常规手套箱结构设计

/
延锋伟世通汽车饰件系统有限公司
常规手套箱结构设计
1
/

/
2010 年 3 月
目
录
前言…………………………………………………………………3 第一章 安全法规……………………………………………….…4 第二章 总布置和人机工程……………………………………….7
2.1 2.2 总布置………………………………………………………….7 人机工程……………………………………………………...11
第三章 结构设计………………………………………………...13 第四章 设计验证
4.1 4.2 4.3 材料 试验 CAE
2
/

/
前言
家用轿车的乘员座舱中配备有许多功能件。除操控必须的功能件外，提高舒 适性、娱乐性和提供储物空间的功能件也已成为其必需的配置。副驾驶侧下部储 物盒（手套箱）做为重要的储物功能件，几乎在所有车型上都有配备。 本文是在对延锋设计的多款手套箱进行了较系统地剖析后， 从中总结了常规 手套箱结构设计时各零部件的设计方法和要点， 希望能对后续项目中的手套箱设 计开发提供帮助。
3
/

/
第一章 安全法规
在车辆出现事故时， 乘员座舱必须对车内乘员提供足够的保护功能，这个要 求在世界各国都有相关的法律规定。其中最重要的有三个方面：内部突出物、正 面碰撞和侧面碰撞的乘员保护。北美、欧洲和我国的法规标准见表 1。
表1
区域 要求 内部突出物 正面碰撞 侧面碰撞 北美
法规标准对照表
欧洲 ECE R21 ECE R94 ECE R95 中国 GB 11552 GB 11551 GB 20071
FMVSS/CMVSS 201 FMVSS/CMVSS 208 FMVSS/CMVSS 214
我国的安全法规主要是参照欧标制定的。手套箱区域常分布在乘客侧的下 部，一般属于头碰豁免区。对手套箱而言，在头部碰撞试验后保持关闭状态即算 试验通过。 膝部碰撞主要考察假人在安全带保护状态下发生碰撞时的腿部载荷和 伤害值两大指标。 在膝部碰撞的安全保护中， 为了减小乘客腿部受到的伤害，设计时会在右下 部区域布置吸能支架，或者通过骨架/下饰板/手套箱等结构溃缩吸能。当碰撞时
4
/

/
图1
乘客膝部与手套箱接触点模拟方法
模拟说明：采用 50％分位男性假人进行模拟。1）先将假人 H 点放置在座椅行程中间 位置；2）将假人踵点布置到与 95％假人最接近位置，且保持脚部与小腿垂直；3）固 定脚踝点将大腿沿 X 向往前推 100mm。在此过程中，第一个与手套箱到达相切状态 的膝部位置点即为模拟结果。
乘客会由于惯性原因发生前移，若此时小腿部位首先接触手套箱，则很可能导致 小腿或膝盖在巨大的剪切力作用下受到伤害；而若是膝盖部位首先发生接触，则 受力部位主要在人体大腿骨上，能承受的载荷较大，相应地伤害就小。因此，膝 盖首先接触手套箱是比较合理的设计。 膝部与手套箱接触点可通过图 1 的方法模 拟得到。 95％分位男性假人和 5％分位女性假人的膝部接触点可通过图 2 方法得到。
5
/

/
图2
95％分位男性假人和 5％分位女性假人的膝部接触点
由于碰撞时的能量吸收需要时间过程，手套箱才能通过溃缩达到吸能的目 的，因此膝部在完全停止前都会对手套箱产生一个切入量。若结构布置时在此范 围内有硬点（如气囊模块、空调、CCB 支架等） ，则腿部很可能受到严重伤害。 因此，建议在图 3 划出的腿部最小切入区内不要布置硬点和尖锐凸出物。另外通 过向 CAE 部门输入总布置的相关信息，图 3 区域也可由 GENPAD 分析得到。
6
/

/
图3
腿部最小切入区
从安全考虑的角度出发， 还有两点注意事项。一是尽量减小膝盖接触手套箱 时受到的反作用力的方向与人体大腿骨方向的夹角，这样可以将伤害值减小；二 是为保证 5％分位女性在碰撞时能与手套箱发生有效接触和能量传递，建议手套 箱下缘与地毯的 Z 向高度最大不超过 305mm，如图 4。
7
/

/
图4
乘客侧脚部空间
第二章 总布置和人机工程
手套箱设计的初期阶段，一般由主机厂提供 A 级曲面和分块方式、面差和 间隙定义、SOR（要求说明）等信息，除了首先要考虑的安全性问题校核外，设 计方面主要考虑手套箱总布置和人机工程两大问题。
2.1 总布置
手套箱总布置就是根据主机厂提供的原始数据和要求， 选择手套箱总成各零 部件的结构形式并通过截面对各结构布置可行性进行分析。 通过对延锋设计项目 中的手套箱总成进行结构分解，发现常规的手套箱总成一般包括以下零部件。 1) 手套箱框或固定斗 手套箱框常用在手套箱斗与内门集成（Tip－Down）即开启时箱斗随手 套箱门一起转动这种形式的总布置结构中。框可做成单独零件，有时从成 本考虑也会与右下饰板或下体骨架合并。其主要作用是固定手套箱总成， 并遮挡手套箱开启后的内部结构。 固定斗（Fix－Bin）形式手套箱的运动结构只有内外门，开启后固定斗 即为置物空间。为安装其它功能件，固定斗大多数为单独零件。
合并框（Geely_FC）
固定斗（SAIC_BP12）
8
/

/
Tip－Down（Geely_FC）
Fix－Bin（SAIC_BP12）
2) 手套箱外门和内门 为了布置开锁机构并避免其可见，手套箱门都会做成内外两层。 内斗的主要作用是安装锁机构、开门和关门止位、固定阻尼器等，好的 设计还会将卡夹、笔夹、硬币盒/格也集成在内斗上。当然，Tip－Down 形 式的手套箱的置物空间与内斗是一体的。外斗的主要功能是遮盖内部结构， 安装开门扣手等。内外斗常采用摩擦振动焊或热板焊方式连接在一起，低 成本车也会采用螺钉连接。
螺钉连接（JAC_B926）
热板焊接（VW_Model H，内斗集成功能件）
3) 手套箱转轴 常见的手套箱转轴有两种形式：插销式或集成式。 插销式转轴会采用塑料销或金属销将手套箱总成与基座连接在一起。集 成式则是直接通过注塑将转轴与基座合为一体，手套箱总成做出卡爪结构
9
/