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汽車(chē)方向盤(pán)舒適性設(shè)計(jì)思考

2020-06-24 21:27:13·  來(lái)源：碰撞與安全  
　
說(shuō)到方向盤(pán)，給人的第一印象便是動(dòng)感和安全感的代名詞。在汽車(chē)上，方向盤(pán)作為駕馭車(chē)輛必不可少的重要零部件，是駕駛員接觸時(shí)間最長(zhǎng)、使用頻率最高的部件。經(jīng)常說(shuō)
說(shuō)到方向盤(pán)，給人的第一印象便是“動(dòng)感”和“安全感”的代名詞。在汽車(chē)上，方向盤(pán)作為駕馭車(chē)輛必不可少的重要零部件，是駕駛員接觸時(shí)間最長(zhǎng)、使用頻率最高的部件。經(jīng)常說(shuō)我們?nèi)耸强刂破?chē)的大腦，那么方向盤(pán)可以說(shuō)是中樞神經(jīng)，它是人與車(chē)“交流”的重要途徑。那么方向盤(pán)的設(shè)計(jì)是否舒適就直接影響著駕駛者的情緒、操作甚至是安全性。下面首先科普一下方向盤(pán)的演變史，然后說(shuō)說(shuō)方向盤(pán)的舒適性設(shè)計(jì)。
  
方向盤(pán)的演變史科普
 
在大多數(shù)人看來(lái)，汽車(chē)有方向盤(pán)是理所應(yīng)當(dāng)?shù)模欢诤芫靡郧?，汽?chē)剛發(fā)明出來(lái)的時(shí)候，汽車(chē)上是沒(méi)有方向盤(pán)的。奔馳當(dāng)年在造第一輛汽車(chē)的時(shí)候，僅僅用一根“方向桿”來(lái)操縱汽車(chē)轉(zhuǎn)彎，這種豎直的方向桿操作起來(lái)很不方便。在一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，方向盤(pán)設(shè)計(jì)引入了圓形船舵的概念，這就是如今方向盤(pán)的起源。但是這時(shí)的方向盤(pán)除了控制方向，沒(méi)有任何其它功能。后來(lái)，喇叭按鈕被安裝在方向盤(pán)上。八十年代后，出現(xiàn)了安裝在方向盤(pán)中央的保護(hù)駕駛員的安全氣囊；九十年代至今，方向盤(pán)的功能已經(jīng)趨于多樣化、集成化，幾乎除剎車(chē)和油門(mén)踏板外，所有車(chē)輛控制全部集成于方向盤(pán)上，發(fā)展為現(xiàn)代的多功能集成方向盤(pán)。隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的不斷發(fā)展，方向盤(pán)更是集成了離手檢測(cè)技術(shù)、燈光及觸摸屏，極大的增強(qiáng)了方向盤(pán)科技感和現(xiàn)代感。
 
方向盤(pán)在選材方面，早期的方向盤(pán)主要使用木質(zhì)和金屬材料進(jìn)行制作，但隨著批量生產(chǎn)的需求以及消費(fèi)群體對(duì)方向盤(pán)高級(jí)感、舒適感的需求，塑料和皮革成功取代了金屬和木質(zhì)材料。直到現(xiàn)在，材料的多元化應(yīng)用，電鍍、鋼琴漆、碳纖維、麂皮、Alcantara的應(yīng)用，使得方向盤(pán)越來(lái)越精致，給人以完美的視覺(jué)體驗(yàn)。
 
  
方向盤(pán)的舒適性
我們?cè)?jīng)做過(guò)用戶研究，一般來(lái)說(shuō)新用戶在選車(chē)的時(shí)候更多的關(guān)注方向盤(pán)的造型和材質(zhì)用料；在使用過(guò)程中或者老司機(jī)換車(chē)時(shí)，用戶更關(guān)注方向盤(pán)的使用舒適性，所以方向盤(pán)的舒適性至關(guān)重要。那么哪些因素影響方向盤(pán)的使用舒適性呢？總結(jié)下來(lái)可以分為三個(gè)方面，操作、握感和觸感，對(duì)于方向盤(pán)本體，影響操作的主要是方向盤(pán)外形尺寸，詳見(jiàn)下面分解圖。
 
一、方向盤(pán)的外形尺寸設(shè)計(jì)
 
目前市面上主流的方向盤(pán)的形狀是圓形，圓環(huán)的形狀有利于快速、流暢地改變方向。但隨著設(shè)計(jì)創(chuàng)新及個(gè)性化要求，越來(lái)越多的車(chē)參照跑車(chē)的設(shè)計(jì)，將圓形方向盤(pán)改成平底方向盤(pán)，形成D字形。近年來(lái)在跑車(chē)、SUV、轎跑等運(yùn)動(dòng)風(fēng)格的車(chē)上流行。D形方向盤(pán)有很多優(yōu)點(diǎn)，不僅可以避開(kāi)膝蓋位置，增大腿部空間，還可以作為操作方向盤(pán)圈數(shù)的參考。
 
另外，方向盤(pán)的尺寸設(shè)計(jì)是否合理直接決定司機(jī)操作的舒適性，方向盤(pán)的尺寸從人機(jī)的角度看與肩膀關(guān)節(jié)間距相關(guān)，成人肩膀關(guān)節(jié)間距的尺寸一般在276-406mm之間，所以方向盤(pán)的舒適尺寸應(yīng)該在這個(gè)范圍內(nèi)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，市面上有70%以上的方向盤(pán)的直徑在370±5mm?？紤]到實(shí)際車(chē)型大小的差異及人機(jī)舒適性，一般建議A級(jí)車(chē)直徑在365-375mm之間，B級(jí)車(chē)直徑在375-385mm之間。
 
二、方向盤(pán)握感設(shè)計(jì)
01丨方向盤(pán)握手結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
首先我們來(lái)了解一下常見(jiàn)的駕駛姿勢(shì)有哪些？ 不同的人雖然有不同的駕駛習(xí)慣，但是也有規(guī)律可循?？梢园逊较虮P(pán)看成一個(gè)時(shí)鐘，手抓方向盤(pán)位置代表不同的時(shí)間點(diǎn)。據(jù)網(wǎng)絡(luò)上調(diào)查統(tǒng)計(jì)，比較常見(jiàn)的抓握位置有：10點(diǎn)→2點(diǎn)、9點(diǎn)→3點(diǎn)、7點(diǎn)→5點(diǎn)，這些位置會(huì)隨著駕駛時(shí)間、駕駛習(xí)慣、駕駛路況的不同而交替出現(xiàn)，各有優(yōu)缺點(diǎn)。其中10點(diǎn)→2點(diǎn)這種抓握方式長(zhǎng)時(shí)間駕駛會(huì)產(chǎn)生疲勞，且當(dāng)發(fā)生事故，駕駛員的手很容易被氣囊彈到駕駛者的臉部，而造成二次損傷，此抓握的優(yōu)點(diǎn)是緊急連續(xù)轉(zhuǎn)彎的情況下便于操作，反應(yīng)迅速。9點(diǎn)→3點(diǎn)抓握方式在日常開(kāi)車(chē)中是最常見(jiàn)的，抓握位置是方向盤(pán)的中間位置，操作靈活，而且在發(fā)生事故氣囊彈出時(shí)雙手會(huì)被分向身體兩側(cè)，臉部不會(huì)受到二次傷害，但是同樣存在長(zhǎng)時(shí)間駕駛疲勞問(wèn)題，因?yàn)槭直鄄皇亲匀幌麓沟淖藨B(tài)。所以高速長(zhǎng)時(shí)間駕駛最為舒適的是7點(diǎn)→5點(diǎn)的抓握，這時(shí)雙手自然彎曲，雙臂自然下垂，但是急速連續(xù)轉(zhuǎn)彎情況下不夠靈活。下面就從人機(jī)工程學(xué)的角度來(lái)看看每個(gè)位置應(yīng)該怎么設(shè)計(jì)？
1）10點(diǎn)→2點(diǎn)拇指休息區(qū)設(shè)計(jì)
一般在10點(diǎn)→2點(diǎn)位置，通常會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)凸起的造型特征。該特征在增大摩擦面積的同時(shí)，也為拇指提供一個(gè)休息的平臺(tái)，增加操作舒適性。一般來(lái)說(shuō)凸起的半徑R大于10mm，厚度h要大于5mm。
 
2）9點(diǎn)→3點(diǎn)握感設(shè)計(jì)
3/9點(diǎn)區(qū)域是常見(jiàn)的多功能開(kāi)關(guān)布置區(qū)域，開(kāi)關(guān)的布置位置需要同時(shí)考慮方向盤(pán)的握感及按鍵的操作便利性，一般要求方向盤(pán)上常見(jiàn)的鍍鉻亮條及按鍵布置在方向盤(pán)外緣向內(nèi)50-90mm范圍內(nèi)，同時(shí)鍍鉻亮條的走向要隨拇指的走向。避免手握到硬質(zhì)物出現(xiàn)頂手，硌手的情況。
在3/9點(diǎn)的正面要設(shè)計(jì)隨手型的一個(gè)凹陷曲面，拇指放置半徑R≥12mm，在3/9點(diǎn)輻條背面也要設(shè)計(jì)一個(gè)凹陷的區(qū)域來(lái)放手指。凹陷的深度大于3.5mm，正面到背面的周長(zhǎng)要相當(dāng)于手掌的長(zhǎng)度，這樣當(dāng)手握到這里的時(shí)候就是一個(gè)比較貼合的狀態(tài)，手掌無(wú)懸空，從人機(jī)工程學(xué)角度來(lái)說(shuō)長(zhǎng)時(shí)間駕駛，手指關(guān)節(jié)和肌肉不容易疲勞。
 
3/9點(diǎn)側(cè)面設(shè)計(jì)手掌心休息區(qū)域，手掌休息區(qū)的設(shè)計(jì)目前在跑車(chē)中比較多，目前AUDI運(yùn)動(dòng)方向盤(pán)、奔馳AMG方向盤(pán)均有設(shè)計(jì)手掌休息區(qū)。
 
3）7點(diǎn)→5點(diǎn)→12點(diǎn)截面設(shè)計(jì)
截面設(shè)計(jì)需要符合人機(jī)工程學(xué)舒適性要求，應(yīng)以手掌可全部握緊為基準(zhǔn)，常見(jiàn)的截面形狀都是橢圓形設(shè)計(jì)，截面的尺寸一般在28*35mm左右，對(duì)于運(yùn)動(dòng)風(fēng)格的方向盤(pán)，截面會(huì)設(shè)計(jì)相對(duì)粗一些，一般在30*40mm左右。橢圓截面的傾角需要綜合考慮視野和握感而定。
 
02丨方向盤(pán)握手軟硬度設(shè)計(jì)
軟硬度沒(méi)有好壞之分，需要根據(jù)各OEM設(shè)定的風(fēng)格或者車(chē)型的定位來(lái)確定，比如目前行業(yè)內(nèi)歐系絕大部分主要采用硬朗的風(fēng)格，方向盤(pán)整體握起來(lái)硬朗有力量；美日系方向盤(pán)相對(duì)采用柔軟的風(fēng)格，握起來(lái)柔軟舒適。那么軟硬度與哪些因素相關(guān)呢？
我認(rèn)為主要與皮革和發(fā)泡的軟硬度相關(guān)，對(duì)于皮革來(lái)說(shuō)，皮革的種類(lèi)和工藝會(huì)影響皮革的軟硬度。頭層或者全粒面皮是牛皮原本的纖維組織，所以相對(duì)柔軟；而二層皮是通過(guò)在皮胚表面涂飾化工材料而成，化工材料滲透到皮里面越多，皮胚就會(huì)變硬。所以二層皮會(huì)相對(duì)偏硬。另外皮革的生產(chǎn)工藝也會(huì)影響皮革的軟硬度，比如增加皮胚摔軟和震蕩的時(shí)間可以改善皮革的軟硬度，但是對(duì)于二層皮來(lái)說(shuō)，皮革太軟會(huì)增加包覆難度和外觀橘皮的缺陷。所以需要在軟硬度和外觀上尋找平衡點(diǎn)。
 
另外，發(fā)泡的軟硬度直接影響方向盤(pán)的軟硬度，發(fā)泡的軟硬度可以通過(guò)調(diào)整AB料的配比來(lái)實(shí)現(xiàn)，方向盤(pán)發(fā)泡的軟硬度一般在70±5邵氏L，過(guò)軟會(huì)導(dǎo)致發(fā)泡缺陷以及表面裝飾件的安裝強(qiáng)度不足問(wèn)題，過(guò)硬會(huì)影響握感舒適性。
最后，有些OEM為了實(shí)現(xiàn)方向盤(pán)柔軟舒適的風(fēng)格，在皮革和發(fā)泡間增加一層海綿層，整個(gè)輪圈在海綿的支撐下握起來(lái)飽滿柔軟。
 
三、方向盤(pán)觸感設(shè)計(jì)
方向盤(pán)的觸感主要分兩個(gè)方面，一個(gè)是皮革的觸感，一個(gè)是縫線的觸感。
 
01丨方向盤(pán)皮革觸感
皮革的觸感與皮革的柔軟度、干濕度、豐滿性、彈性、粗糙度相關(guān)。其中比較關(guān)鍵的是干濕度和粗糙度。從趨勢(shì)上看，各種類(lèi)型的皮革都在向光滑濕潤(rùn)方向發(fā)展，整體手感越來(lái)越好。據(jù)調(diào)查，目前行業(yè)內(nèi)方向盤(pán)的紋理逐漸從深淺紋理過(guò)渡到光滑的細(xì)紋理。所以皮紋越細(xì)，手感越好，但是真皮由于受限于皮本身的特性，在紋理設(shè)計(jì)上有一些局限。另外，超纖皮目前在汽車(chē)方向盤(pán)上廣泛應(yīng)用，超纖皮的紋理和干濕度可設(shè)計(jì)范圍較大，可以用來(lái)改善手感。
 
02丨方向盤(pán)縫線觸感
方向盤(pán)的縫線種類(lèi)有很多種，目前大都采用美式及歐式縫法。常規(guī)車(chē)采用美式縫線較多，運(yùn)動(dòng)風(fēng)格方向盤(pán)采用歐式縫線較多。對(duì)于美式縫線，縫好后縫線會(huì)藏到皮革下面，手觸摸感受不到縫線，手感相對(duì)較好。但是對(duì)于二層皮由于本身偏硬，采用美式縫法拉緊后會(huì)在方向盤(pán)上產(chǎn)生鼓包現(xiàn)象，外觀欠佳。那么采用歐式縫法，縫好后外觀比較平整，但是縫線比較寬而且是浮在皮革的表面，所以會(huì)感覺(jué)到手感欠佳。
采用歐式縫法的情況下可以通過(guò)改變縫線的走向來(lái)改善手感，縫線走向需要避開(kāi)手指接觸區(qū)域，比如3/9點(diǎn)的拇指放置區(qū)經(jīng)常會(huì)要走縫線，這樣當(dāng)握上方向盤(pán)時(shí)很明顯的感覺(jué)到手指觸碰到的是縫線，有明顯的異物感和硌手感，所以在手指接觸的區(qū)域縫線盡量向后走到手指接觸不到的區(qū)域。
 
另外縫線的材質(zhì)也可以改善手感，目前市面上常見(jiàn)的縫線有滌綸不加邦和尼龍加邦兩種材質(zhì)，滌綸不加邦的縫線手感稍軟一下，手感更優(yōu)。
  
結(jié)語(yǔ)
 
隨著汽車(chē)“健康舒適”座艙理念的深入，方向盤(pán)的舒適性也越來(lái)越受到用戶的關(guān)注。方向盤(pán)的舒適性是一個(gè)偏主觀的課題，需要持續(xù)不斷的改善研究，如果小伙伴們有疑問(wèn)歡迎交流共同學(xué)習(xí)！
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