汽車儀表板A line布置設計分析

李 彤

（上海泛亞汽車技術中心有限公司，上海 201208）

前言

汽車儀表板簡稱 IP(Instrument panel)，是汽車內飾的重要組成部分，也是車內最引人注目的部分。儀表板處于正副駕駛員前方這一特殊位置，在整個艙室內占用了很大空間和視野，所以設計好該產品對于提高整車內飾質量有直接作用。儀表板的外觀設計體現了轎車的個性，儀表板的外觀質量和風格決定了客戶對整車內飾的評價，而儀表板前端延伸板的最高點A line，承載著聯系前風擋玻璃、黑邊黑點、外飾C line/Hood設計的紐帶作用，因此汽車儀表板前延伸板最高點A line的設計尤為重要。

1 A line布置考慮因素

汽車儀表板最前端最高位置，即為汽車儀表板A line（如圖1所示）。A line設計在與前擋風玻璃內表面距離5mm的平面上，A line的布置需要考慮的因素有很多：前下視野、駕駛艙內 IP和玻璃之間的泡棉不可見且黑邊黑點寬度不能太寬、從車外看不到A line、與C line/黑邊黑點趨勢協調一致、VIN碼、upper plenum以及雨刮電機load空間等等。

圖1 汽車內飾儀表板A line

（1）汽車在運行中，駕駛員必須不斷從前擋風玻璃觀察車外情況，通過前下視野可以觀察汽車前方的交通情況、交通信號和路面狀況，前下視野是指駕駛員在駕駛位置時不依賴后視鏡而直接透過前風擋玻璃所能清晰地看到道路的范圍大小。IP A line必須滿足概念配置(Concept & Configuration，以下簡稱CC)定義的Y0處和駕駛員H點處的前下視野要求。

（2）內飾：A line設計在與前擋風玻璃內表面距離5mm的平面上，在IP前端A line以下延伸板與前擋風玻璃之間一般設計有泡棉，泡棉尺寸8*8mm，一方面用以保證在安裝儀表板的時候，保持儀表板與前擋風玻璃內表面min5mm的間隙，并避免儀表板安裝過程中劃傷。另一方面，防止細小物品從IP 前端A line以下延伸板與前擋風玻璃之間滑落進IP內部；內飾要求在艙室內99%眼橢圓上邊界泡棉不可視，即要求A line具有遮擋泡棉的作用，乘客/駕駛員從艙室內看不到此泡棉（如圖2所示整車Y0處A line局部切面示意圖，下文統稱A-A）。

圖2 A line設計需考慮遮擋儀表板前端與前風擋玻璃之間泡棉

（3）黑點黑邊位置（DQ要求）

黑邊黑點定義位置和趨勢線形式主要考慮：1內飾要求駕駛員坐在乘客艙內座椅上，看不到A line前方，儀表板與玻璃之間的泡棉，提高客戶感知；客戶站在車外，通過前風擋玻璃，避免看到A line。

①黑邊黑點定義位置

黑邊黑點上邊界定義不能過低，需考慮滿足質量工程要求對艙室外乘客看不到A line，即A line設計上邊界時，需設計在黑邊黑點之下，并滿足質量工程要求；艙室內看黑邊黑點的寬度不能過寬，即黑邊黑點與A line的高度落差不易過大。

②黑邊黑點的趨勢

黑邊黑點所在平面在前風擋玻璃B面（第一/二道），介于艙室外和艙室內之間，受前風擋玻璃弧度影響，同時黑邊黑點的趨勢兼顧著外飾C line和IP A line的協調作用。

黑邊黑點趨勢需同時滿足內飾IP和外飾C line的匹配，A line和C line趨勢基本一致，A line相對于C line設計得不突兀，盡量平順，并與汽車整體內飾造型風格協調！

（4）PLENUM鈑金成型及insulator厚度

考慮Plenum鈑金成型定義plenum圓角R；考慮NVH性能提出的insulator厚度。確保IP load順暢，IP前端延伸最下面與plenum/insulator min10mm要求如圖3，A-A局部切面所示，A和B值（極限可做到8mm)。

圖3 A line設計需考慮plenum鈑金成型及NVH性能

（5）IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸

IP前端 upper plenum的位置直接關系到A line的最下邊界的設計，因此，對IP前端upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸進行研究是非常必要的。

沿玻璃方向向下的尺寸鏈如圖4所示，分別為1）上層涂膠與upper plenum圓角距離；2）上層涂膠寬度；3）下層涂膠寬度；4）下層涂膠與upper plenum鈑金間隙；5）upper plenum與密封鉤間隙；6）密封鉤與玻璃下端重疊量；7）玻璃下端與密封條間隙；8）雨刮電機處的雨刮load要求；9）玻璃load間隙要求。

圖4 A line設計需考IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸

表1 IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸鏈

第3項 下層涂膠寬度，在某些緊湊型車型情況下的VIN附近玻璃下方涂膠可做成單層，即3尺寸為0mm。

第8項 雨刮電機處的雨刮load要求，此處工程要求比較大，各個車型最終狀態不一，為主要探討項。

（6）VIN碼位置

VIN碼在整車上一共布置有兩處，一處，VIN碼一般布置在一排乘客座椅附近地毯下鈑金（不可視）；另一處，VIN碼一般布置在 駕駛員側前風擋附近（可視），而可視的VIN碼又可分為布置在 IP trim前端延伸板上和布置在 upper plenum鈑金上。如圖5所示，要求VIN碼/plenum距離IP前延伸板最下端間隙min10mm。

圖5 A line設計需考慮VIN碼

2 A line的上下邊界確定

為了提供給造型適當的帶寬，以確保最美學，最與內飾其他零部件設計風格的統一，一般情況下，會根據前下視野，黑邊黑點，陽光傳感器，C line，質量工程，內飾的要求，分別確定在距離前風擋玻璃內表面5mm平面上，A line的最上邊界和最下邊界，以此作為對汽車儀表板造型設計得依據和輸入。

（1）A line上邊界

A line的上邊界主要受前下視野、黑邊黑點、C line的限制，在滿足前下視野的前提下，其中以DQ要求的客戶站在車外，通過前風擋玻璃，避免看到A line尤為重要。

圖6 A line上邊界確定

將前風擋玻璃下黑邊/黑點上邊界線沿玻璃法向投影到A line所在平面，得到線L，將線L offset 3mm，即生成A line zone的上邊界線，如圖6所示。

（2）A line下邊界

A line下邊界主要受限于plenum或VIN碼位置，確保IP前端延伸板 min10mm 間隙要求滿足，A line 泡棉一般8*8mm，通過駕駛員99%眼橢圓（中間）上邊界從艙室內看泡棉的視野面（與A line所在的平面的交線，即為A line的下邊界線，如圖7所示。

圖7 A line下邊界確定

（3） A line 數字化上下邊界的確定

A line上下邊界的確定受前風擋玻璃的曲率或傾斜角度及其他零件影響比較大，而前風擋玻璃及其他零件在整車開發系統中凍結的時間比較晚，在前期工程方案/可行性與造型意圖碰撞、融合、形成、驗證的過程中，需要根據前風擋玻璃及其他零件的變化而不斷更新A line的上下邊界，以便提供給內飾IP設計師，以確保在釋放正確的IP (A line)儀表板A面。而制作A line的上下邊界帶寬過程繁瑣，需要時間比較長，因此基于以上特點，開發了A line 上下邊界的數字化工具，用戶界面如圖8所示，后臺按照A line上下邊界確定的邏輯編程，調入需要預備的數據，設置參數，勾選符合具體項目的包含內容，點擊確定按鈕，據統計，一個毫無工作經驗的工程師，按照提示步驟，僅需2分鐘就能制作更新符合當前前風擋玻璃的A line上下邊界，大大提高了工程師工作效率。

圖8 A line 數字化上下邊界的確定

3 A line影響因素分析

（1）VIN碼位置

VIN碼在前風擋玻璃附近的布置位置有兩個，一個是plenum鈑金上，分兩種情況，一種是VIN刻線完全在plenum鈑金上，儀表板設計（包含 A line）需滿足距離 plenum min10mm 間隙；另一種情況是VIN突出plenum邊界，即有部分刻線不在plenum上，VIN局部“懸空”設計，儀表板設計（包括A line）需滿足VIN碼距離min10mm間隙要求；另一個VIN布置策略是布置在儀表板前延伸板上，VIN碼刻線需滿足min 4mm距離A line間隙，以確保VIN在前風擋玻璃上的黑邊黑點開口邊界，VIN碼容易識別，VIN碼處黑邊黑點開口避免從外界看到A line特征！

VIN碼布置在 plenum鈑金刻線區域，而 plenum鈑金upper圓角部分影響到 A line下邊界！VIN碼位置從bench-mark數據可以看出，樣本內車型的VIN碼均布置在plenum鈑金上，對A line的布置設計影響不大。

（2）IP前延伸板泡棉是否切除：

IP前延伸板一般設計有泡棉，泡棉的尺寸一般為8mm*8mm，泡棉對于A line的影響主要在于一方面，艙室內駕駛員和乘客不允許看見泡棉；另一方面從 A line的布置空間來看，對于較小車型，在確定A line的上下邊界時找不到一個適合的A line設計的帶寬，即不能同時滿足A line上邊界和下邊界的設計，尤其在 VIN碼附近容易發生此問題，在尋找問題突破口的時候，切除局部IP前延伸板泡棉方案會有效緩解A line布置空間不足，但會帶來IP異響等風險。從benchmark數據可以看出，樣本內車型的IP延伸板泡棉均未切除，對A line的影響不大。

（3）黑邊黑點玻璃方向上邊界

黑邊黑點沿玻璃方向的上邊界受質量工程遮擋A line避免see through要求，同時艙室內看IP前端（即A line）距離黑邊黑點上邊界距離，即艙室內黑邊黑點寬度不能過寬！而黑邊黑點沿玻璃方向的上邊界決定了A line的上邊界范圍，因此，考察黑邊黑點沿玻璃方向上邊界與A line的相對關系，是否A line被黑邊黑點遮擋，遮擋量是多少，對于確定和研究A line的布置和設計是非常必要的。

從benchmark數據可以看出：

①樣本內車型的A line沿玻璃方向，如圖9所示，61.1%被黑邊遮擋；

圖9 A line是否被黑邊黑點遮擋

38.9%存在從車外看到A line的see through問題。

②樣本內車型的A line沿玻璃方向被黑邊黑點遮擋量分布在-30.4mm～9.5mm，均值-1.9mm（正為遮擋，負為無遮擋），如圖10所示。

（4）玻璃傾角（與X軸）

汽車儀表板A line的設計，需滿足設計在距離前擋風玻璃內表面 5mm的平面上，即前擋風玻璃傾斜角度決定了汽車儀表板A line所在的平面位置。從benchmark數據可以看出：

①樣本內車型的玻璃傾角分布相對比較集中（27.7度～33.5度），均值30.7度，如圖11所示；對A line的布置和設計影響不大；

②玻璃傾角在平均值30.7度，在19.1度～30.7度樣本車型數量最大。

圖11 玻璃傾角（與X軸）

（5）A line與C line關系

一般情況下， A line與C line 遵循的大的原則都是前下視野，A line和C line的布置和設計都要滿足整車前下視野的要求，同時滿足A line、C line與黑邊黑點趨勢線協調一致。Y0處A line與C line相對關系從benchmark數據（如圖12所示）可以看出：

①樣本內車型，X向，Y0處A line比C line朝車后X向距離分布在142.9mm～220.3mm, 均值178.9mm；

②樣本內車型，Z向，Y0處A line高于C line Z向距離分布在-3.4mm～26.9mm，均值7.6mm。

圖12 Y0處，A line與C line X/Z向關系

Y620處A line與C line相對關系從benchmark數據（如圖13所示）可以看出：

①樣本內車型，X向，Y620處A line比C line朝車后X向距離分布在128.4mm～300mm，均值177.4mm；

②樣本內車型，Z向，Y620處A line高于C line Z向距離分布在-27.3mm～29.3mm，均值9.9mm；

圖13 Y620處，A line與C line X/Z向關系

（6）A line與sun sensor之間關系（X向）

A line與sun sensor之間X向距離越大，A line對于sun sensor前入射平面的遮擋風險越低，但同時會惡化sun sensor在前風擋玻璃上反光狀態！從benchmark數據（如圖14所示）可以看出：

①A line與sun sensor X向距離分布在45.6mm～130.9mm之間，均值81.2mm。

②A line與sun sensor X向距離在53.2mm～81.2mm，數量最多。

圖14 A line與前除霜風口之間關系（X向）

（7）A line與前除霜風口之間關系（X向）

A line與前除霜風口之間X向距離越大，會惡化前除霜風口在前風擋玻璃上反光狀態！從benchmark數據（如圖15所示）可以看出：

①A line與前除霜風口X向距離分布在37.6mm～146mm之間，均值76.5mm。

②A line與前除霜風口X向距離在45.9mm～76.5mm，數量最多。

（8）IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸study---雨刮電機處的雨刮load間隙。從benchmark數據（如圖16所示）可以看出：

①雨刮電機處的雨刮Load間隙分布在96mm～159mm之間，均值126.7mm。

②雨刮電機處的雨刮Load間隙在126.7mm～ 143.4mm，數量最多。

圖16 雨刮電機處的雨刮load間隙

4 小結

文章通過對汽車儀表板A line的定義，布置時考慮的因素的分析，以及A line 上下邊界的確定，從而對影響A line設計因素進行深入的剖析。VIN碼一般都布置在IP前延伸板處，且泡棉一般不會被切除對IP A line的布置和設計，影響不大；玻璃傾角范圍雖然一般分布相對比較集中，但與A line確定上下邊界息息相關；A line沿玻璃方向高于黑邊黑點設計1.9mm以上風險較??；C line與A line相對關系，X向分布相對集中且影響A line較小，Z向，Y0處A line高于C line Z向距離7.6mm風險較??；A line與sun sensor X向距離分布81.2mm，有效避免A line遮擋sun sensor入射光；A line與前除霜風口X向距離分布在76.5mm左右，對于平衡除霜性能和反光問題比較有利；雨刮電機處的雨刮 Load間隙分布126.7mm左右， plenum鈑金的上邊界確定對A line的設計最有利。