汽车内饰外饰门槛安装结构(汽车内部装饰件的配合设计方式分析与优化)
来源 | AUTO行家 作者:王珂1,傅杰2,陆磊1 单位:1. 东风汽车公司技术中心 2. 神龙汽车有限公司
摘要: 近些年,随着对汽车内饰精致度的极致追求,更多的从业者开始关注内部装饰件的配合形式。介绍汽车内饰件各区域的配合形式及优化方法,为了减少零件配合的不平整度,更多地采用对接; 为了释放环形配合的尺寸链累积误差而采用搭接时, 提出隐蔽搭接位置的方法和应尽量减少搭接厚度的建议。
关键词: 内部装饰件; 重叠式配合形式; 偏移式配合形式; 边对边配合形式; 精致度
引言
汽车工业发展的几十年中,内饰系统的设计涌现过许多流行趋势: 比如包覆感设计、仪表板的分层,比如桃木材质的广泛应用、镀铬亮条的大面积使用以及真皮、打孔皮质、皮质缝线的应用; 在配色上,曾经高度流行浅色内饰,随着运动型轿车的兴起,近些年,深色内饰又开始广泛回归。虽然汽车内饰系统的趋势不断变化,但是万变不离其宗的是不断提升汽车内饰系统的精致感和高档感,给乘客营造安全舒适的内部环境。
在营造内饰系统精致感和高档感上,造型、材质和色彩方面均衡向前发展。但是内饰件的配合设计却是内饰系统设计的基础,也是构成内饰系统整体精致度和高档感的不可忽视的因素。近年来,越来越多的从业者投入到内饰系统的配合研究中,随着白车身精度的不断提高及内饰零件自身尺寸精度的提升,现在内饰系统的很多配合开始摒弃重叠搭接的形式,敢于 使用对接的形式,给乘客营造平整和精细的配合关系。特别是 对于环形配合的内饰件,将配合尺寸偏差累计到重叠搭接上, 重叠搭接的界面选择在哪里打断就尤为重要。
汽车内部装饰件概述
汽车内部装饰件分类
汽车内部装饰件为车身内部起装饰作用的零部件统称,分为: 门护板系统、侧部立柱饰件系统、顶棚系统、行李箱内部或者背门护板系统,以及地毯及隔音垫系统,如图 1 所示。其中顶棚系统、地毯及隔音垫系统属于软内饰,材料多用泡棉及纺织纤维; 侧部立柱饰件一般属于硬质件,常使用 PP 或者PP TALC 材料。
汽车内饰件的配合形式
内饰件的配合一般分为以下几种情况: 一种是硬质内饰件与硬质内饰件的配合,一种是硬质内饰件与软质内饰件的配合,还有一种是软质内饰件和软质内饰件的配合。一般来说后两种和软质内饰件的配合都有一定的压缩量,多为过盈配合,过盈量根据所用材料的柔软度而不同。
硬质内饰件与硬质内饰件的配合一般分为以下两种形式:一种是重叠搭接配合形式,如图2 所示; 一种是偏移式对接配合形式,如图3 所示。
硬质内饰件与硬质内饰件的配合多出现在立柱护板的配合 界面,比如 B 柱上护板与 B 柱下护板的配合、A 柱上护板与仪表板的配合等界面,其中重叠搭接的配合形式如图 2 所示,由于两个硬质内饰件之间没有直接的间隙面差要求,只有贴合要 求,所以配合保证难度小,曾广泛应用于硬质内饰件的配合设 计; 但是这种配合形式,两个硬质内饰件之间有明显的台阶感,用户的感知精致度比较差。偏移式对接配合形式如图 3 所示,由于两个硬质件的配合有直接的间隙面差要求,所以配合 难度较大,但是由于两个件的配合,形成的间隙与零件同色,而不是黑色间隙,视觉间隙会变小,而且两个件是零面差设计,触摸时没有台阶感,比较平滑光顺,所以感知精致度有所提升,常见于 A、B、C 柱侧部硬质护板配合界面。
硬质内饰件与软质内饰件的配合则可以采用图 4 所示的边对边配合形式,这种配合形式也有直接的间隙面差要求,由于间隙是黑色而不是零件色,所以对间隙要求尤其高,配合保证难度大,但是如果能够保证配合无间隙,则能取得良好的感知效果,常见于顶棚与 A、B、C 柱护板处的配合搭接界面。
汽车内饰件各区域配合形式优化
侧部护板区域配合形式
侧部护板区域主要是指由 A 柱上下护板、B 柱上下护板及C 柱上下护板、顶棚及门槛护板等组成的封闭环形内饰区域, 这个区域的配合由于是一个闭环,所以不能对所有界面均采用 偏移式及边对边的配合形式,需要在一些感知敏感度低的区域 实施重叠式搭接配合来释放尺寸链累加误差。
侧部护板区域的配合形式分布如图 5 所示,对于 A、B、C柱上下护板的搭接,主要是硬质塑料件之间的配合,需要设计为间隙配合,客户开门及乘客舱中视觉敏感区域主要集中在上 部区域,所以需要将对接的形式尽量集中在客户视觉敏感度最 高的区域。客户在系安全带时,会第一时间关注到 B 柱上护板和 B 柱下护板的分缝,主要采用了对接的形式,断面见图 6, 间隙理论值设计为 0. 3 mm,面差理论值设计为 0,B 柱下护板的定位也在这个间隙面差分缝附近,所以公差带也可以保证在±0. 3 mm 内。而 B 柱下护板和门槛装饰件的分缝,如图 7 所示断面,由于被前座椅做了遮挡,客户无法在正常视野区域内观测到这个分缝,所以将这个分缝做了搭接的设计,来释放 B 柱下护板的尺寸链累积误差。图 5 所示断面为搭接断面的标准形式,面差上部的搭接件应该在端部做减薄设计,最薄的端部应该控制在 1. 5 mm 以内,尽量减小台阶感。
A 柱上护板、A 柱下护板与仪表板的搭接形式与其他护板之间的搭接有所不同,主要是由于仪表板的结构设计复杂和装配散差大。A 柱上护板与仪表板的界面,多采用 A 柱上护板插入仪表板内的设计,形成 Y 向和 X 向的间隙,如图 8 所示的 Y向间隙断面,由于 A 柱护板设计卡子定位在仪表板上,所以理论间隙设计为 0. 5 mm,公差可以达到±0. 5 mm,这个界面没有面差要求。
A 柱下护板与仪表板的配合形式如图 9 所示,虽然采用了对接的形式,有直接的间隙面差设计,但是由于仪表板定位在 两侧的中间,空调与仪表板骨架有固定点,所以空调装配后, 仪表板的重心改变,仪表板会绕骨架有一定的翻转,造成仪表 板下部与 A 柱下护板的间隙变小,一般会变小 2 ~ 3 mm。所以这个区域理论间隙需要设计为 5 mm,公差带为±3 mm。而面差的设计依旧保持对接的零面差设计。对于这个界面,仪表板下 部需要设计一个翻边,翻边的长度应该大于间隙的最大公差即 8 mm。仪表板与A 柱下护板的配合区域对客户来说属于次敏感区域,间隙设计理论值大,所以仪表板需要设计这个翻边,来 保障间隙是黑色的,不会露出仪表板内部的技术件。过去几 年,对自主品牌车型的这个界面关注少,通常仪表板下部没有 翻边,当间隙达到 4 mm 时,仪表板内部的骨架、塑料件就变得可视,显得十分凌乱,最近一些自主品牌车型比如博瑞、荣 威 RX5 在仪表板下部都增加了这个翻边,对间隙起到了一定的遮挡作用。
顶棚的材质比 A、B、C 柱护板偏软,根据配置不同,一般中高配的顶棚会采用软内饰,内部包含 3 mm 泡棉,低配的顶棚还是属于硬内饰。A、B、C 柱护板与顶棚的配合要考虑两种情况,如图 10 所示,一种是硬内饰件与硬内饰件的配合, 一种是硬内饰件与软内饰件的配合,两种配合设计的过盈量不 同。顶棚与 A 柱上护板的配合断面如图 11 所示,硬质顶棚与A 柱上护板的配合,过盈量一般设计为2 mm,而软质顶棚与A柱上护板的配合,过盈量一般设计为1 mm。这两种配合形式的搭接区域都应该保证至少设计8 mm,为了减少A 柱上护板的端部台阶感,应该做减薄处理,一般A 柱护板的厚度为2. 5mm,端部减薄后应保证有 1. 5 mm 的厚度。
顶棚与 B 柱上护板及 C 柱上护板的配合形式类似,均为边对边的配合形式,如图 12 所示。过盈量的设计与顶棚与 A 柱配合一样: 硬质顶棚与 B 柱、C 柱上护板的配合,过盈量一般设计为 2 mm; 而软质顶棚与B 柱、C 柱上护板的配合,过盈量一般设计为 1 mm。B 柱上护板与顶棚的配合断面图如图 13 所示。这两种配合形式的搭接区域都应该保证至少设计 8 mm。
门槛装饰件与下护板的配合形式均为重叠式搭接,如图 14 所示,根据装配的顺序,应该考虑搭接的先后顺序,门槛装饰件压在 A 柱下护板的上部,而 C 柱下护板则是压住门槛装饰件的。搭接的断面如图 15 所示,压在上部的件应该在端部做减薄处理,比如对于门槛装饰件前部与 A 柱下护板搭接的端头就应该设计减薄,正常件厚度 ( 不包含纹理) 为 2. 5 mm,端部减薄段厚度 ( 不包含纹理) 为 1. 5 mm。
同理,对于 C 柱下护板与门槛装饰件压接处也应该做减薄处理。对门槛装饰件和 C 柱下护板做减薄处理时,过渡圆角建议设计为 1 mm。
背门护板区域的配合形式
背门护板一般根据造型的情况会分为 4 段,如图 16 所示, 也即组成了一个环形。通常情况是背门护板上部的两个配合界 面设计成重叠式搭接来吸收公差,但是最近 3 年内上市的主流车型,都将背门护板的 4 个配合界面设计成了偏移式对接。仔细分析,主要是由于背门 4 个护板都装配在背门内板一个冲压件上,背门内板的护板装配孔基本是一道工序冲出来的。近些年国内冲压件的精度不断提升,所以越来越多的车型背门 4 个护板全部被设计成偏移式对接的形式。
背门上、下护板与背门左护板的配合断面分别如图 17、图18 所示。
车门护板区域的配合形式
因为前、后车门护板属于开启件,所以前、后车门护板与 B 柱下护板之间的配合间隙会比较大,这个界面配合还涉及到密封条的结构。目前大部分自主品牌轿车还是采用图 19 所示的密封条与护板配合的断面结构,即密封条的黑色裙边压住 B 柱上下护板。目前一些欧美合资品牌已经采用了图 20 所示的密封条与护板配合的断面结果,这种结构的优点是将 B 柱护板的边缘插入密封条的槽口中,这样乘客就看不到密封条的黑色 裙边。因为目前使用浅色内饰时,与密封条的黑色唇边配合, 视觉感知质量会比较差,如果采用图 20 所示的断面,乘客在座舱内,看到的都是护板的颜色,整体协调性会提升。目前一 些日系车中在使用图 19 所示的断面时,为了弥补浅色内饰和黑色密封条裙边的视觉效果差的感知现象,采用了双色密封 条,即密封条的裙边使用白色橡胶材质,但是这种密封条和浅 色内饰 B 柱上下护板之间会形成色差,视觉效果仍然不是很理想。
车门护板与 B 柱下护板配合时,采用图 19 所示的断面时, 间隙的最小值一般设定为 10 mm,而密封条的裙边压接在 B 柱护板上后,这个间隙会缩小到 8 mm 左右; 而采用图 20 所示的断面,车门护板与 B 柱护板之间的间隙可以设定为 7 mm,这个间隙就是最终的视觉间隙。
前地板地毯区域的配合形式
地毯及隔音垫系统属于软内饰,和护板及主副仪表板配合时,均应设计为过盈配合状态。通常将这部分软硬内饰配合的过盈量设计为 2 mm,如图 21 所示,前地板地毯与副仪表板的左右侧护板配合时,设计过盈量为 2 mm。前地毯跨过地板的中通道,是一个整体式地毯。而图 22 所示的后地毯分左右两块,分别和副仪表板的左右侧护板配合,设计过盈量也为 2 mm。地毯与副仪表板配合的外观要求比较低,只要不露缝隙即可,所以这里副仪表板与前、后地毯的 Z 向间隙公差带为±2 mm,最大可以接受 4 mm 的过盈量。
结束语
无论是车主还是乘客,待在车内的时间总是占大多数的, 所以汽车的内饰设计也成为客户选车时的一项重要指标。汽车 内部当然不会出现简单的贵重材料的堆积,人们花了大量成本 去使用更高端的材质,那么就要有良好的配合设计和制造工艺 去实现这些高端材质带来的高档感,所以配合设计是基础。车 内部装饰件的设计已经由前些年的一味追逐高档材质和追求浅 色内饰配色逐步转化为内部装饰件精细化设计。而谈到精细化 设计,首先就应该确定内部装饰件的配合设计。内部装饰件的 配合特点与外部装饰件有很大不同: 外部装饰件的配合设计由于材料及装配的关系,基本都是可视的间隙和面差; 而内部装饰件由于材料有一定的柔性及软内饰的应用,一般的配合设计 更趋向于不可视间隙,这样可以给乘客营造更好的包覆感和精 致度。
未来新能源汽车的推广,使底盘零件的数量大大减少,将有更大的空间去布置汽车内部的装饰件,那么内部装饰件的分块和配合也会产生一定的演变。无论如何演变,方向都是为客户提供更舒适、更精致的感受。大巧不工,重剑无锋,汽车内部装饰件的配合设计是营造内饰豪华感的基础,从业者需要有足够的耐心和恒心去不断优化它,只有基础牢固了,在不断追求使用高档材质和复杂工艺的同时,才能营造出整体的精致度和豪华感。
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