汽车内饰件的设计与制造

作者：中国重汽集团济南商用车有限公司 李光耀 李雪辰

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 汽车的内饰与外部有很大的不同，外部主要体现视觉效果，是供他（她）人观赏的，而汽车的内部环境却直接与驾乘人员的身心感受密切相关；即因为汽车的外部是给别人看的，而人们真正享受的是汽车的内饰，内饰强调触觉、手感、舒适性和观赏性等等。所以多数情况下，内饰的设计应更多的体现以人为本的原则。对于一个成功的汽车外形设计，我们可以说“很漂亮”，而对于一个成功的汽车内饰设计来说，则评价为“很舒适”。所以，汽车内饰设计必须以适应人的多种需要为出发点，达到乘坐舒适、驾驶安全和便利目的，并且具有可观赏性。 汽车内饰件包括仪表板、车门内护板、转向盘、座椅、顶棚、地垫、遮阳板、储物盒、烟灰缸等，另外还有一些附属设备如音响、空调、通信、电视、照明灯具等。各种各样的设备，功能、形态与结构相差很大，怎样把它们有机地组合在一起，形成一个统一协调美观的设计方案呢？这些都是设计人员要考虑的。 仪表板 仪表板总成也叫仪表盘总成，它是汽车上主要内饰件，它壁薄，体积大，上面开有很多方孔、圆孔等仪表孔，且结构形状十分复杂；仪表板是全车操控与显示的集中部位。 仪表板的器件按其功能一般划分为驾驶操控区和乘用功能区两部分。驾驶操控区即主仪表区，指操控车辆行驶的有关功能区，一般集中在转向盘前面，如行车仪表、灯光开关、刮水器开关等；乘用功能区即副仪表区，指空调旋钮、音响控制、储物盒等，一般集中在仪表板的中部及右部。 ◆ 仪表板的设计 在现代汽车中，绝大多数的操控开关都是驾驶员专用的，所以，仪表板的设计首先以驾驶员位置对仪表的可视性和对各种操控件的操作方便性为依据；仪表板的设计重点是对驾驶员操作区域的设计。在视觉效果上，仪表板位于室内视觉集中的部位，其形体对驾乘人员也有很强的视觉吸引力。在布置仪表时，要根据相关标准来选用和确定所用仪表、显示器和主要操纵控制件的位置，此外还要从结构空间进行人机工程实验，其中包括视野性、手、脚活动范围、肘部空间、手伸界面、按钮区布局等诸多方面。同时在设计时，还需注意仪表板面的反光效果，既要提高仪表的可见度，又要通过表罩的漫反射方法减少眩光，还要防止仪表板上的高点在前风窗玻璃的内表面形成反射影像，以免干扰驾驶员的视觉。必须对仪表板表面进行消光或亚光处理，以获得舒适安全的驾驶感觉。 再者仪表板上安装的仪表和各种器件大都来自不同的生产厂家，设计时要保证各不同生产厂家的器件的颜色、质感、纹理的统一，还要注意仪表表面、指针、屏显、数字、警示灯、刻度盘等的形体、颜色及灯光效果一致，这些在方案设计初期都要处理妥当，为后期的细化和局部设计作好准备。 ◆ 仪表板的分类与制造 目前使用的仪表板按其材料可分为硬仪表板和软仪表板；按其结构可分为整体式仪表板和组合式仪表板；组合式仪表板又可分为上、下分块式仪表板，左、右分块环抱式仪表板，左、中、右分块式仪表板，中置式仪表板等。 硬仪表板常用于轻、小型货车和大货车、客车上使用，一般采用PP、PC、ABS、ABS/PC等一次性注射成型。这种仪表板表面有花纹，尺寸很大，无蒙皮，表面质量要求很高，对材料，要求耐湿、耐热，刚性好不易变形。但由于对采用多点注射成型，易形成流痕和粘接痕，同时添加色母不均，容易产生色差，因此表面需经涂装才能使用，且最好选用亚光漆涂装。另外，高档仪表板追求质感，如在仪表板表面做一部分桃木饰纹也是一种发展方向，中国重汽的斯太尔 “王”、“HOWO”就是此种类型。欧洲汽车的仪表板以ABS/PC及增强PP为主，美国汽车多用苯乙烯/顺丁烯二酸酐SMA，这种材料价格低，耐热、耐冲击，具有良好的综合性能；日本汽车的仪表板曾采用过ABS、增强PP材料，目前以玻璃纤维增强的SAN为主，也有采用耐热性更好的改性PPE。 软质仪表板由表皮、骨架材料、缓冲材料等构成。一般档次的汽车如普桑、一汽捷达，其骨架材料用硬纸板、木材，时代超人和武汉富康用的是PC/ABS合金，奥迪和一汽红旗及斯太尔 “7001”产品采用钢板骨架，也有用ABS、改性PP、FRP做骨架等。表皮材料，如桑塔纳、捷达、富康及斯太尔“7001”均采用PVC/ABS或PVC片材，并带有皮纹，其加工工艺是先将表皮真空吸塑成型后，具体工艺是将吸塑好的表皮修剪后备用，置入发泡模腔内，再放上骨架，然后注入缓冲类发泡材料（如PU）而成形。由于半硬质PU泡沫的开孔性，因此它具有良好的回弹性，并能吸收50%—70%的冲击能量，安全性高，耐热，耐寒，坚固耐用，且手感好。但是由这三种以上材料构成的仪表板，材料的再生利用极为困难，为了便于回收利用，正在发展用热塑性聚烯烃TPO表皮和改性聚丙烯PP骨架及聚丙烯发泡材料构成的仪表板。 随着电子技术的应用，将把高度的控制技术、发动机前置前轮驱动汽车操纵系统以及其它中央控制系统集中在仪表板周围，因此可能由纺织物取代目前的聚氨酯发泡体表面覆盖的聚乙烯表皮。 门内护板 汽车的门内护板占据了驾驶室内左右两个侧面，是汽车内饰中重要的功能件和装饰件，使用十分频繁，门内护板上装有门锁内手柄、门锁开启按钮、玻璃升降器手柄、扶手、杂物袋、扬声器等，并对肘部活动空间有直接影响。 ◆ 门内护板的设计 早期汽车的门内护板只是一块平坦的板件，类似居室内围墙的装饰板。近几年来，汽车的内部设计理念注重充分利用空间，再加上汽车室内功能的增多，门内护板的设计开始向立体化发展，与仪表板及座椅连成一体，加以许多仪表板控制件和座椅的扶手都布置在门内护板上，于是门内护板的形体也就很自然地成为仪表板和座椅的延伸部分。 ◆ 门内护板的分类与制造 车门内板按其材料可分为软质的和硬质的，按其结构分为整体式的和组合式的。 软质的车门内板基本上类似于仪表板，由骨架、发泡和表皮革构成。以红旗轿车和奥迪轿车为例，车门内板的骨架部分由ABS注塑而成，再衬有PU发泡材料的针织涤纶表皮以真空成形的方法，复合在骨架上形成一体。最近开发成功的低压注射—压缩成型方法，是把表皮材料放在还未凝固的聚丙烯毛坯上，经过压缩层压成为门内板。表皮材料为衬有PP软泡层的TPO，这类门板易回收再生。中低档轿车的门内板，可用木粉填充改性PP板材或废纤维层压板表面复合针织物的简单结构，即没有发泡缓冲结构，有些货车上甚至使用直接贴一层PVC人造革的门内板。部分汽车内饰板采用织物；欧洲汽车一般采用增强聚丙烯PP板材放填充物，再包皮的结构，填充材料大多数采用薄的聚氨酯泡沫塑料片，表皮材料为PVC，也有使用织物的趋向。 硬质的车门内板一般都是塑料注塑一次成型。在美国，门内装饰板用ABS或PP注塑成形的居多，现在我国国产的重卡斯太尔“王” 是用PP注塑成形的。 另外，近年来车门内饰板为满足耐候性和柔软性，已开始使用热塑性弹性体与PP泡沫板相叠合的结构，日本开发了一种冲压成形，连续生产全PP车门内饰板的技术，门板包括PP内衬板、PP泡沫衬热层和PP/EPDM皮层结构。 座椅 座椅是汽车内饰中重要的功能件。 ◆ 汽车座椅的设计 汽车座椅是根据人体工程学原理而设计的，它不仅要满足驾乘人员的使用功能，而且具有舒适的特点。影响汽车座椅舒适性的因素主要有：（1）座椅的靠背必须使腰曲的弧线处于正常的曲线状态，并且力图按不同习惯坐姿设计最佳舒适状态。（2）靠背必须具有正确的支撑点。所谓正确的支撑点即：第一点支撑第5-6胸椎之间，形成肩靠；第二点支撑腰曲部位，形成腰垫。腰靠可减少颈曲变形，腰垫可以维持正确的腰部曲线。（3）正确分布体压。人体在坐垫表面的压力分布应适应人体臀部结构特点：粗壮的坐骨可承受比其周围肌肉更大的压力，大腿底面的肌肉内包含很多血管和神经系统，所承受的压力较小。（4）保持人体躯干与大腿的舒适夹角。 ◆ 座椅的分类与制造 座椅按其结构可分为调角器式的、齿板齿条式的或前后调节式的、前后上下调节式的，按其坐垫及靠背材料可分为PU发泡的、硬质棉的和天然纤维的等几种。 传统的座椅一般选用调角器式的，但由于频繁的使用，其卷簧容易失效。而齿板齿条式的只要材料、热处理达到设计要求其寿命和使用效果还是比较好的。 座椅前后调节一般是靠滑道来完成的，座椅上下调节则靠气囊和减振器，气囊和减振器对提高座椅的舒适性有很好的作用。 现在有的座椅在坐垫上还增加了加热、充冷气装置，以适用于高热、高寒地区不同用户的需要。 目前坐垫及靠背基本上是由软质PU发泡制成；或硬质棉的。座椅的表皮材料，60年代大多数采用PVC人造革，70年代开始使用真皮织物包皮，织物材料主要是尼龙，预计聚酯织物包皮会逐年增加。软质PU发泡材料可用热硫化层和冷硫化法生产，但从设备投资和材料性能考虑，目前座椅缓冲垫多用冷硫化法生产。考虑到座椅的舒适性，缓冲垫的密度可以改变，则软硬度也随之改变。如奥迪A6轿车靠背上的缓冲垫可使用天然纤维（如椰子壳）浸胶材料，其特点是透气性好；骨架材料一般采用金属焊接的，有的也可用GMT（玻璃纤维毡片），取代钢铁材料。 转向盘 转向盘又称方向盘，它是汽车的主要操作功能件又是装饰件。转向盘一般由盘毂、圆周和盘辐及附件等组成。 ◆ 转向盘的设计 早期的转向盘功能单一，只有转向功能。随着技术的发展，现代汽车的转向盘集合了多种功能，在其上可布置一些操控件和按钮。这样一来驾驶员在手不离开转向盘的情况下就可以进行许多操作，既方便，又安全。此外轿车转向盘内都装有安全气囊，以保证汽车的被动安全性。 转向盘的尺寸和形状直接影响到转向操纵的轻便性，选用较大直径的转向盘虽然操纵轻便，但是会使驾驶员进出驾驶室困难；选用较小直径的转向盘时，会要求驾驶员施加较大的力，从而使汽车操纵趋于困难。在现代汽车中，一般都有转向助力装置，转向力不需要很大，从而提高了操纵舒适性。转向盘的尺寸一般有380、400、425、450、475、500、550等几种。前三种适用于轿车、小型客车，后两种适用于大客车、重型载货车，450、475、500适用于中型客车、中型载货车。 在设计转向盘盘辐和中部轮廓时要避免有过于坚硬的棱线出现，要保证手掌握持舒适，过于坚硬的棱角和凌乱的线条会使驾驶者产生不舒适和不安全感，此外还要保证在各个不同转角条件下都有良好的握持性。 ◆转向盘的分类与制造 根据转向盘的材料可分为硬质转向盘、软质转向盘、皮革转向盘、桃木纹转向盘等类型，根据盘辐的多少转向盘可分为两辐式、三辐式和四辐式几种类型。 硬质转向盘一般都是骨架与PVC注塑成型，软质（相对而言）转向盘一般采用自结皮PU泡沫材料高压或低压发泡而成。方向盘结构要求挺拔、坚固、轻便、外韧内软，并能耐热、耐寒、耐光、耐磨，包覆物多用改性PP、PVC、PU、ABS等树脂。骨架一般选用钢骨架与铝压注而成，或圆、椭圆金属握制并焊接而成；现从轻量化考虑，有用玻璃纤维增强PA替代铁芯的趋势。为了追求豪华、舒适、手感好，现在的方向盘表面部分增加了桃木饰纹或真皮包皮等，但是桃木纹必须在硬质塑料上，真皮必须缝在软质（相对而言）PU发泡层上。 顶棚、后围 车内顶棚、后围（后围主要用于载重货车）是内饰件中材料和品种花样最多的一种复合层压制品。它的作用除了起装饰功能外，还起着隔热、隔音等特殊功能。 ◆ 顶棚、后围的设计 顶棚、后围的设计主要考虑与驾驶室的顶部和后部相符合，且与整个驾驶室的内部结构和色调相一致。要注意天窗和后窗的对应及四周搭接处的吻合，而且还要有一定的强度，刚度。 ◆ 顶棚、后围的分类与制造 顶棚、后围按其材料分为硬质的和软质的；顶棚按其加工方法分为成型顶棚、粘接顶棚和吊装顶棚。硬质的一般是玻璃钢压制再喷涂上面漆而成，或PVC板材吸塑成型。这类顶棚、后围一般隔热、隔音效果较差，但强度、刚性较好。软质的一般由基材和表皮构成，基材要求轻量、高刚性、尺寸稳定，易成形等特点，为此一般使用热塑性聚氨酯发泡内材、PP发泡内材、热塑性毡类内材、玻璃纤维瓦楞纸、蜂窝状塑料带等。表皮材料可用织物、无纺布、TPO、PVC等，我国轿车顶棚一般使用TPO发泡片材、玻璃纤维、无纺涤纶布材料层压成形。汽车顶棚中成形顶棚占70%以上，成型顶棚基材一般用浸树脂的再生棉或玻璃纤维。聚苯乙烯泡沫材料板，填充材一般用聚氨酯或聚烯烃树脂发泡体。表皮材主要是PVC片材，同时逐渐增加织物。填充材和表皮材一起层压后贴在基材上。吊装型衬层是用钢上网吊起来的一种结构，表皮材料是PVC片材或PVC人造革、织物等。为了隔热和隔音，把绝缘材料放到顶板和衬层之间。粘贴型是把填充材料和表皮材层，直接贴到顶棚上，填充材主要是聚氨酯发泡体、PVC发泡体，表皮材主要是PVC片织物等。卡车也主要用成型顶棚，基材采用热固性或热塑性毡类，压制成型，表皮材料选用针织面料、无纺布、PVC等。 发动机罩及地垫 发动机罩及地垫属中、重型汽车及客车的重要的内饰件，它的主要功能是吸音、隔热、减震和美化车内环境等作用。地垫对于轿车来说主要是装饰、防污和防滑等作用。 ◆ 发动机罩及地垫的设计 卡车的发动机罩和地垫的设计一般要求必须与驾驶室下部发动机金属壳体贴合一致，其上面又必须与仪表板下部相吻合，其上面还要留出换挡手柄及其它附设装置的安装位置，而且还必须美观、大方并与驾驶室的色调浑然一体。轿车的地垫的设计主要以美观、漂亮为本。 ◆ 发动机罩及地垫的分类与制造 卡车的发动机罩和地垫按材料可分为棉质的、橡胶的、PVC发泡复合的、橡胶发泡复合的等几种。现比较流行的做法是PVC皮革吸塑后与聚醚多元醇和异氰酸酯发泡填充而成，或橡胶热压成型后与聚醚多元醇和异氰酸酯发泡填充而成。轿车中的地垫一般都采用美观、漂亮的复合成型垫（如橡胶、PVC、毛、麻类），橡胶的可热压成型，PVC的可注塑成型。 结束语：现代汽车内饰设计首先强调的是整体感，即整个内部环境形成一个完整协调的设计主调，各个部分的形体、色彩、材料质感、纹理等诸多因素都要围绕这个主调进行变化，在每个局部保证各自独立功能要求的前提下，各部分还要注意相互呼应，整体统一，以期给驾乘人员更美妙的身心感受。 同时，内饰的设计也应与外部的设计相呼应，使整车浑然一体。内饰件的制造还应考虑工艺的可行性及制造成本。所以汽车内饰件的设计与制造是一门综合的学问，涉及的知识比较多且杂，有美学的、光学的、力学的、人体工程学的、材料科学的、化工学的等等很多。尤其是现在汽车工业的飞速发展，新的材料、新的工艺层出不穷；反过来也促进了现代汽车内饰设计的进步。(end)

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