王珂 傅杰 喻大偉

摘 要：隨著汽車(chē)換擋器市場(chǎng)上對(duì)用戶感知的極限追求而不斷演變提升，汽車(chē)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(wù)需求來(lái)提升用戶感知已經(jīng)成為在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)先機(jī)的關(guān)鍵，而換擋器與副儀表板護(hù)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為了不斷滿足提升的配合要求，需要對(duì)結(jié)構(gòu)和定位設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化，來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(lèi)號(hào)：U463.83+9 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(shè)計(jì)的演變與追求，都是為了不斷迎合客戶的需求，而設(shè)計(jì)的最高境界莫過(guò)于為客戶發(fā)現(xiàn)他們潛在的需求，也就是說(shuō)在客戶還沒(méi)意識(shí)到他的需求時(shí)，設(shè)計(jì)師已經(jīng)創(chuàng)造出了這個(gè)功能，當(dāng)客戶使用新的產(chǎn)品時(shí)，可以由衷的贊嘆這這個(gè)功能正是我的需求。

汽車(chē)換擋器作為底盤(pán)件的重要組成部分，近年來(lái)不斷推陳出新，設(shè)計(jì)師們對(duì)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(shè)計(jì)也隨著換擋器的不斷升級(jí)而不斷演變，最早車(chē)型上常用的是遮蔽式配合，就是業(yè)內(nèi)常說(shuō)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(yàn)去感知。而后隨著自動(dòng)變速箱的普及配置，市面上越來(lái)越多的車(chē)型對(duì)換擋器與副儀表板的換擋護(hù)罩采用間隙式配合，這種配合形式，客戶掛擋時(shí)，直接可以看到檔位的止位，視覺(jué)感受更直觀，客戶出了手感和經(jīng)驗(yàn)外，視覺(jué)還能直觀確認(rèn)檔位是否到位。最后隨著電子換擋器的大量應(yīng)用，換擋器工作時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡摒棄了過(guò)去的幾個(gè)檔位的傳統(tǒng)路徑，而定義為360度旋轉(zhuǎn)，這樣對(duì)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(shè)計(jì)能滿足換擋器運(yùn)動(dòng)路徑的面罩定位形式。

2 汽車(chē)換擋器與副儀表板配合概述

2.1 汽車(chē)換擋器與副儀表板配合分類(lèi)

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

這三類(lèi)換擋器與副儀表板的配合在不同時(shí)期，不同品牌上和同一品牌的不同配置車(chē)型上都有所應(yīng)用，很多主機(jī)廠是三種配合形式都在使用。這三類(lèi)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(lèi)和第二類(lèi)是大部分品牌的低端車(chē)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(lèi)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(gè)配合形式也會(huì)變化，目前推薦的這種球形配合形式在標(biāo)致雪鐵龍的中高端車(chē)型上均有良好使用。

2.2 汽車(chē)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(chē)身地板的鈑金支架上，鈑金支架的強(qiáng)度可以滿足換擋力的要求，而對(duì)于電子換擋器來(lái)說(shuō)，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(diǎn)。

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(duì)于第一類(lèi)和第二類(lèi)手動(dòng)變速箱（MT）和自動(dòng)變速箱（AT）的換擋機(jī)構(gòu)與副儀表板配合的裝配順序是裝配換擋支架在車(chē)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(guò)換擋支架，裝配副儀表板到車(chē)身地板支架上。從第四步開(kāi)始，第一類(lèi)和第二類(lèi)有區(qū)別，第一類(lèi)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(gè)類(lèi)型的換擋球頭是和換擋面罩集成在一起供件的。而對(duì)于第二類(lèi)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(lèi)的配合形式比第一類(lèi)多一步裝配操作。

而對(duì)于第三類(lèi)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(yīng)商處分裝，將副儀表板裝配在車(chē)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(guò)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(shuō)，這一類(lèi)型的裝配可以將電子換擋器與副儀表板在供應(yīng)商處集成，送總成在主機(jī)廠線上裝配，這樣可以節(jié)約更多裝配工時(shí)，匹配的效果也可以在供應(yīng)商處檢查確認(rèn)，但是缺點(diǎn)是，電子換擋器的成本較高，一般情況下，副儀表板的供應(yīng)商不愿意集成成本高的電器件，報(bào)廢率和來(lái)件質(zhì)量接收等都會(huì)是供應(yīng)商首要考慮的。所以目前大部分的主機(jī)廠還是在廠內(nèi)按照以下順序在線上裝配電子換擋器。

對(duì)于第一類(lèi)遮蔽式配合，專(zhuān)業(yè)上叫做皮老虎式配合，由于檔桿與副儀表板上護(hù)罩沒(méi)有直接的間隙配合，而是用一塊軟皮子做了遮蓋，基本沒(méi)有美學(xué)要求，保證上最容易實(shí)現(xiàn)。只需要保證整個(gè)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(gè)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(gè)間隙可以定義0.5mm，公差是正負(fù)0.5，如圖7所示：

對(duì)于第二類(lèi)檔桿與護(hù)罩間隙配合形式，因?yàn)闄n桿是運(yùn)動(dòng)件，所以要求檔桿在各個(gè)換擋止位與換

擋面罩要留有間隙，保證不干涉，同時(shí)還要保證在P檔位時(shí)，檔桿與換擋面罩的左右間隙要居中并間隙對(duì)稱(chēng)，如圖8所示，所以一般設(shè)計(jì)上，檔桿的各個(gè)止位與換擋面罩邊緣之間留有5mm的設(shè)計(jì)間隙。如圖9所示：

而第三類(lèi)電子換擋器，由于檔桿的運(yùn)動(dòng)是繞汽車(chē)坐標(biāo)系的Y軸前后旋轉(zhuǎn)，所以檔桿與護(hù)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(duì)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(shí)，不發(fā)生干涉，所以一般X向設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)理論間隙Y向?yàn)?mm，如圖12斷面所示：

3 汽車(chē)換擋器與副儀表板的定位設(shè)計(jì)

3.1 第一類(lèi)檔桿與換擋面罩遮蔽式配合的定位設(shè)計(jì)

這類(lèi)配合美學(xué)要求不高，所以在設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)與第二類(lèi)相似，不同的是，這一類(lèi)配合對(duì)車(chē)身地板上鈑金支架的安裝孔的相對(duì)位置要求不高，對(duì)于焊接的白車(chē)身地板，這個(gè)相對(duì)精度保證在通用要求的正負(fù)2就可以了。

3.2 第二類(lèi)檔桿與換擋面罩間隙配合的定位設(shè)計(jì)

這類(lèi)配合最易出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，如果配合不良，會(huì)在商品車(chē)下線的檢查中發(fā)現(xiàn)，換擋不能到位的功能缺陷，換擋護(hù)罩會(huì)擋住檔桿，使得檔桿不能達(dá)到相應(yīng)的止位，對(duì)定位設(shè)計(jì)和零件尺寸保證都有很?chē)?yán)格的要求，最好能將換擋器在車(chē)身地板上的裝配支架與副儀表板在車(chē)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(wú)法做成一個(gè)鈑金支架，主要原因是換擋器在車(chē)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(chē)身地板上的安裝支架一般需要設(shè)計(jì)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(gè)鈑金支架，支架會(huì)比較大，貫穿

大半個(gè)副儀表板，同時(shí)增加車(chē)身重量，對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性和成本都有影響。

對(duì)于換擋器與副儀表板的配合界面，定位設(shè)計(jì)會(huì)考慮以下幾個(gè)方面，首先換擋支架自定位并緊固在車(chē)身地板上，副儀表板裝配支架自定位并緊固在車(chē)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(duì)于第二類(lèi)配合，因?yàn)閾Q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(zhǎng)，見(jiàn)下圖14的計(jì)算結(jié)果，這個(gè)定位方案對(duì)車(chē)身地板上換擋支架和副儀表板裝配支架的安裝孔的相對(duì)位置有精確的要求，對(duì)于焊接的白車(chē)身地板，這個(gè)相對(duì)精度可以保證在正負(fù)1，需要作為車(chē)身的關(guān)鍵尺寸來(lái)監(jiān)控。對(duì)于第二類(lèi)的配合，各零件和車(chē)身地板都在嚴(yán)格公差控制下，檔桿和換擋面罩的間隙可以達(dá)到正負(fù)2的散差。對(duì)于理論間隙5mm來(lái)說(shuō)，基本可以實(shí)現(xiàn)換擋不干涉及檔桿在換擋面罩的間隙對(duì)中的要求。

3.3 第三類(lèi)檔桿與換擋面罩球形配合的定位設(shè)計(jì)

這類(lèi)配合的美學(xué)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(dá)到正負(fù)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(gè)原因是電子換擋器的換擋力降低了50%，它對(duì)安裝點(diǎn)的強(qiáng)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(shí)現(xiàn)與車(chē)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(hù)罩的配合就完全脫離了車(chē)身地板，尺寸鏈環(huán)最短，可以進(jìn)行直接的匹配，所有的鏈環(huán)均來(lái)自于零件自身尺寸的配合，對(duì)白車(chē)身地板上的支架安裝點(diǎn)沒(méi)有了尺寸要求，配合主要由副儀表板的供應(yīng)商負(fù)責(zé)集成，具體的尺寸鏈見(jiàn)如16所示。對(duì)于這種定位及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，電子換擋器和換擋面罩間隙可以保證正負(fù)1.5的散差。

因?yàn)楦眱x表板上換擋護(hù)罩與換擋桿之間有直接的間隙配合，為了進(jìn)一步縮短尺寸鏈，標(biāo)致系的

車(chē)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(chē)換擋器與副儀表板配合設(shè)計(jì)展

在最近幾年里車(chē)展及4S店展廳中，車(chē)主可能會(huì)驚訝地發(fā)現(xiàn)，本該是自動(dòng)擋變速箱換擋器的地方卻看到了一個(gè)旋鈕或者干脆就是一排按鈕。還有一些第一眼看起來(lái)像是熟悉的換擋器，但被放置在中控上或是在方向盤(pán)轉(zhuǎn)向柱上，這類(lèi)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(lái)往往是復(fù)雜和不直觀的。

這樣的結(jié)果是換擋器作為汽車(chē)中最基礎(chǔ)的部件之一反而會(huì)讓駕駛者感到困惑，并且在使用不當(dāng)?shù)那闆r下會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)事故的發(fā)生。因?yàn)檫@些不熟悉的換擋器沒(méi)辦法直觀明顯的顯示出當(dāng)前檔位狀態(tài)是在 N 檔還是 P 檔，當(dāng)司機(jī)離開(kāi)汽車(chē)的時(shí)候有可能會(huì)發(fā)成溜車(chē)事故。

寶馬最先是在 2000 年后的車(chē)型上采用這種新式設(shè)計(jì)的換擋器，從那時(shí)開(kāi)始，很多其他主機(jī)廠在更主流的汽車(chē)上引入新設(shè)計(jì)替代傳統(tǒng)的換擋器。

目前國(guó)際上很多主管感知評(píng)價(jià)體系及消費(fèi)者售后調(diào)研中認(rèn)為這種類(lèi)型的換擋器設(shè)計(jì)有潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，所以在其車(chē)輛評(píng)分報(bào)告中會(huì)對(duì)采用這種難以操控或讓人困惑的換擋器的車(chē)型予以扣分。另外如果接受評(píng)測(cè)的車(chē)輛在熄火或是啟動(dòng)狀態(tài)同時(shí)駕駛室門(mén)打開(kāi)的時(shí)候沒(méi)有自動(dòng)將檔位掛到 P 檔或進(jìn)行停車(chē)制動(dòng)，也會(huì)被額外扣分。

國(guó)家鼓勵(lì)汽車(chē)廠商在設(shè)計(jì)和工程上的創(chuàng)新，但同時(shí)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(shè)計(jì)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(yàn)到檔桿的運(yùn)動(dòng)，利用手感經(jīng)驗(yàn)和電子屏幕顯示相結(jié)合的形式來(lái)確認(rèn)檔位的止位。

我相信未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間，低端車(chē)型還是會(huì)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(chē)型還是會(huì)優(yōu)選球形配合形式，來(lái)保留客戶心中對(duì)換擋的最初記憶。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]鄒林峰，王光良.N200車(chē)型換擋操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2009年24期.

[3]王濤，李宏玲.基于人機(jī)工程的轎車(chē)換擋機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].農(nóng)業(yè)裝備與車(chē)輛工程，2013年08期.

[4]王志紅，手動(dòng)變速系統(tǒng)優(yōu)化及換檔質(zhì)量評(píng)價(jià)研究[D].武漢理工大學(xué)，2013年.

[5]逯子榮，田青龍，張國(guó)萍.汽車(chē)換擋機(jī)構(gòu)噪聲的研究[J].北京汽車(chē)，2017年01期.