對(duì)汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)中的約束條件的研究

何新源　劉璟　覃祖定

摘 要：近二十年，自主品牌汽車在造型方面迅猛發(fā)展，拉近了與國(guó)際一流汽車品牌的差距。從比亞迪、眾泰逆向仿制豐田、大眾造型，發(fā)展到魏派、領(lǐng)克擁有自己造型特色。本文研究對(duì)汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響的約束條件，服務(wù)于整車前期開(kāi)發(fā)與造型設(shè)計(jì)的協(xié)同開(kāi)發(fā)。

關(guān)鍵詞：汽車;前期開(kāi)發(fā);約束條件;造型設(shè)計(jì);內(nèi)飾造型

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(lái)、小鵬、威馬的造車新勢(shì)力。國(guó)內(nèi)汽車銷量保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，各大自主品牌卯足了勁，縮短開(kāi)發(fā)周期，不斷加快新車投放速度，搶占更大市場(chǎng)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(yǔ)音控制甚至自動(dòng)駕駛等賣點(diǎn)?？焖偻斗艔?qiáng)大產(chǎn)品力的新車，需要更精準(zhǔn)的市場(chǎng)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(shè)計(jì)過(guò)程中需要考慮駕駛員的視野、操作習(xí)慣、乘客舒適性、儲(chǔ)物空間、乘客安全性等要求。本文研究?jī)?nèi)飾造型設(shè)計(jì)中，總體布置、人機(jī)工程、功能要求、安全要求等前期約束條件。

2 汽車前期開(kāi)發(fā)與內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)

2.1 汽車前期開(kāi)發(fā)

汽車前期開(kāi)發(fā)是多個(gè)子計(jì)劃協(xié)同開(kāi)發(fā)的同步工程，同時(shí)進(jìn)行的包含造型外飾開(kāi)發(fā)、造型內(nèi)飾開(kāi)發(fā)、整車總布置開(kāi)發(fā)、動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等。除動(dòng)力系統(tǒng)開(kāi)發(fā)比較獨(dú)立以外，其余開(kāi)發(fā)主要圍繞造型開(kāi)發(fā)開(kāi)展。

2.2 內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)

在項(xiàng)目啟動(dòng)初期，內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)啟動(dòng)需市場(chǎng)部門(mén)對(duì)預(yù)研發(fā)車型展開(kāi)潛在客戶調(diào)研、鎖定市場(chǎng)定位、輸入潛在競(jìng)品車型，總布置輸入整車參數(shù)、人機(jī)工程要求、空間要求，財(cái)務(wù)部門(mén)輸入整車成本、產(chǎn)品規(guī)劃部門(mén)輸入項(xiàng)目主計(jì)劃等。內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)啟動(dòng)具體需輸入部分見(jiàn)圖1汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)啟動(dòng)輸入。

汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)包含儀表板及副儀表板設(shè)計(jì)、門(mén)內(nèi)飾板設(shè)計(jì)、座椅設(shè)計(jì)、立柱側(cè)圍門(mén)檻設(shè)計(jì)、中控電子系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等，詳見(jiàn)圖2汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)范圍。在前期造型設(shè)計(jì)中，主要集中于駕駛艙設(shè)計(jì)，包含儀表板及副儀表板、前門(mén)內(nèi)飾板、中控電子件設(shè)計(jì)、座椅設(shè)計(jì)等。

3 內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)約束條件

3.1 儀表板設(shè)計(jì)

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(pán)及轉(zhuǎn)向管柱、通風(fēng)加熱的空調(diào)控制系統(tǒng)與處風(fēng)口以及安全氣囊，詳見(jiàn)圖3儀表板構(gòu)成部分。

因儀表板上零件布置復(fù)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(hù)、組合儀表視野、各零件間空間布置等，儀表板設(shè)計(jì)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(pán)位置及操作包絡(luò)、膝部擋板限制、駕駛員輕松觸及區(qū)域等幾大項(xiàng)。

儀表板前端大面主要受外飾造型中的前擋風(fēng)玻璃約束，受Y0縱向斷面、駕駛員縱向斷面約束。組合儀表會(huì)實(shí)時(shí)顯示車輛時(shí)速、轉(zhuǎn)速、燃油剩余量、實(shí)時(shí)油耗、轉(zhuǎn)向燈及各類儀器故障信息等。一般組合儀表會(huì)布置在方向盤(pán)后方，駕駛員視野會(huì)被方向盤(pán)遮擋一部分，所以造型設(shè)計(jì)階段，組合儀表的UI信息需在視野范圍內(nèi)。方向盤(pán)及出風(fēng)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(shè)計(jì)需保證駕駛員操作踏板舒適性，在正面碰撞過(guò)程中提供一定緩沖條件，減少碰撞過(guò)程中乘客的膝部傷害。組合儀表視野限制級(jí)膝部擋板限制詳見(jiàn)圖4，儀表板約束條件詳見(jiàn)表1儀表板造型設(shè)計(jì)約束條件。

3.2 門(mén)內(nèi)飾板設(shè)計(jì)

門(mén)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(mén)內(nèi)飾板布置著內(nèi)開(kāi)手柄、休息扶手、關(guān)門(mén)拉手、揚(yáng)聲器、地圖袋及門(mén)窗玻璃控制開(kāi)關(guān)等零件。同時(shí)在側(cè)面碰撞過(guò)程中，門(mén)內(nèi)飾板需提供一定的緩沖，減少碰撞過(guò)程中乘客肋部的傷害。

門(mén)內(nèi)飾板設(shè)計(jì)分為外飾造型的門(mén)邊界約束、總布置約束、車門(mén)鈑金結(jié)構(gòu)約束三類。門(mén)邊界包含外飾造型分縫、窗臺(tái)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)挾取A角，門(mén)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(mén)鈑金結(jié)構(gòu)約束包含擬合玻璃面、揚(yáng)聲器布置、門(mén)窗升降電機(jī)布置等。具體約束條件詳見(jiàn)表2門(mén)內(nèi)飾板造型前期設(shè)計(jì)約束條件，見(jiàn)圖5。

3.3 座椅設(shè)計(jì)

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(dǎo)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(zhǎng)時(shí)間駕駛的疲勞。正面碰撞時(shí)，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?yàn)要求，保護(hù)乘客頸部免受傷害。側(cè)面碰撞時(shí)，座椅側(cè)面的安全氣囊彈出保護(hù)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(xiàng)。為了保證座椅坐墊發(fā)泡與乘客貼合，在CAS數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)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(guò)程中座椅需保護(hù)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(mén)狀態(tài)下，滿足全行程手柄操作空間，見(jiàn)表3，見(jiàn)圖6。

4 總結(jié)

本文對(duì)汽車內(nèi)飾造型前期設(shè)計(jì)的重要關(guān)注區(qū)域：儀表板、門(mén)內(nèi)飾板及座椅的約束條件進(jìn)行了研究。完整、準(zhǔn)確、及時(shí)的約束條件，對(duì)汽車內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)有很大幫助。本文對(duì)于汽車企業(yè)縮短整車開(kāi)發(fā)周期、及時(shí)向市場(chǎng)投放具有競(jìng)爭(zhēng)力的新產(chǎn)品具有一定的知道意義。

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