客車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

周維毅（廈門(mén)金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門(mén)361023）

客車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

周維毅
（廈門(mén)金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司，福建廈門(mén)361023）

客車儀表臺(tái)集成了車輛的一些操作件和運(yùn)行工況中的主要信息，對(duì)客車行駛安全、駕駛舒適性和整車品質(zhì)都起著重要的作用。本文從客車儀表臺(tái)的分類出發(fā)，闡述客車儀表臺(tái)的開(kāi)發(fā)流程以及工程設(shè)計(jì)方法，為相關(guān)人員提供參考。

客車儀表臺(tái)；開(kāi)發(fā)流程；工程設(shè)計(jì)

客車儀表臺(tái)作為整車的操控中心，是一個(gè)集安全性、功能性、舒適性、裝飾性于一體的重要內(nèi)飾件。在一定程度上，其結(jié)構(gòu)、風(fēng)格、品質(zhì)的好壞決定了客車內(nèi)飾的設(shè)計(jì)水平和客車檔次［1-2］。成功的儀表臺(tái)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，既可以節(jié)省開(kāi)發(fā)周期與成本，又可以迅速抓住用戶的眼球，增強(qiáng)車輛的辨識(shí)度，并能最大限度地給客車生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值［3］?？蛙囎鳛槠嚨募?xì)分市場(chǎng)，針對(duì)客車內(nèi)飾中儀表臺(tái)的具體研究還不夠深入，目前對(duì)客車儀表臺(tái)的研究主要集中在具體設(shè)計(jì)階段。本文結(jié)合實(shí)際開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，從客車儀表臺(tái)的分類出發(fā)，闡述客車儀表臺(tái)的開(kāi)發(fā)流程以及工程設(shè)計(jì)方法，為客車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)提供參考。

1　客車儀表臺(tái)的分類

從功能用途上，客車儀表臺(tái)可分為主儀表臺(tái)和副儀表臺(tái)。主儀表臺(tái)不但決定了儀表臺(tái)的造型風(fēng)格和檔次，而且還承載了儀表臺(tái)絕大部分功能需求，是儀表臺(tái)設(shè)計(jì)的核心；副儀表臺(tái)是對(duì)主儀表臺(tái)造型風(fēng)格和功能的補(bǔ)充，一般布置在駕駛員座椅側(cè)面，用來(lái)裝飾管路線束以及布置一些電氣元件的控制面板和翹板開(kāi)關(guān)。圖1為某款比較經(jīng)典的儀表臺(tái)裝車效果。

從成型工藝與材料上，客車儀表臺(tái)主要分為注塑儀表臺(tái)、發(fā)泡儀表臺(tái)、玻璃鋼儀表臺(tái)三類，其主要特點(diǎn)簡(jiǎn)介如下：

1）注塑儀表臺(tái)所采用的原材料主要有PC/ABS、PP、SMA、PPO（PPE）等，其主要原理是將塑料粒子在注塑機(jī)中通過(guò)螺桿剪切和料桶加熱熔融后注入到模具中冷卻成型而成［4］。該類型儀表臺(tái)主要應(yīng)用于產(chǎn)量大，且車身尺寸比較穩(wěn)定的中小型客車上，其優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)品表面質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高；其缺點(diǎn)是模具費(fèi)用高［5］。

2）發(fā)泡成型儀表臺(tái)主要由覆皮層、發(fā)泡層和骨架層［5］三層結(jié)構(gòu)復(fù)合而成。覆皮層采用聚氯乙烯（PVC）膜，通過(guò)模具真空吸塑成型，作為儀表臺(tái)表層使用；骨架層采用玻璃鋼纖維，由玻璃鋼模具制作成型，作為儀表臺(tái)內(nèi)層使用；中間發(fā)泡層主要為聚氨酯泡沫塑料（PU），由聚醚和異氰酸酯混合后注入兩者之間發(fā)泡成型而成。根據(jù)發(fā)泡層硬度的不同，發(fā)泡成型儀表臺(tái)又分為軟質(zhì)發(fā)泡成型儀表臺(tái)和硬質(zhì)發(fā)泡成型儀表臺(tái)兩類。發(fā)泡成型儀表臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)是，開(kāi)發(fā)成本適中、表面質(zhì)感好、性能穩(wěn)定、重量輕已廣泛應(yīng)用于各種用途的大中型客車；其缺點(diǎn)是受表層聚氯乙烯（PVC）膜材料延伸率的限制，儀表臺(tái)表面造型不能設(shè)計(jì)得太復(fù)雜。

3）玻璃鋼噴漆儀表臺(tái)主要通過(guò)玻璃鋼表面的膠衣層獲取較為平整光順的曲面，再通過(guò)不同的油漆噴涂工藝獲取不同質(zhì)感的外觀效果。此類儀表臺(tái)主要應(yīng)用于批量小、狀態(tài)復(fù)雜的特種客車或?qū)Ｓ每蛙嚿?，其?yōu)點(diǎn)是成本低、開(kāi)發(fā)周期短；其缺點(diǎn)是受噴涂工藝的影響，表面質(zhì)感差，表面油漆層使用壽命短，易脫落。

2　客車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)

2.1設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程

以客車行業(yè)最具代表性的發(fā)泡儀表臺(tái)為例，簡(jiǎn)要介紹儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程，具體分為以下八個(gè)階段：

1）設(shè)計(jì)輸入階段。主要工作是從整車的定位出發(fā)，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)需求、競(jìng)品分析、流行趨勢(shì)等信息資料的搜集與處理，形成可執(zhí)行的儀表臺(tái)開(kāi)發(fā)研究報(bào)告，作為信息輸入到公司決策層和設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)部門(mén)［6］。

2）概念設(shè)計(jì)階段。包含三個(gè)主要工作過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程是二維概念草圖設(shè)計(jì)階段，主要利用設(shè)計(jì)人員的專業(yè)技能，把開(kāi)發(fā)研究報(bào)告中相對(duì)抽象的文字描述，轉(zhuǎn)化成可視化的二維概念草圖；第二個(gè)過(guò)程是通過(guò)決策層對(duì)二維概念草圖的評(píng)審，篩選出幾款符合車型定位與市場(chǎng)需求的草圖進(jìn)行細(xì)化、渲染，轉(zhuǎn)化成較為直觀的二維效果圖［6］；第三個(gè)過(guò)程是從駕駛員視野、空間布置、工藝路線、車輛配置等角度出發(fā)，通過(guò)工程設(shè)計(jì)人員的評(píng)審，確定出最終可執(zhí)行、可實(shí)現(xiàn)的儀表臺(tái)造型方案，并轉(zhuǎn)換成三維效果圖，用以校核儀表臺(tái)各空間尺寸及相關(guān)接口尺寸。

3）模型制作階段。從開(kāi)發(fā)周期、開(kāi)發(fā)費(fèi)用及最終的開(kāi)發(fā)效果上來(lái)講，客車儀表臺(tái)的開(kāi)發(fā)是一個(gè)逆向開(kāi)發(fā)的過(guò)程，需要先提供儀表臺(tái)的各接口尺寸和安裝邊界條件，通過(guò)這些去控制儀表臺(tái)的外形尺寸和接口尺寸。這個(gè)階段包含兩個(gè)主要工作過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程是要提供儀表臺(tái)開(kāi)模用的骨架胎具和影響儀表臺(tái)安裝的零部件，主要包含駕駛區(qū)的木地板及地板革、轉(zhuǎn)向盤(pán)、轉(zhuǎn)向管柱及管柱安裝支架、組合開(kāi)關(guān)、駕駛椅等；第二個(gè)過(guò)程是儀表臺(tái)胎具模型制作階段。對(duì)于客車儀表臺(tái)胎具模型開(kāi)發(fā)來(lái)講，目前常用的模型材料有木材、泡沫塑料和石膏。從可雕塑性的角度來(lái)講，泡沫塑料和石膏已逐漸代替木材，成為儀表臺(tái)胎具模型的主要材料。儀表臺(tái)胎具模型制作初期，一般需要模具技師根據(jù)儀表臺(tái)造型先進(jìn)行粗刻。胎具模型粗刻到位至儀表臺(tái)胎具模型凍結(jié)前的這個(gè)階段，需要設(shè)計(jì)師與模具技師之間進(jìn)行充分溝通。一般情況下會(huì)經(jīng)過(guò)多次的溝通與修改，最終在符合儀表臺(tái)的造型與滿足實(shí)際使用功能的基礎(chǔ)上才能定型并凍結(jié)。

4）玻璃鋼模具制作階段。主要工作是從定型的儀表臺(tái)模型上來(lái)翻制玻璃鋼模具，這個(gè)過(guò)程中要注意保證玻璃鋼模具的強(qiáng)度和剛度，盡量防止因玻璃鋼模具發(fā)生變形導(dǎo)致翻模數(shù)據(jù)失真的情況發(fā)生。

5）小批量樣件制作階段。主要工作是驗(yàn)證儀表臺(tái)的安裝尺寸及其安裝效果，通過(guò)對(duì)樣件及裝車效果的評(píng)審、修改、再評(píng)審、再修改以獲取各方面都滿意的儀表臺(tái)效果［5］。

6）量產(chǎn)模具制作階段。主要工作是根據(jù)已確定好的儀表臺(tái)造型、邊界尺寸及發(fā)泡成型工藝進(jìn)行儀表臺(tái)量產(chǎn)模具的制作。

7）儀表臺(tái)成品制作階段。在儀表臺(tái)成品制作前期，需要設(shè)計(jì)工程師、品質(zhì)工程師對(duì)新的儀表臺(tái)產(chǎn)品及模具進(jìn)行首樣確認(rèn)。通過(guò)確認(rèn)后，方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。

8）逆向求圖樣階段。主要工作是采用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x等三維取點(diǎn)設(shè)備，通過(guò)對(duì)實(shí)物的掃描，逆向求得儀表臺(tái)三維模型的過(guò)程。獲取三維模型的主要目的是為后續(xù)批量生產(chǎn)及訂單設(shè)計(jì)的過(guò)程提供設(shè)計(jì)校核的依據(jù)。經(jīng)過(guò)初步處理的儀表臺(tái)三維點(diǎn)云圖，如圖2所示。

2.2工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.2.1使用要求

儀表臺(tái)系統(tǒng)應(yīng)滿足的主要使用要求如下：

1）儀表臺(tái)臺(tái)體及其支架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承受儀表、開(kāi)關(guān)、線路、管路的負(fù)荷，能抵抗一定程度的沖擊［4］，且能保證車輛在行駛過(guò)程中不產(chǎn)生異響及不會(huì)由于振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲。

2）儀表罩要有足夠的深度，以遮住射向儀表等可視電氣部件的光線，避免給駕駛員帶來(lái)眩目的感覺(jué)。

3）符合人機(jī)工程學(xué)的要求，能降低疲勞，提高駕駛員的操作舒適性。

4）有良好的耐候性和尺寸穩(wěn)定性，在長(zhǎng)時(shí)間的陽(yáng)光輻射下應(yīng)能不變形、不失效、不影響裝配在儀表臺(tái)上各部件的正常使用［4］。

5）儀表臺(tái)臺(tái)體應(yīng)開(kāi)設(shè)便于拆裝的檢修蓋板，以實(shí)現(xiàn)其內(nèi)部零部件的檢修與維護(hù)。

6）能滿足設(shè)計(jì)者或者使用者的審美裝飾性要求，并且表面反光度要低［5］。

2.2.2功能設(shè)計(jì)

根據(jù)通用化及接口標(biāo)準(zhǔn)化的要求，在充分考慮車型定位、車輛配置及儀表臺(tái)造型的前提下，應(yīng)盡可能減少儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)種類，最大限度地實(shí)現(xiàn)儀表臺(tái)的通用化，而這也是儀表臺(tái)開(kāi)發(fā)成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诖耍粋€(gè)成功的儀表臺(tái)開(kāi)發(fā)需要做好以下幾個(gè)功能需求方面的設(shè)計(jì)：

1）電氣元件布置空間。考慮不同配置狀態(tài)下，儀表、控制面板、翹板開(kāi)關(guān)、多媒體收放系統(tǒng)、倒車監(jiān)視系統(tǒng)等部件的布置空間。

2）儀表臺(tái)出風(fēng)口?？紤]南北方不同氣候狀態(tài)下出風(fēng)口形狀及布置的差異，以保證前擋風(fēng)玻璃的除霜效果。

3）儀表臺(tái)引風(fēng)腔?？紤]前圍護(hù)面的結(jié)構(gòu)形式及不同型號(hào)規(guī)格除霜器的適配性，以保證儀表臺(tái)內(nèi)部的安裝空間。

4）儀表臺(tái)檢修性能?？紤]儀表臺(tái)內(nèi)管路線束、電器元件、除霜器、刮水器等部件的維修便利性，在儀表臺(tái)臺(tái)體的合適部位開(kāi)設(shè)便于拆卸的檢修蓋板。

5）接口通用化與安裝工藝?？紤]儀表臺(tái)與前圍骨架、駕駛區(qū)骨架、前擋風(fēng)玻璃、投幣機(jī)、駕駛員圍欄門(mén)等周邊系統(tǒng)及部件之間的接口通用化與安裝工藝的可行性。

2.2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)車輛狀態(tài)及儀表臺(tái)效果圖，結(jié)合儀表臺(tái)的成型工藝，需對(duì)儀表臺(tái)進(jìn)行合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要關(guān)鍵點(diǎn)如下：

1）對(duì)于后置發(fā)動(dòng)機(jī)車型，受開(kāi)發(fā)成本及成型工藝的限制，主儀表臺(tái)應(yīng)設(shè)計(jì)為分體結(jié)構(gòu)，主要包含儀表臺(tái)上臺(tái)體和儀表臺(tái)下掛兩部分。而副儀表臺(tái)因尺寸小且造型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，一般設(shè)計(jì)為整體式。特殊情況下，如車輛配有駕駛員門(mén)，考慮駕駛員上下車的通過(guò)性，可取消設(shè)計(jì)副儀表臺(tái)。

2）對(duì)于前置發(fā)動(dòng)機(jī)車型，主儀表臺(tái)設(shè)計(jì)應(yīng)與發(fā)動(dòng)機(jī)罩一起考慮設(shè)計(jì)方案，結(jié)構(gòu)上既要考慮滿足儀表臺(tái)的造型及功能，又應(yīng)滿足發(fā)動(dòng)機(jī)罩的造型及功能，此類前置發(fā)動(dòng)機(jī)車型一般不需設(shè)計(jì)專門(mén)的副儀表臺(tái)。

3）對(duì)于類似考斯特的車型，可參照乘用車儀表臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，在駕駛員側(cè)設(shè)計(jì)中控臺(tái)，將中控與儀表臺(tái)上臺(tái)體進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，以體現(xiàn)更強(qiáng)的整體感和整車內(nèi)飾的檔次。

2.2.4人機(jī)工程設(shè)計(jì)

根據(jù)離合器踏板、制動(dòng)踏板、加速踏板及駕駛員座椅的布置位置確定駕駛員眼點(diǎn)位置后，需要根據(jù)相關(guān)法規(guī)的要求對(duì)儀表臺(tái)進(jìn)行人機(jī)工程項(xiàng)目的校核，主要涉及以下幾個(gè)方面：

1）駕駛員操作空間。根據(jù)離合器踏板、制動(dòng)踏板、加速踏板的安裝位置及動(dòng)行程，對(duì)儀表臺(tái)預(yù)留的操作空間進(jìn)行校核。從滿足腳掌的操作空間講，離合器踏板、制動(dòng)踏板、加速踏板至兩側(cè)最近障礙物的距離應(yīng)≥80mm［7］。對(duì)于手動(dòng)變速器，還需校核換擋器在各個(gè)擋位下其前后左右操作空間是否預(yù)留充分。

2）駕駛員視野。根據(jù)儀表臺(tái)主斷面的形狀、儀表臺(tái)高度、儀表及轉(zhuǎn)向盤(pán)的的布置位置，對(duì)駕駛員前方視野及儀表視野進(jìn)行校核。一般情況下，在可視區(qū)中心附近應(yīng)布置最常用、最主要的儀表，在最重要的儀表周圍布置一般性儀表。

3）駕駛員手伸及性。根據(jù)儀表臺(tái)預(yù)留的翹板開(kāi)關(guān)、控制面板等部件的安裝位置，對(duì)駕駛員手伸及性進(jìn)行校核。從滿足操作舒適性的角度講，常用的操縱按鈕及控制面板應(yīng)布置在駕駛員手伸及界面描述的界限范圍內(nèi)。

4）儀表罩的防眩目。根據(jù)儀表臺(tái)儀表、前擋風(fēng)玻璃及駕駛窗玻璃的布置情況，對(duì)儀表罩的防眩目功能進(jìn)行校核。采用逆向校核原理，如果從眼點(diǎn)出發(fā)入射到儀表待檢測(cè)點(diǎn)上發(fā)射回來(lái)的光線都不經(jīng)過(guò)前風(fēng)窗玻璃和側(cè)窗玻璃，則表明不會(huì)存在較強(qiáng)烈的光線經(jīng)儀表發(fā)射到人眼中。圖3為某款儀表臺(tái)人機(jī)工程校核圖。

3　結(jié)束語(yǔ)

作為客車內(nèi)飾設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中最為重要的一環(huán)，客車儀表臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)將直接影響到車輛的車型定位、車輛檔次以及駕駛員的駕駛安全性和操作舒適性。文中提出的客車儀表臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程及工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，較為全面地解決了儀表臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)中存在的問(wèn)題。企業(yè)選擇適合自己的開(kāi)發(fā)流程與設(shè)計(jì)分析手段已成為各客車生產(chǎn)企業(yè)首先要解決和落實(shí)的問(wèn)題［8］。從客車儀表臺(tái)的發(fā)展趨勢(shì)看，以人為本、專業(yè)化、人性化的設(shè)計(jì)理念將成為未來(lái)儀表臺(tái)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的基本特征和要求。

［1］李廣玉，王權(quán)，王靜靜.客車內(nèi)飾現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)［J］.客車技術(shù)與研究，2007，29（4）：5-8.

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修改稿日期：2015-06-18

Design and Developmentof Bus/Coach Dashboard

ZhouWeiyi
（Xiamen King LongUnited Automotive Industry Co.，Ltd，Xiamen 361023，China）

Bus/coach dashboard integrates someoperation partsandmain running informations，itplaysan important role in driving safety，comfortand quality of the vehicle.From the classification of bus/coach dashboards，this article describes the bus dashboard developmentprocess and engineering designmethods in order to provide references for relevant technicians.

bus/coach dashboard；developmentprocess；engineeringdesign

U463.7

B

1006-3331（2015）04-0037-04

周維毅（1981-），男，工程師；車身專業(yè)經(jīng)理；主要研究方向：客車車身設(shè)計(jì)、總布置設(shè)計(jì)。