对汽车内饰造型设计中的约束条件的研究

何新源 刘璟 覃祖定

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

随着近几年互联网技术、汽车电子技术、新能源技术迅猛发展，涌现了一批诸如蔚来、小鹏、威马的造车新势力。国内汽车销量保持稳定增长，各大自主品牌卯足了劲，缩短开发周期，不断加快新车投放速度，抢占更大市场份额。且在新车上呈现了更多的诸如高颜值、车联网、语音控制甚至自动驾驶等卖点。快速投放强大产品力的新车，需要更精准的市场定位、更酷炫的外观、更高品质的内饰、更人性化的车联网科技。汽车内饰是驾乘人员接触最多的部分，设计过程中需要考虑驾驶员的视野、操作习惯、乘客舒适性、储物空间、乘客安全性等要求。本文研究内饰造型设计中，总体布置、人机工程、功能要求、安全要求等前期约束条件。

2 汽车前期开发与内饰造型设计

2.1 汽车前期开发

汽车前期开发是多个子计划协同开发的同步工程，同时进行的包含造型外饰开发、造型内饰开发、整车总布置开发、动力系统开发等。除动力系统开发比较独立以外，其余开发主要围绕造型开发开展。

2.2 内饰造型设计

在项目启动初期，内饰造型设计启动需市场部门对预研发车型展开潜在客户调研、锁定市场定位、输入潜在竞品车型，总布置输入整车参数、人机工程要求、空间要求，财务部门输入整车成本、产品规划部门输入项目主计划等。内饰造型设计启动具体需输入部分见图1汽车内饰造型设计启动输入。

汽车内饰造型设计包含仪表板及副仪表板设计、门内饰板设计、座椅设计、立柱侧围门槛设计、中控电子系统、空调系统设计等，详见图2汽车内饰设计范围。在前期造型设计中，主要集中于驾驶舱设计，包含仪表板及副仪表板、前门内饰板、中控电子件设计、座椅设计等。

3 内饰造型设计约束条件

3.1 仪表板设计

仪表板是汽车内饰中最重要的零件之一，仪表板上非常紧凑地布置着显示驾驶信息的仪表、操控转向的方向盘及转向管柱、通风加热的空调控制系统与处风口以及安全气囊，详见图3仪表板构成部分。

图1 汽车内饰造型设计启动输入

图2 汽车内饰造型设计范围

图3 仪表板构成部分

图4 组合仪表视野及膝部挡板限制

表1 仪表板造型前期设计约束条件

因仪表板上零件布置复杂，且需考虑按键的驾驶员操作便利性、汽车正面碰撞乘员安全保护、组合仪表视野、各零件间空间布置等，仪表板设计受诸多条件约束。仪表板限制包含前端大面限制、组合仪表视野限制、方向盘位置及操作包络、膝部挡板限制、驾驶员轻松触及区域等几大项。

仪表板前端大面主要受外饰造型中的前挡风玻璃约束，受Y0纵向断面、驾驶员纵向断面约束。组合仪表会实时显示车辆时速、转速、燃油剩余量、实时油耗、转向灯及各类仪器故障信息等。一般组合仪表会布置在方向盘后方，驾驶员视野会被方向盘遮挡一部分，所以造型设计阶段，组合仪表的UI信息需在视野范围内。方向盘及出风口拨钮、空调控制器等需布置驾驶员轻松触及区域内。膝部挡板设计需保证驾驶员操作踏板舒适性，在正面碰撞过程中提供一定缓冲条件，减少碰撞过程中乘客的膝部伤害。组合仪表视野限制级膝部挡板限制详见图4，仪表板约束条件详见表1仪表板造型设计约束条件。

3.2 门内饰板设计

门内饰板作为造型内饰与外饰的连接，更多受到外饰造型影响。门内饰板布置着内开手柄、休息扶手、关门拉手、扬声器、地图袋及门窗玻璃控制开关等零件。同时在侧面碰撞过程中，门内饰板需提供一定的缓冲，减少碰撞过程中乘客肋部的伤害。

门内饰板设计分为外饰造型的门边界约束、总布置约束、车门钣金结构约束三类。门边界包含外饰造型分缝、窗台水切位置、驾驶员横向断面等；总布置约束包含乘客肩部、臀部空间，休息扶手高度、Y向宽度、倾角，门上构件轻松触及区域，座椅调节手柄操作空间等；车门钣金结构约束包含拟合玻璃面、扬声器布置、门窗升降电机布置等。具体约束条件详见表2门内饰板造型前期设计约束条件，见图5。

图5 门内饰板构成部分

表2 门内饰板造型前期设计约束条件

3.3 座椅设计

汽车座椅一般由座椅骨架，织物或皮革做成的坐垫、靠背及头枕，座椅导轨与操作手柄构成。座椅作为直接与乘客躯体接触部分，坐垫与靠背与人体躯干贴合度高可以缓解乘客长时间驾驶的疲劳。正面碰撞时，座椅安全带需缓冲乘客前冲，避免头部胸部伤害。座椅头枕需满足鞭打实验要求，保护乘客颈部免受伤害。侧面碰撞时，座椅侧面的安全气囊弹出保护乘客肋部。

座椅约束包含舒适性限制、安全性限制及调节手柄操作限制三项。为了保证座椅坐垫发泡与乘客贴合，在CAS数据设计阶段需明确座椅靠背调节角度，2D假人的坐姿，靠背与坐垫的舒适性断面。碰撞过程中座椅需保护乘客颈部、肋部，包含头枕距离3D假人头枕的缓冲距离，座椅侧部气囊布置，座椅上安全带布置等约束。座椅调节手柄在关门状态下，满足全行程手柄操作空间，见表3，见图6。

图6 座椅部分约束条件

表3 座椅造型前期设计约束条件

4 总结

本文对汽车内饰造型前期设计的重要关注区域：仪表板、门内饰板及座椅的约束条件进行了研究。完整、准确、及时的约束条件，对汽车内饰造型设计有很大帮助。本文对于汽车企业缩短整车开发周期、及时向市场投放具有竞争力的新产品具有一定的知道意义。