汽车仪表板A line布置设计分析

李 彤

（上海泛亚汽车技术中心有限公司，上海 201208）

前言

汽车仪表板简称 IP(Instrument panel)，是汽车内饰的重要组成部分，也是车内最引人注目的部分。仪表板处于正副驾驶员前方这一特殊位置，在整个舱室内占用了很大空间和视野，所以设计好该产品对于提高整车内饰质量有直接作用。仪表板的外观设计体现了轿车的个性，仪表板的外观质量和风格决定了客户对整车内饰的评价，而仪表板前端延伸板的最高点A line，承载着联系前风挡玻璃、黑边黑点、外饰C line/Hood设计的纽带作用，因此汽车仪表板前延伸板最高点A line的设计尤为重要。

1 A line布置考虑因素

汽车仪表板最前端最高位置，即为汽车仪表板A line（如图1所示）。A line设计在与前挡风玻璃内表面距离5mm的平面上，A line的布置需要考虑的因素有很多：前下视野、驾驶舱内 IP和玻璃之间的泡棉不可见且黑边黑点宽度不能太宽、从车外看不到A line、与C line/黑边黑点趋势协调一致、VIN码、upper plenum以及雨刮电机load空间等等。

图1 汽车内饰仪表板A line

（1）汽车在运行中，驾驶员必须不断从前挡风玻璃观察车外情况，通过前下视野可以观察汽车前方的交通情况、交通信号和路面状况，前下视野是指驾驶员在驾驶位置时不依赖后视镜而直接透过前风挡玻璃所能清晰地看到道路的范围大小。IP A line必须满足概念配置(Concept & Configuration，以下简称CC)定义的Y0处和驾驶员H点处的前下视野要求。

（2）内饰：A line设计在与前挡风玻璃内表面距离5mm的平面上，在IP前端A line以下延伸板与前挡风玻璃之间一般设计有泡棉，泡棉尺寸8*8mm，一方面用以保证在安装仪表板的时候，保持仪表板与前挡风玻璃内表面min5mm的间隙，并避免仪表板安装过程中划伤。另一方面，防止细小物品从IP 前端A line以下延伸板与前挡风玻璃之间滑落进IP内部；内饰要求在舱室内99%眼椭圆上边界泡棉不可视，即要求A line具有遮挡泡棉的作用，乘客/驾驶员从舱室内看不到此泡棉（如图2所示整车Y0处A line局部切面示意图，下文统称A-A）。

图2 A line设计需考虑遮挡仪表板前端与前风挡玻璃之间泡棉

（3）黑点黑边位置（DQ要求）

黑边黑点定义位置和趋势线形式主要考虑：1内饰要求驾驶员坐在乘客舱内座椅上，看不到A line前方，仪表板与玻璃之间的泡棉，提高客户感知；客户站在车外，通过前风挡玻璃，避免看到A line。

①黑边黑点定义位置

黑边黑点上边界定义不能过低，需考虑满足质量工程要求对舱室外乘客看不到A line，即A line设计上边界时，需设计在黑边黑点之下，并满足质量工程要求；舱室内看黑边黑点的宽度不能过宽，即黑边黑点与A line的高度落差不易过大。

②黑边黑点的趋势

黑边黑点所在平面在前风挡玻璃B面（第一/二道），介于舱室外和舱室内之间，受前风挡玻璃弧度影响，同时黑边黑点的趋势兼顾着外饰C line和IP A line的协调作用。

黑边黑点趋势需同时满足内饰IP和外饰C line的匹配，A line和C line趋势基本一致，A line相对于C line设计得不突兀，尽量平顺，并与汽车整体内饰造型风格协调！

（4）PLENUM钣金成型及insulator厚度

考虑Plenum钣金成型定义plenum圆角R；考虑NVH性能提出的insulator厚度。确保IP load顺畅，IP前端延伸最下面与plenum/insulator min10mm要求如图3，A-A局部切面所示，A和B值（极限可做到8mm)。

图3 A line设计需考虑plenum钣金成型及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的位置直接关系到A line的最下边界的设计，因此，对IP前端upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸进行研究是非常必要的。

沿玻璃方向向下的尺寸链如图4所示，分别为1）上层涂胶与upper plenum圆角距离；2）上层涂胶宽度；3）下层涂胶宽度；4）下层涂胶与upper plenum钣金间隙；5）upper plenum与密封钩间隙；6）密封钩与玻璃下端重叠量；7）玻璃下端与密封条间隙；8）雨刮电机处的雨刮load要求；9）玻璃load间隙要求。

图4 A line设计需考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链

第3项 下层涂胶宽度，在某些紧凑型车型情况下的VIN附近玻璃下方涂胶可做成单层，即3尺寸为0mm。

第8项 雨刮电机处的雨刮load要求，此处工程要求比较大，各个车型最终状态不一，为主要探讨项。

（6）VIN码位置

VIN码在整车上一共布置有两处，一处，VIN码一般布置在一排乘客座椅附近地毯下钣金（不可视）；另一处，VIN码一般布置在 驾驶员侧前风挡附近（可视），而可视的VIN码又可分为布置在 IP trim前端延伸板上和布置在 upper plenum钣金上。如图5所示，要求VIN码/plenum距离IP前延伸板最下端间隙min10mm。

图5 A line设计需考虑VIN码

2 A line的上下边界确定

为了提供给造型适当的带宽，以确保最美学，最与内饰其他零部件设计风格的统一，一般情况下，会根据前下视野，黑边黑点，阳光传感器，C line，质量工程，内饰的要求，分别确定在距离前风挡玻璃内表面5mm平面上，A line的最上边界和最下边界，以此作为对汽车仪表板造型设计得依据和输入。

（1）A line上边界

A line的上边界主要受前下视野、黑边黑点、C line的限制，在满足前下视野的前提下，其中以DQ要求的客户站在车外，通过前风挡玻璃，避免看到A line尤为重要。

图6 A line上边界确定

将前风挡玻璃下黑边/黑点上边界线沿玻璃法向投影到A line所在平面，得到线L，将线L offset 3mm，即生成A line zone的上边界线，如图6所示。

（2）A line下边界

A line下边界主要受限于plenum或VIN码位置，确保IP前端延伸板 min10mm 间隙要求满足，A line 泡棉一般8*8mm，通过驾驶员99%眼椭圆（中间）上边界从舱室内看泡棉的视野面（与A line所在的平面的交线，即为A line的下边界线，如图7所示。

图7 A line下边界确定

（3） A line 数字化上下边界的确定

A line上下边界的确定受前风挡玻璃的曲率或倾斜角度及其他零件影响比较大，而前风挡玻璃及其他零件在整车开发系统中冻结的时间比较晚，在前期工程方案/可行性与造型意图碰撞、融合、形成、验证的过程中，需要根据前风挡玻璃及其他零件的变化而不断更新A line的上下边界，以便提供给内饰IP设计师，以确保在释放正确的IP (A line)仪表板A面。而制作A line的上下边界带宽过程繁琐，需要时间比较长，因此基于以上特点，开发了A line 上下边界的数字化工具，用户界面如图8所示，后台按照A line上下边界确定的逻辑编程，调入需要预备的数据，设置参数，勾选符合具体项目的包含内容，点击确定按钮，据统计，一个毫无工作经验的工程师，按照提示步骤，仅需2分钟就能制作更新符合当前前风挡玻璃的A line上下边界，大大提高了工程师工作效率。

图8 A line 数字化上下边界的确定

3 A line影响因素分析

（1）VIN码位置

VIN码在前风挡玻璃附近的布置位置有两个，一个是plenum钣金上，分两种情况，一种是VIN刻线完全在plenum钣金上，仪表板设计（包含 A line）需满足距离 plenum min10mm 间隙；另一种情况是VIN突出plenum边界，即有部分刻线不在plenum上，VIN局部“悬空”设计，仪表板设计（包括A line）需满足VIN码距离min10mm间隙要求；另一个VIN布置策略是布置在仪表板前延伸板上，VIN码刻线需满足min 4mm距离A line间隙，以确保VIN在前风挡玻璃上的黑边黑点开口边界，VIN码容易识别，VIN码处黑边黑点开口避免从外界看到A line特征！

VIN码布置在 plenum钣金刻线区域，而 plenum钣金upper圆角部分影响到 A line下边界！VIN码位置从bench-mark数据可以看出，样本内车型的VIN码均布置在plenum钣金上，对A line的布置设计影响不大。

（2）IP前延伸板泡棉是否切除：

IP前延伸板一般设计有泡棉，泡棉的尺寸一般为8mm*8mm，泡棉对于A line的影响主要在于一方面，舱室内驾驶员和乘客不允许看见泡棉；另一方面从 A line的布置空间来看，对于较小车型，在确定A line的上下边界时找不到一个适合的A line设计的带宽，即不能同时满足A line上边界和下边界的设计，尤其在 VIN码附近容易发生此问题，在寻找问题突破口的时候，切除局部IP前延伸板泡棉方案会有效缓解A line布置空间不足，但会带来IP异响等风险。从benchmark数据可以看出，样本内车型的IP延伸板泡棉均未切除，对A line的影响不大。

（3）黑边黑点玻璃方向上边界

黑边黑点沿玻璃方向的上边界受质量工程遮挡A line避免see through要求，同时舱室内看IP前端（即A line）距离黑边黑点上边界距离，即舱室内黑边黑点宽度不能过宽！而黑边黑点沿玻璃方向的上边界决定了A line的上边界范围，因此，考察黑边黑点沿玻璃方向上边界与A line的相对关系，是否A line被黑边黑点遮挡，遮挡量是多少，对于确定和研究A line的布置和设计是非常必要的。

从benchmark数据可以看出：

①样本内车型的A line沿玻璃方向，如图9所示，61.1%被黑边遮挡；

图9 A line是否被黑边黑点遮挡

38.9%存在从车外看到A line的see through问题。

②样本内车型的A line沿玻璃方向被黑边黑点遮挡量分布在-30.4mm～9.5mm，均值-1.9mm（正为遮挡，负为无遮挡），如图10所示。

（4）玻璃倾角（与X轴）

汽车仪表板A line的设计，需满足设计在距离前挡风玻璃内表面 5mm的平面上，即前挡风玻璃倾斜角度决定了汽车仪表板A line所在的平面位置。从benchmark数据可以看出：

①样本内车型的玻璃倾角分布相对比较集中（27.7度～33.5度），均值30.7度，如图11所示；对A line的布置和设计影响不大；

②玻璃倾角在平均值30.7度，在19.1度～30.7度样本车型数量最大。

图11 玻璃倾角（与X轴）

（5）A line与C line关系

一般情况下， A line与C line 遵循的大的原则都是前下视野，A line和C line的布置和设计都要满足整车前下视野的要求，同时满足A line、C line与黑边黑点趋势线协调一致。Y0处A line与C line相对关系从benchmark数据（如图12所示）可以看出：

①样本内车型，X向，Y0处A line比C line朝车后X向距离分布在142.9mm～220.3mm, 均值178.9mm；

②样本内车型，Z向，Y0处A line高于C line Z向距离分布在-3.4mm～26.9mm，均值7.6mm。

图12 Y0处，A line与C line X/Z向关系

Y620处A line与C line相对关系从benchmark数据（如图13所示）可以看出：

①样本内车型，X向，Y620处A line比C line朝车后X向距离分布在128.4mm～300mm，均值177.4mm；

②样本内车型，Z向，Y620处A line高于C line Z向距离分布在-27.3mm～29.3mm，均值9.9mm；

图13 Y620处，A line与C line X/Z向关系

（6）A line与sun sensor之间关系（X向）

A line与sun sensor之间X向距离越大，A line对于sun sensor前入射平面的遮挡风险越低，但同时会恶化sun sensor在前风挡玻璃上反光状态！从benchmark数据（如图14所示）可以看出：

①A line与sun sensor X向距离分布在45.6mm～130.9mm之间，均值81.2mm。

②A line与sun sensor X向距离在53.2mm～81.2mm，数量最多。

图14 A line与前除霜风口之间关系（X向）

（7）A line与前除霜风口之间关系（X向）

A line与前除霜风口之间X向距离越大，会恶化前除霜风口在前风挡玻璃上反光状态！从benchmark数据（如图15所示）可以看出：

①A line与前除霜风口X向距离分布在37.6mm～146mm之间，均值76.5mm。

②A line与前除霜风口X向距离在45.9mm～76.5mm，数量最多。

（8）IP前端 upper plenum沿玻璃方向以下部分的尺寸study---雨刮电机处的雨刮load间隙。从benchmark数据（如图16所示）可以看出：

①雨刮电机处的雨刮Load间隙分布在96mm～159mm之间，均值126.7mm。

②雨刮电机处的雨刮Load间隙在126.7mm～ 143.4mm，数量最多。

图16 雨刮电机处的雨刮load间隙

4 小结

文章通过对汽车仪表板A line的定义，布置时考虑的因素的分析，以及A line 上下边界的确定，从而对影响A line设计因素进行深入的剖析。VIN码一般都布置在IP前延伸板处，且泡棉一般不会被切除对IP A line的布置和设计，影响不大；玻璃倾角范围虽然一般分布相对比较集中，但与A line确定上下边界息息相关；A line沿玻璃方向高于黑边黑点设计1.9mm以上风险较小；C line与A line相对关系，X向分布相对集中且影响A line较小，Z向，Y0处A line高于C line Z向距离7.6mm风险较小；A line与sun sensor X向距离分布81.2mm，有效避免A line遮挡sun sensor入射光；A line与前除霜风口X向距离分布在76.5mm左右，对于平衡除霜性能和反光问题比较有利；雨刮电机处的雨刮 Load间隙分布126.7mm左右， plenum钣金的上边界确定对A line的设计最有利。