王珂 傅杰 喻大偉

摘 要：隨著汽車換擋器市場上對用戶感知的極限追求而不斷演變提升，汽車換擋器與副儀表板的配合形式也在不斷提升，從最初常用的遮蔽式配合提升到間隙式配合，到目前市面上常用的球形配合，如何能更好地把握用戶的使用心理和服務需求來提升用戶感知已經(jīng)成為在未來的市場競爭中占據(jù)先機的關(guān)鍵，而換擋器與副儀表板護罩的結(jié)構(gòu)設計上為了不斷滿足提升的配合要求，需要對結(jié)構(gòu)和定位設計不斷優(yōu)化，來實現(xiàn)相應的配合提升。

關(guān)鍵詞：換擋器；副儀表板；換擋面罩；遮蔽式配合；間隙式配合；球形配合

中圖分類號：U463.83+9 文獻標志碼：A 文章編號：1005-2550（2018）05-0014-06

Abstract： Along with the pursuit for the perfect customer feeling， the automobile gear shifting has passed through continuous evolution in the market.so the fitting form between the automobile gear shifting and console has improved a lot. From the initial masking fitting form to the advanced gap fitting form， then to the senior sphere fitting form， Grasping users 'mental and service demands to improve using perception has become the key of occupying the future market. Consequently the structure and position of automobile gear shifting and the gear shifting cover in the console should be optimized to guarantee the constantly improving fitting form.

Key Words： Automobile gear shifting； console； cover of gear shifting； masking fitting form； gap fitting form； sphere fitting form

1 引言

產(chǎn)品設計的演變與追求，都是為了不斷迎合客戶的需求，而設計的最高境界莫過于為客戶發(fā)現(xiàn)他們潛在的需求，也就是說在客戶還沒意識到他的需求時，設計師已經(jīng)創(chuàng)造出了這個功能，當客戶使用新的產(chǎn)品時，可以由衷的贊嘆這這個功能正是我的需求。

汽車換擋器作為底盤件的重要組成部分，近年來不斷推陳出新，設計師們對換擋力減小的極致追求衍生出了電子換擋器，大大提升了客戶的使用感知。而換擋器與副儀表板換擋面罩的配合設計也隨著換擋器的不斷升級而不斷演變，最早車型上常用的是遮蔽式配合，就是業(yè)內(nèi)常說的皮老虎式配合，這種配合的形式，客戶常常不能直觀看到檔位的止位，不能確定檔位是否到位，只能憑借手感和經(jīng)驗去感知。而后隨著自動變速箱的普及配置，市面上越來越多的車型對換擋器與副儀表板的換擋護罩采用間隙式配合，這種配合形式，客戶掛擋時，直接可以看到檔位的止位，視覺感受更直觀，客戶出了手感和經(jīng)驗外，視覺還能直觀確認檔位是否到位。最后隨著電子換擋器的大量應用，換擋器工作時的運動軌跡摒棄了過去的幾個檔位的傳統(tǒng)路徑，而定義為360度旋轉(zhuǎn)，這樣對檔桿和換擋面罩之間的配合提出了更高的要求。需要重新去設計能滿足換擋器運動路徑的面罩定位形式。

2 汽車換擋器與副儀表板配合概述

2.1 汽車換擋器與副儀表板配合分類

汽車換擋器與副儀表板上的換擋護罩之間的配合目前主要分為三類，一類是遮蔽式的配合，也稱皮老虎式配合，這類換擋機構(gòu)多為手動變速箱（MT）的換擋機構(gòu)，如圖1所示，一類是檔桿與護罩之間間隙配合，這類換擋機構(gòu)多為自動變速箱（AT）的換擋機構(gòu)，如圖2所示，還有一類是球形配合，這類換擋機構(gòu)多為近年來廣泛應用的電子換擋器，如圖3所示。

這三類換擋器與副儀表板的配合在不同時期，不同品牌上和同一品牌的不同配置車型上都有所應用，很多主機廠是三種配合形式都在使用。這三類換擋器與儀表板的配合形式成本變化也比較大，目前第一類和第二類是大部分品牌的低端車型的配置，大眾、日產(chǎn)、本田、現(xiàn)代等主流品牌的MT和AT配置的變速箱都在使用。而第三類電子換擋器的球形配合形式就跟電子換擋器的選擇有關(guān)了。選擇不同結(jié)構(gòu)的電子換擋器，這個配合形式也會變化，目前推薦的這種球形配合形式在標致雪鐵龍的中高端車型上均有良好使用。

2.2 汽車換擋器與副儀表板之間的裝配關(guān)系

所以換擋器一般都裝配在車身地板的鈑金支架上，鈑金支架的強度可以滿足換擋力的要求，而對于電子換擋器來說，定義的換擋力較小，副儀表板的塑料骨架可以為換擋器提供安裝點。

而副儀表板的裝配，一般前部定位安裝在主儀表板上，后部均安裝在地板的鈑金支架上。所以對于第一類和第二類手動變速箱（MT）和自動變速箱（AT）的換擋機構(gòu)與副儀表板配合的裝配順序是裝配換擋支架在車身地板上裝配換擋結(jié)構(gòu)在換擋支架上，并緊固。將副儀表板穿過換擋支架，裝配副儀表板到車身地板支架上。從第四步開始，第一類和第二類有區(qū)別，第一類的第四步是將換擋面罩穿在換擋檔桿，卡接在副儀表板上，這個類型的換擋球頭是和換擋面罩集成在一起供件的。而對于第二類的第四步是將換擋面罩穿在換擋檔桿，卡接在副儀表板上。安裝手球在換擋桿上。如圖4所示。第二類的配合形式比第一類多一步裝配操作。

而對于第三類電子換擋器與副儀表板的裝配順序是將換擋支架與副儀表板在副儀表板供應商處分裝，將副儀表板裝配在車身地板的鈑金支架上，并緊固。將電子換擋器裝配在副儀表板內(nèi)部的換擋支架上。將儀表板面罩穿過換擋器，卡接在副儀表板上。將換擋面罩卡接在副儀表板面罩上。如圖5所示。

坦白地說，這一類型的裝配可以將電子換擋器與副儀表板在供應商處集成，送總成在主機廠線上裝配，這樣可以節(jié)約更多裝配工時，匹配的效果也可以在供應商處檢查確認，但是缺點是，電子換擋器的成本較高，一般情況下，副儀表板的供應商不愿意集成成本高的電器件，報廢率和來件質(zhì)量接收等都會是供應商首要考慮的。所以目前大部分的主機廠還是在廠內(nèi)按照以下順序在線上裝配電子換擋器。

對于第一類遮蔽式配合，專業(yè)上叫做皮老虎式配合，由于檔桿與副儀表板上護罩沒有直接的間隙配合，而是用一塊軟皮子做了遮蓋，基本沒有美學要求，保證上最容易實現(xiàn)。只需要保證整個罩蓋與副儀表板的配合，但是這種配合形式由于不能直接看到檔桿的位置，所以給用戶的感知不是很好，而且軟皮子由于起到遮蓋和吸收公差的作用，所以褶皺較多，精致度不好。這個配合只有換擋面罩與副儀表板有周圈的間隙配合，如圖6所示，由于換擋面罩的X、Y、Z均定位在副儀表板上，所以這個間隙可以定義0.5mm，公差是正負0.5，如圖7所示：

對于第二類檔桿與護罩間隙配合形式，因為檔桿是運動件，所以要求檔桿在各個換擋止位與換

擋面罩要留有間隙，保證不干涉，同時還要保證在P檔位時，檔桿與換擋面罩的左右間隙要居中并間隙對稱，如圖8所示，所以一般設計上，檔桿的各個止位與換擋面罩邊緣之間留有5mm的設計間隙。如圖9所示：

而第三類電子換擋器，由于檔桿的運動是繞汽車坐標系的Y軸前后旋轉(zhuǎn)，所以檔桿與護罩之間的間隙要求更小，配合界面主要是電子換擋器與罩蓋一圈的X向和Y向間隙，需要保證間隙均勻，且檔桿在副儀表面罩的對中性要求更高。如圖10所示，而換擋器檔桿與面罩之間由于X向的間隙是法向間隙，為了保證檔桿旋轉(zhuǎn)時，不發(fā)生干涉，所以一般X向設計理論間隙3mm，如圖11斷面所示，而Y向配合，由于是純Y向間隙配合，所以一般設計理論間隙Y向為2mm，如圖12斷面所示：

3 汽車換擋器與副儀表板的定位設計

3.1 第一類檔桿與換擋面罩遮蔽式配合的定位設計

這類配合美學要求不高，所以在設計時只要保證換擋器與的塑料底座與副儀表板內(nèi)部結(jié)構(gòu)有足夠大的防干涉的間隙就夠了。換擋器與副儀表的裝配與定位設計與第二類相似，不同的是，這一類配合對車身地板上鈑金支架的安裝孔的相對位置要求不高，對于焊接的白車身地板，這個相對精度保證在通用要求的正負2就可以了。

3.2 第二類檔桿與換擋面罩間隙配合的定位設計

這類配合最易出現(xiàn)質(zhì)量問題，如果配合不良，會在商品車下線的檢查中發(fā)現(xiàn)，換擋不能到位的功能缺陷，換擋護罩會擋住檔桿，使得檔桿不能達到相應的止位，對定位設計和零件尺寸保證都有很嚴格的要求，最好能將換擋器在車身地板上的裝配支架與副儀表板在車身地板上的裝配支架能產(chǎn)生關(guān)聯(lián)可以減少尺寸鏈環(huán)。但是一般無法做成一個鈑金支架，主要原因是換擋器在車身地板上的裝配位置一般在副儀表板的中部區(qū)域，而副儀表板在車身地板上的安裝支架一般需要設計在副儀表板的尾部區(qū)域，這樣可以最大化保證防轉(zhuǎn)和后部手套箱的穩(wěn)固。如果做成一個鈑金支架，支架會比較大，貫穿

大半個副儀表板，同時增加車身重量，對燃油經(jīng)濟性和成本都有影響。

對于換擋器與副儀表板的配合界面，定位設計會考慮以下幾個方面，首先換擋支架自定位并緊固在車身地板上，副儀表板裝配支架自定位并緊固在車身地板上，接著換擋器自定位在換擋支架上，副儀表板前部定位在主儀表板上，后部定位在副儀表板裝配支架上。最后換擋面罩定位并卡接在副儀表板上。如下圖13所示：

對于第二類配合，因為換擋面罩的定位在副儀表板上，而換擋器和副儀表板分別定位在不同的地板支架上，所以尺寸鏈比較長，見下圖14的計算結(jié)果，這個定位方案對車身地板上換擋支架和副儀表板裝配支架的安裝孔的相對位置有精確的要求，對于焊接的白車身地板，這個相對精度可以保證在正負1，需要作為車身的關(guān)鍵尺寸來監(jiān)控。對于第二類的配合，各零件和車身地板都在嚴格公差控制下，檔桿和換擋面罩的間隙可以達到正負2的散差。對于理論間隙5mm來說，基本可以實現(xiàn)換擋不干涉及檔桿在換擋面罩的間隙對中的要求。

3.3 第三類檔桿與換擋面罩球形配合的定位設計

這類配合的美學要求最高，由于散差要求較小，檔桿與換擋面罩的X向和Y向間隙配合散差需要達到正負1.5，所以我們需要將換擋器盡量定位在副儀表板的塑料骨架上，還有一個原因是電子換擋器的換擋力降低了50%，它對安裝點的強度要求也隨之降低，所以我們可以把電子換擋器定位在塑料支架上。這樣才能實現(xiàn)與車身地板的鈑金支架脫離裝配。如圖15所示：

這樣換擋器和副儀表板護罩的配合就完全脫離了車身地板，尺寸鏈環(huán)最短，可以進行直接的匹配，所有的鏈環(huán)均來自于零件自身尺寸的配合，對白車身地板上的支架安裝點沒有了尺寸要求，配合主要由副儀表板的供應商負責集成，具體的尺寸鏈見如16所示。對于這種定位及結(jié)構(gòu)設計，電子換擋器和換擋面罩間隙可以保證正負1.5的散差。

因為副儀表板上換擋護罩與換擋桿之間有直接的間隙配合，為了進一步縮短尺寸鏈，標致系的

車型均將換擋面罩的X和Y向定位在換擋器上，而Z向卡接在副儀表板骨架上，這樣可以直接保證換擋器與換擋面罩的X和Y向間隙，而換擋面罩由于是直接卡接在副儀表板骨架上，所以換擋面罩與副儀表板的Z向間隙也可以得到保證。

4 汽車換擋器與副儀表板配合設計展

在最近幾年里車展及4S店展廳中，車主可能會驚訝地發(fā)現(xiàn)，本該是自動擋變速箱換擋器的地方卻看到了一個旋鈕或者干脆就是一排按鈕。還有一些第一眼看起來像是熟悉的換擋器，但被放置在中控上或是在方向盤轉(zhuǎn)向柱上，這類新式換擋器完全脫離了與副儀表板的配合，但是這些換擋器使用起來往往是復雜和不直觀的。

這樣的結(jié)果是換擋器作為汽車中最基礎的部件之一反而會讓駕駛者感到困惑，并且在使用不當?shù)那闆r下會導致危險事故的發(fā)生。因為這些不熟悉的換擋器沒辦法直觀明顯的顯示出當前檔位狀態(tài)是在 N 檔還是 P 檔，當司機離開汽車的時候有可能會發(fā)成溜車事故。

寶馬最先是在 2000 年后的車型上采用這種新式設計的換擋器，從那時開始，很多其他主機廠在更主流的汽車上引入新設計替代傳統(tǒng)的換擋器。

目前國際上很多主管感知評價體系及消費者售后調(diào)研中認為這種類型的換擋器設計有潛在的安全風險，所以在其車輛評分報告中會對采用這種難以操控或讓人困惑的換擋器的車型予以扣分。另外如果接受評測的車輛在熄火或是啟動狀態(tài)同時駕駛室門打開的時候沒有自動將檔位掛到 P 檔或進行停車制動，也會被額外扣分。

國家鼓勵汽車廠商在設計和工程上的創(chuàng)新，但同時安全必須是放在首位的，所以還是有很多自主品牌在目前最主流的電子換擋設計上還是選擇了傳統(tǒng)的布置位置和球形配合形式，讓用戶還是能夠體驗到檔桿的運動，利用手感經(jīng)驗和電子屏幕顯示相結(jié)合的形式來確認檔位的止位。

我相信未來很長一段時間，低端車型還是會優(yōu)選遮蓋式配合和間隙式配合這兩種傳統(tǒng)形式，而配置電子換擋的車型還是會優(yōu)選球形配合形式，來保留客戶心中對換擋的最初記憶。

參考文獻：

[1]高呂和.自動變速器換檔規(guī)律的研究[J].北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院學報，2008年01期.

[2]鄒林峰，王光良.N200車型換擋操縱系統(tǒng)設計[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2009年24期.

[3]王濤，李宏玲.基于人機工程的轎車換擋機構(gòu)的優(yōu)化設計[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程，2013年08期.

[4]王志紅，手動變速系統(tǒng)優(yōu)化及換檔質(zhì)量評價研究[D].武漢理工大學，2013年.

[5]逯子榮，田青龍，張國萍.汽車換擋機構(gòu)噪聲的研究[J].北京汽車，2017年01期.