轿车仪表板总成的开发

简正伟宋书全天津一汽丰田汽车有限公司 2011-11-21

图1 卡罗拉车型仪表板总成

一种成功的轿车仪表板总成，既要融入轿车的整体，体现出它是轿车不可分割的一部分；又要体现出轿车的个性，使人看到仪表板就会想到车子的形象。正因为如此，仪表板设计在轿车车身的设计中已经占有相当重要的地位，成为一部成功的汽车设计中必不可少的一部分。

轿车仪表板是集成仪器仪表、空调、安全气囊及操纵件等零部件的综合平台，是轿车内部最为重要的内饰件。由于仪表板总成既是外观件也是功能件，因此需要具有强度、刚性、耐振、缓冲及装饰性等方面特性的要求。仪表板总成也是内饰件造型、皮纹、配色重心所在，其他内饰件均以仪表板总成为中心，对比仪表板的颜色和皮纹，形成统一协调的整车内饰系统。

仪表板总成零件

仪表板总成（见图1）是汽车车厢总成的重要组成部分，它包含的零部件种类和数量要看车厢总成的具体结构和对它如何划分。一般而言，仪表板总成由以下几部分组成：

1．仪表板本体

仪表板本体按其表面质感可分为硬质仪表板和软质仪表板。硬质仪表板通常是直接注塑成形的单层结构的塑料仪表板，多采用改性PP材料，一般用于低价的经济型轿车、载货车和客车上。这类仪表板表面有纹理，无表皮，对注塑的外观质量要求较高，有时为了满足光泽度要求，会在硬质仪表板表面喷漆。软质仪表板为带有泡沫层的塑料仪表板，一般由本体骨架、中间层泡沫和表皮构成。由于这种仪表板具有柔软的质感，给人一种舒适豪华的感觉，同时具有碰撞能量吸收功能，一般多用在中高档车上。

2．仪表板加强横梁

仪表板加强横梁总成是为仪表板装饰件总成及其附件（如收音机、CD机等）、乘员侧安全气囊、转向管柱、HVAC及线束等零件提供支撑的结构件，同时也是模块化仪表板总成装配过程中的辅助夹具和定位支撑件。它直接与车身相连接，承受所支撑和连接零件传递的载荷。仪表板加强横梁总成通常包括：仪表板主横梁（CCB）、用于保护乘员的吸能支架、转向管柱支架以及乘员侧安全气囊支架等。

3．乘员侧安全气囊

乘员侧安全气囊是现代汽车必备的安全设备，通常气囊系统由气体发生器、气袋、安装金属框架、气囊导向框架和气囊盖板组成。其结构形式分为隐式安全气囊和显示安全气囊，如中高档轿车皇冠、奥迪A6等均属于隐式安全气囊，经济型轿车如花冠EX、威志等均属于显示安全气囊。

图2 乘员侧安全气囊（PAB）布置

4．通风系统

通风系统主要由空调压缩机、空调控制器、各种风道和出风口组成，提供汽车除霜除雾以及车内环境温度控制功能。

5．手套箱

手套箱一般主要由手套箱门、箱体和门锁机构等组成，有的车型还有阻尼器以及手套箱灯等零件。手套箱门一般由门外板和内板组成，他们之间通过振动摩擦焊、热板焊或螺钉等方式连接。阻尼器的主要作用是对门的开启起到缓冲作用，减少打开时的冲击与噪声。

6．各种电器仪表、开关及音响娱乐系统和各种线束

主要包括组合仪表、组合开关（雨刮器开关、车灯开关、转向灯开关等）、收音机、保险丝盒、继电器盒、导航系统以及各种电器件线束等。

此外，还有中控面板及其他部位装饰板等。

仪表板总成零件布置

1．组合仪表罩布置

组合仪表罩功能主要在于对组合仪表的遮光性能。保证由前风挡玻璃射进来的光线通过组合仪表不被反射至驾驶员的眼睛，同时组合仪表罩不能遮挡组合仪表的刻度盘。一般其安装方式通过卡子或螺钉固定。

2．出风口布置

仪表板一般提供4个出风口。出风口向上应能吹到99%的眼椭圆，向下应能够吹到假人的R点。所有出风口最少高于前座椅R点356 mm。从出风口做到99%眼椭圆切线，切线长度不大于653 mm。出风口需布置在没有任何零件（方向盘、侧气囊、控制器）阻挡气流吹向目标的地方，能够吹到人腰部以上80%的空间。

3．乘员侧安全气囊布置

安全气囊盖板分为两种形式：一种为盖板与仪表板一体，在仪表板上进行局部弱化处理。另一种为盖板与仪表板分开，与内部气囊作为一个总成。乘员侧安全气囊布置应满足图2所示要求。

4．中控面板布置

中控面板在仪表板中部，是仪表板仪器仪表的一个集中区域，孔位较多，要求强度、尺寸精度较高，大多采用喷漆或水转印，一般采用改性PP或PC+ABS材质。

图3 板厚要求

5．手套箱布置

手套箱结构形式一般分为两种：一种是手套箱盒与盖板一体，使用过程中整体旋转打开，另一种是手套箱盒与仪表板为一体，在使用过程中只有盖板旋转打开。手套箱锁也主要分为中间解锁和左右两边解锁。中央解锁的好处是节省空间，缺点是对手套箱盖左右侧上角处不好控制，与仪表板容易产生较大间隙和面差。左右两边解锁是占用手套箱空间，但能很好控制手套箱整体与仪表板的间隙和面差。

手套箱门拉手与手套箱盖板之间的间隙要保证在开启过程中不产生干涉现象，同时保证在正常的视线下不能出现透穿，一般建议在2～3mm之间；同时手套箱门拉手宽度不能小于50mm、深度不能小于25mm、手部空间不能小于25mm、后部指尖空间不能小于20mm、拉手开启角度最好是30°～45°之间。

总成及零件设计注意事项

1．仪表板设计的可靠性目标必须满足有关规定要求。

2．仪表板总成能从车门顺利进入驾驶室内并能进行有效装配，装配过程中不能产生干涉现象。

3．进行仪表板结构设计时，要合理分块，并考虑其可加工性、强度和间隙配合关系，设计上要特别注意结构的合理性，除应保证各部位连接、定位的可靠性外，还应特别注意拆装的方便性，做到间隙合理，无干涉现象。

4．仪表板应满足GB11552轿车内部凸出物法规，在class–A表面应避免尖角和内凹。

5．仪表板应该满足头部撞击要求。

6．侧安全气囊激发过程中和激发后手套箱门不能打开。

7．组合仪表应满足视野要求，不被方向盘所遮挡。

8．仪表板总成上的零件经过3次拆装后，所有的饰板经过6次拆装后，仪表板应满足所有外观和功能的要求。

9．当仪表板暴露在自然环境下，仪表板处于空调引起的快速冷热时，运动部件运动过程中不能发出可辨的噪声。

10．在冲击范围内不要设发泡基准孔。

11．仪表板前端与前围上部一般布置5个安装点。

12．车门内饰板设计应比仪表板表面低2 mm，仪表板与车门内饰板之间的间隙为6±4mm。

13．除霜喷嘴必须布置在距前风挡玻璃底部45～100 mm的范围内。

14．手套箱容积目前没有统一标准，推荐盒体的开口尺寸不小于120 mm。

15．加速踏板与仪表板下部（或中央组合通道盒）之间应有35～55 mm的空间。

16．为了方便驾驶员能很好的上下车，仪表板下端与地毯应留有足够的距离，一般为350mm左右。

17．一般面的拔模斜度是5°，与设计人员协商拔模斜度，花纹面≥7°，筋≥1°30′，型面接合处角≥5°。

18．板厚要求如图3所示。为了避免板厚剧变，α角必须严格控制在10°以下。

总成各零件间间隙及面差设定

仪表板总成各零件间间隙及面差值的设定直接关系着成本要求、设计要求和制造及工艺要求。一般中高档车间隙及面差值要比经济型轿车小。在仪表板造型阶段先初步确定仪表板各零件间间隙和面差并在油泥模型制作过程中得以体现，然后在Class–A阶段制定详细的间隙和面差，最终在零部件设计后完善零部件间间隙和面差值，并给定其公差范围。

总成及各零部件技术要求

1．仪表板总成技术要求

（1）耐振动试验

①将仪表板总成放置在23±2℃室温下，振幅2～2.5mm，振动加速度为34.3m/s2的振动试验台上；

②再将温度调至–30±2℃，振动150万次，试验完成后检查外观；

③然后将温度调至60±2℃，振动150万次，试验完成后检查外观。

（2）耐高温试验

按照A→B→C→B→C→B→C→B→C循环进行。其中A是将仪表板总成在80±2℃温度下放置1h；B是将仪表板上表面温度升至110±2℃，环境温度保持在80±2℃下放置3h以上；C是将仪表板室温23±2℃放置30min。试验完成后检查各部位间隙和面差值，并检查外观。

（3）加热变形试验

将仪表板总成安装在切断的车身或夹具上，将温度调至90±2℃放置164±4h，取出在室温23±2℃下自然冷却，重复10次，试验完成后观察有无异常缺陷。

（4）热老化试验

仪表板总成在80±2℃中放置400h后，在室温23±2℃下冷却，试验后观察有无异常缺陷。