霍長宏，秦昀，湯灝

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

儀表板出風(fēng)口設(shè)計(jì)與驗(yàn)證研究

霍長宏，秦昀，湯灝

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

儀表板出風(fēng)口是儀表板重要的功能件，它對車內(nèi)溫度和乘坐人員的感官舒適度有著直接的影響。該模塊設(shè)計(jì)偏向于功能件廠家對風(fēng)門、葉片、撥鈕等功能實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)，對其整體布置的設(shè)計(jì)研究和總成驗(yàn)證方法相對薄弱，亦很難查詢到此方面的相關(guān)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。文章從設(shè)計(jì)要求和驗(yàn)證要求兩大方面闡述出風(fēng)口設(shè)計(jì)和驗(yàn)證要求，對儀表板出風(fēng)口的整體布置設(shè)計(jì)和驗(yàn)證有很高的指導(dǎo)作用。

儀表板出風(fēng)口；設(shè)計(jì)要求；驗(yàn)證要求

引言

儀表板出風(fēng)口是儀表板重要的功能件，是汽車空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的終端零部件，一般由面框、殼體、風(fēng)門、撥輪、撥鈕、連桿、葉片等部件組成；其主要作用是：將經(jīng)過處理（溫度調(diào)節(jié)，濕度調(diào)節(jié)，凈化）的氣流送到汽車駕駛艙內(nèi)，以完成駕駛艙內(nèi)通風(fēng)，制冷，加熱和空氣凈化。

出風(fēng)口安裝在儀表板外觀面上，它對車內(nèi)溫度和乘坐人員的感官舒適度有著直接的影響。作為汽車儀表板系統(tǒng)中的重要組成部分，它的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的過程；因其功能部件的屬性，出風(fēng)口設(shè)計(jì)一直偏向于功能件廠家對風(fēng)門、葉片、撥鈕等具體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，而主機(jī)廠對其整體布置的設(shè)計(jì)要求和總成驗(yàn)證方法的研究相對薄弱，亦很難查詢到此方面的相關(guān)準(zhǔn)則。

本文從實(shí)際車型設(shè)計(jì)出發(fā)，基于深入實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，歸納了主機(jī)廠對儀表板出風(fēng)口設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的要點(diǎn)，從設(shè)計(jì)要求和驗(yàn)證要求兩大方面闡述，對儀表板出風(fēng)口的整體布置設(shè)計(jì)和驗(yàn)證有極高的指導(dǎo)作用。

1 設(shè)計(jì)要求

一般情況下，儀表板上布置四個(gè)吹面風(fēng)口，分別布置于駕駛員和副駕駛側(cè)，按左側(cè)一個(gè)、中間兩個(gè)、右側(cè)一個(gè)分布（圖1），其中左側(cè)出風(fēng)口1和中左出風(fēng)口2側(cè)重駕駛員區(qū)域溫度調(diào)節(jié)，中右出風(fēng)口3和右側(cè)出風(fēng)口4側(cè)重副駕駛員區(qū)域溫度調(diào)節(jié)。以空調(diào)總出風(fēng)量 100%計(jì)，四個(gè)風(fēng)口風(fēng)量分配滿足25%±5%即可。以下具體闡述布置設(shè)計(jì)要求：

圖1 出風(fēng)口布局示意圖

1.1 左側(cè)出風(fēng)口和右側(cè)出風(fēng)口

1.1.1 左右吹風(fēng)范圍要求

左側(cè)出風(fēng)口，左右吹風(fēng)范圍過駕駛員假人肩寬。

右側(cè)出風(fēng)口，左右吹風(fēng)范圍過駕駛員假人肩寬。

左側(cè)出風(fēng)口和右側(cè)出風(fēng)口的左右吹風(fēng)范圍覆蓋整個(gè)汽車前排區(qū)域。分別滿足主副假人左右吹風(fēng)范圍要求（圖2）。

圖2 左右側(cè)出風(fēng)口左右吹風(fēng)范圍示意圖

1.1.2 上下吹風(fēng)范圍要求

風(fēng)口上吹過眼點(diǎn)和頭部區(qū)域。

下吹角度在H點(diǎn)上方100mm左右區(qū)域。

如此即可基本滿足主副假人上半身吹風(fēng)范圍要求。

圖3 左右側(cè)出風(fēng)口上下吹風(fēng)范圍示意圖

圖4 中左出風(fēng)口左右吹風(fēng)范圍示意圖

1.2 中間出風(fēng)口

1.2.1 中左出風(fēng)口左右吹風(fēng)范圍要求

中左出風(fēng)口，左右吹風(fēng)范圍過駕駛員假人肩寬，兼顧副駕駛左肩（圖4）。

中右出風(fēng)口，左右吹風(fēng)范圍過副駕駛員假人肩寬，兼顧駕駛員右肩。

中左風(fēng)口和中右風(fēng)口的左右吹風(fēng)范圍覆蓋前排區(qū)域，以滿足前排駕乘人員左右吹風(fēng)范圍要求。

1.2.2 中間出風(fēng)口上下吹風(fēng)范圍要求

中間出風(fēng)口向上吹過眼點(diǎn)和頭部區(qū)域。

向下吹風(fēng)角度要求在H點(diǎn)上方250mm左右區(qū)域（圖5）。

此方面要求左中和右中出風(fēng)口要求一致。

圖5 中間出風(fēng)口上下吹風(fēng)范圍示意圖

經(jīng)過多款量產(chǎn)整車的出風(fēng)口市場問題分析總結(jié)，我們得出出風(fēng)口的問題主要集中在以下幾個(gè)方面：1.外觀在嚴(yán)寒和酷暑等狀態(tài)下出現(xiàn)異常變形、褪色等；2.撥輪、撥鈕和葉片等操作脫落、失效；3.風(fēng)門關(guān)閉后出風(fēng)口漏風(fēng)；4.不同路面行駛時(shí)風(fēng)口有令人無法忍受的噪音產(chǎn)生；5.使用若干年后撥輪、撥鈕等操作力發(fā)生變化，變大或者變小。針對以上問題，我們總結(jié)了量產(chǎn)前出風(fēng)口的模擬試驗(yàn)方法和要求。

驗(yàn)證要求可以分為兩部分，第一部分為生產(chǎn)驗(yàn)證要求，分為熱存放、冷存放和溫度循環(huán)試驗(yàn)要求等；第二部分為設(shè)計(jì)驗(yàn)證要求，分為耐久性、密封性、保持力、振動(dòng)異響和操作負(fù)載的要求。具體如下：

2.1 生產(chǎn)驗(yàn)證方法及要求

2.1.1 熱存放

依實(shí)車狀態(tài)進(jìn)行出風(fēng)口試驗(yàn)，將出風(fēng)口放于高溫箱中，100℃下放置240h，然后取出出風(fēng)口，和封存樣品進(jìn)行對比。

100℃的環(huán)境下存放240h后，與供貨狀態(tài)相比不允許出現(xiàn)功能失效和肉眼可辨的變化如：裂縫，變形，開裂，變色，光澤度改變。

2.1.2 冷存放

依實(shí)車狀態(tài)進(jìn)行出風(fēng)口試驗(yàn)，將出風(fēng)口放置于低溫箱中，-40℃下放置24h，取出出風(fēng)口，和封存樣品進(jìn)行對比。

-40℃下放置24h后，與供貨狀態(tài)相比不允許出現(xiàn)功能失效和肉眼可辨的變化如：裂縫，變形，開裂，變色，光澤度改變。

2.2 設(shè)計(jì)驗(yàn)證方法及要求

2.2.1 耐久性

1）依實(shí)車的安裝位置將出風(fēng)口放于專用工裝上；

2）以(1-2)次/min，進(jìn)行以下條件試驗(yàn)：

葉片循環(huán)壽命：23±3℃ 下4900次；-25±3℃下700次；65±3℃ 下700次；40±3℃ 濕度 95%±5%下700次。

撥輪循環(huán)壽命：23±3℃ 下2450次；-25±3℃下350次；65±3℃下350次 ；40±3℃ 濕度95%±5%下350次。

要求承受如上6000次的葉片耐久性測試和3500次撥輪耐久性測試后,不得出現(xiàn)影響功能的軸承元件的變形及干擾性噪音。

2.2.2 密封性

將出風(fēng)口裝于測試臺(tái)(圖6)上，關(guān)閉葉片，調(diào)節(jié)的壓力值至220Pa，記錄泄漏空氣的流速，并和要求值對比。

圖6 密封試驗(yàn)臺(tái)示意圖

密封性試驗(yàn)結(jié)果需滿足出風(fēng)口的空氣泄露總量不得超過4m3/h，漏氣不能集中在一點(diǎn)而必須分布在整個(gè)密封區(qū)域.

2.2.3 振動(dòng)異響

為避免不同路面行駛時(shí)風(fēng)口有令人無法忍受的噪音產(chǎn)生，我們可以模擬實(shí)際狀態(tài)進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。具體方法推薦：

在常溫環(huán)境下，振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)Z方向施加0.5g的加速度，在5min時(shí)間里，從（10-60-10）Hz用正弦波掃頻進(jìn)行試驗(yàn)；共進(jìn)行10周期。

試驗(yàn)中，葉片和風(fēng)門需要調(diào)整至各個(gè)位置檢測振動(dòng)異響。出風(fēng)口在振動(dòng)異響測試過程中及試驗(yàn)后均不可發(fā)出任何不可接受的噪聲。

2.2.4 操作負(fù)載變化

為防止使用若干年后撥輪、撥鈕等操作力發(fā)生變化，變大或者變小，可以隨機(jī)挑選10個(gè)出風(fēng)口作為試驗(yàn)樣本，按照圖7方式測量操作力。

1）初始靜止位置，將在室溫下存放24h的試驗(yàn)樣本測量的工作力作為初始力。

2）高低溫試驗(yàn)

樣本在下面所示溫度條件下存放3個(gè)試驗(yàn)周期后，將試驗(yàn)樣本存放于室溫下，24h后測量。（80°C下 3h，室溫下1h，-30oC下3h）×3次循環(huán)。

圖7 操作負(fù)載測試方法示意圖

3）冷空氣試驗(yàn)

在恒溫80oC的空間內(nèi)放置3h后，取出試驗(yàn)樣本與風(fēng)管相連。將 15+-05℃的冷空氣以1.3m3/min的速度吹入管中。

試驗(yàn)樣本與風(fēng)管相連后分別測試3min、5min和8min后的工作力。

4）熱空氣試驗(yàn)

在恒溫0oC的空間內(nèi)放置3h后，取出試驗(yàn)樣本與風(fēng)管相連。將60oC的冷空氣以1.3m3/min的速度吹入管中，分別測試5min、10min和15min后的工作力。

出風(fēng)口初始負(fù)載為 0.3±0.1kg，高低溫試驗(yàn)、冷空氣試驗(yàn)后為0.1kg-0.5 kg，熱空氣試驗(yàn)后為0.1kg-0.7 kg，各試驗(yàn)前后負(fù)載變化不得超過原負(fù)載的20%，試驗(yàn)過程不得出現(xiàn)不規(guī)則噪聲。

3 總結(jié)

出風(fēng)口作為汽車內(nèi)飾儀表板系統(tǒng)中重要的功能件，其設(shè)計(jì)驗(yàn)證一直是汽車主機(jī)廠儀表板設(shè)計(jì)人員的薄弱環(huán)節(jié)，本文中提出的一些設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法都是以往經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，隨著消費(fèi)者對汽車儀表板要求的不斷提高，這些設(shè)計(jì)和驗(yàn)證方法還會(huì)有不斷的提高和創(chuàng)新，但設(shè)計(jì)和驗(yàn)證原理是相通的，希望本文能給儀表板設(shè)計(jì)人員一點(diǎn)啟發(fā)和幫助。

[1] 曹渡. 汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011.1.

[2] 張志軍. 汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)概論[M]. 北京：人民交通出版社,2008.9.

[3] 于金生,張浩,李龍.關(guān)于汽車儀表板設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程[J].汽車與配件.2016（6）;15-16.

Study On Instrument Panel Vent Design and Test

Huo Changhong, Qin Yun, Tang Hao
( Anhui Jianghuai Automobile limited company, Anhui Hefei 230601 )

The vents are important function parts of instrument panel. They directly affect the temperature of inner cab and comfort sense of the passengers. These parts rely on supplier’s design to realize the function of damper, vane, air outlet button and other parts. It lack of lay out design and assembly test method, and it hard to search for design rule of this aspect. This paper introduced the design and test demand of instrument panel vents. It’s useful for guide to instrument panel vents lay out design and test.

Instrument panel vents; design demand; test demand

CLC NO.: U467.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-139-03

U467.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-139-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.046

霍長宏（1981-），女，工程師，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，主要從事內(nèi)飾設(shè)計(jì)工作。