确的位置，并且需要满足法规、人机等方面的要求。同时，制作方案样车数据时，需要快速响应各方面的要求[3]。

仪表板方案样车数据是汽车内饰方案样车最复杂和重要的部分。作者根据第1节的分析，模拟了某型汽车的仪表板，以此来展示仪表板方案样车数据快速建模的方法。

首先，确定如图10所示的仪表板重要控制线。部分控制线的两端需要适当延长，以保证生产大面能够相互剪切。接着，利用扫略、多截面等方法生成仪表板控制大面，如图17所示。

然后，可以通过剪切、合并、倒角等命令生产仪表板大面，如图18所示。

最后，加上仪表板帽檐，定位各个模块，加上仪表板饰板和出风口，经过剪切、圆角等命令，就可以生产仪表板方案样车数据，如图19所示。

图17 仪表板控制大面 图18 剪切后的仪表板大面 图19 仪表板方案样车数据

3 结论和展望

通过以上分析和实践得出，在确定好仪表板的重要控制线后，可以快速地生产仪表板方案样车数据。通过修改各个控制线的参数，可以快速响应各个方面的要求和反馈，及时生产新的仪表板方案样车数据。

在此工作基础上，可以通过参数化设置、给饰板增加控制草图和扫略曲线、定位数据参数控制等方法，使仪表板方案样车数据的生成更加参数化和智能化。