登录  |  注册
english
河北华利机械配件有限公司

汽车方向盘外观造型的演变

2013/7/19 15:33:12

 

ZHANG Shuang

赵新军 ZHAO Xinjun

东北大学机械工程与自动化学院

要:汽车的方向盘是汽车最重要的部件之一,本文致力于翻阅历史的篇章,探究方向盘外观造型的进化历程,从多个角度分析外界因素对方向盘外观造型产生的影响;总结出方向盘在演变过程中的多种典型外观造型,以及色彩、材料、尺寸和功能的变化;最后,展望未来方向盘外观造型的发展趋势。关键词:方向盘 手柄 外观造型 中央集控汽车自十九世纪末诞生以来,已经走过了风风雨雨的100 多年。那么,在这100 多年的历史进程中,作为汽车重要部件的方向盘的外观造型是如何演变而来呢?

.车辆转向装置的雏形

在人类历史上,最初的车辆是人力车和畜力车[1],它们都是靠外力而不是机构来实现车辆的转向,车辆本身还没有转向装置;后来用硬木料制造的手推单轮车[2](图1),是靠手推两根连车架的车把前进,车把的形态仅仅是两根木头制成,实现转向仍需要靠人力;十七世纪出现的脚踏车[2] 2)的车把造型为大写的字母T 型,转弯时要下车抬起前轮转变方向。这种车把只是便于人手把握,掌握平衡,并没有转向作用,人力仍然是转向的动力。

产生于1885年的世界上第一辆摩托车[2](图3),它的车把通过连杆机构和前叉结构带动车辆转向。车把的造型也是T 型结构,在车把的两端套上了一个塑料套,使得手握起来更加方便,增大了摩擦力;车把的材料是质地坚固的金属材料;与车把垂直的连杆还带有优美的弯曲度。

.汽车诞生早期的转向操纵装置

在汽车刚刚诞生的年代,汽车的转向操纵装置是由类似于轮船舵的操纵装置来完成的,它的设计除了参考早先的两轮车车把,还借鉴了轮船的方向舵。单手柄转向操纵杆是早期汽车转向操纵装置的一种?ǘ·本茨于1886年发明的世界上第一辆三轮内燃机汽车[3] 4),它的前轮类似自行车的前轮装置,它的转向器是齿轮齿条机构,这是现代汽车转向器的鼻祖[1]。该车行驶方向靠的是单手柄转向操纵杆,在垂直杆上端安装一个操纵手柄,驾驶者就是单手握住此手柄旋转控制转向(图5)。这个手柄造型来源于轮船的方向舵。

双手柄十字交叉转向操纵杆是早期汽车的另一种转向操纵装置。戴姆勒等人于1886年发明的世界上第一辆四轮汽油发动机汽车[3] (6),它的手柄是十字交叉形态(图7),与轮船的方向舵(图8)更加相似,靠双手握住两个手柄来回旋转操纵。

.1890-1990 百年方向盘的外观造型的演变

圆形方向盘的诞生,源于1891年汽车发动机的前置。汽车行驶中,由于车头重量增加,方向舵形式的汽车手柄会把剧烈振动传导给驾驶者,加剧其疲劳。于是引入了齿轮系统,使操作灵活,隔绝振动,因此手柄操纵杆被淘汰,圆形方向盘的新设计便应运而生,“方向盘”一词也从此名副其实。同时,方向盘连同转向轴也由中线位置移动到两侧。早期操纵杆的垂直安装方式变革为转向柱和方向盘的倾斜式安装方式。进入二十世纪,汽车方向盘的基本造型定型为圆形方向盘。最初出现的是四辅方向盘,圆盘内由四个辅条支撑形成稳定的结构,这种四辅交叉成十字的结构符合了对称的美学法则;圆盘处于十字外缘,除在机械结构上十分牢固,也同时体现了均衡的视觉感受。圆形盘相对手柄在旋转时更加灵活自如。如图9 为福特20世纪初T型车中的一款.

自梅塞德斯—奔驰汽车公司建立以来,便出现了比较有特色的四辅双环方向盘造型。方向盘大环内的四个辐条上安装一个小环,使由于车型较大而盘外圆尺寸也较大的方向盘结构更加稳固。方向盘的中心在材料和色彩上做了分割,并将汽车标志设计到其中。在手握的大圆盘内侧,做了波浪起伏的处理,使其符合人手指的形态,增大了手与盘的摩擦,操作时更加方便。图10 1930 年梅塞德斯—奔驰770K SPORT SEDAN 的双环方向盘造型[3]。

继四辅方向盘之后产生的新造型是三辅方向盘造型。由于仪表盘从中间位置随方向盘转移到了相对应的位置,为了驾驶员能更清楚地看到仪表盘上的参数,方向盘原来的四个辐条被去掉一个,盘的上部留出足够空间,让驾驶员从中方便地观察仪表盘。三辅结构同样比较稳定,从美学的角度来看,三个辅条把圆盘分成三个扇形,这种分割简洁大方。图11是富士重工1958年斯巴鲁360的方向盘[5]。它的外圆盘的截面半径较小,略显单薄,这显然还不符合人机工程学;辐条也过细,结构上不够牢固。随着汽车技术的发展,三辅方向盘便得到了改进,圆盘和辐条尺寸加大,如图12 1972 年丰田第二代Mark 2的方向盘[6]。

两辅方向盘造型,是四辅和三辅方向盘造型的延伸,在八十年代的汽车上较常见。两个辐条支撑圆盘,这就要求它在结构上一定要稳固,因此两个辐条和中心部位一般都较厚重,占据圆盘较大面积,比如梯形结构,如图13、14分别为丰田第四代和第五代Mark 2的方向盘[6]。

方向盘的尺寸从方向盘诞生到发展的过程中,也在不断变化。圆盘截面的粗细在早期没有被认真考虑而设计,有的圆盘就过于纤细,人手抓握时不够舒适;后来人机工程学的引入,圆盘截面尺寸适度调整,同时还做了波浪起伏的处理,符合人手抓握时的形态。另外,八十年代后,出现了保护驾驶员头部的安全气囊,需安装在方向盘的中央。那么,方向盘的中央就必须扩大尺寸,给气囊留有足够的空间。

早期方向盘的色彩,主要采用棕色系列如棕红色、棕黄色和米色,白色、黑色,还有金属抛光处理后显露的银色,有时也用到鲜艳的颜色作为配色。从色彩学可以了解到,棕色具有精神抵抗力的特点,能给驾驶员在精神上带来稳定情绪、抵抗大脑疲劳、提高集中能力和感应能力的作用。对于整个汽车的外观,棕色的中立色特点使其可适合多种汽车外观和内饰的色彩。到了二十世纪八十年代,设计师尝试着改变汽车内饰的色彩,更多地以人为本,考虑乘车人的心理感受,采用了一些暖色系列,如红色、粉色等,让乘车的人感到温馨舒适,方向盘的色彩自然与内饰的色彩相搭配设计。此外,方向盘还应避免采用大面积刺激的色彩让驾驶员产生视觉疲劳而影响驾驶。

.1990年以后现代方向盘的迅速变革

二十世纪九十年代以后,在高科技的影响下,汽车工业将多项高科学技术广泛地应用其中。汽车方向盘经过百年的演变过程,发展成为当今较为熟悉的造型。

三辅和四辅结构方向盘是最为常见的,两辅结构方向盘相对较少。三辅造型的特点是盘内部呈三角形基本骨架结构,有的是棱角分明的三角星形,有的是突出中部的圆形带上三个较短的辐条,如图15宝马5530Li的方向盘[7];四辅方向盘造型像一个伸展着短粗四肢、肚子肥大的小人,只是圆形仪表像小人的眼睛代替了小人的头部,如图16雪佛兰“乐骋”的方向盘[8]。两辅造型的特点是两个辐条基本位于圆盘中间的水平线位置稍微偏下,把圆盘分成两大部分。两个辐条一般都较宽,若有功能键,一定会被安排在宽宽的辐条上,如图17MINI ParkLane4的方向盘[7]。

前卫的汽车的方向盘在保留方向盘基本功能的前提下,在外观造型上突破创新,形状再也不局限于传统的圆形,出现了方型,如图18奔驰概念车[9]和图19大发 D-BONE.概念车[8],扇形,如图20富士重工概念车方向盘[8],圆下部切割形态,如图21 奥迪 LE MANS 方向盘[8]。设计师还借鉴了飞机操控杆的形态,如图22 是波音737 的座舱的操纵杆[9],它是U 型杆,控制的是x, y, z 三方向的转向系统,图18 19 的方型就与飞机的U型杆相似,只是把U形上部分封口,两手握住左右两边,让汽车方向盘左右频繁旋转的操作更加灵便。方向盘辐条在结构上也出现了中央固定集控式的新造型方向盘。如图23 是东风雪铁龙-凯旋的方向盘[7],这种方向盘和一般方向盘的区别在于中间部分整体固定在转向台上,集成安全气囊和各种功能按键的部件和方向盘辐条是分开的,当打方向盘的时候,只有下面的方向盘连同辐条转动,中间部分则固定不动,使得驾驶员对中间部分的各个功能键操作更加方便应手。这一设计主要是出于人机工程学,改善了操作方便性和驾驶安全性。

在功能上,原始方向盘只具有转向功能,后来喇叭被安放在方向盘上。发展到当今,方向盘的功能趋于多样化。在普通方向盘的拇指所及的位置增加了一些附加功能键,多功能方向盘的优点是驾驶员不需要有太大的动作,就可以方便地控制车内很多功能。比如奔驰C、E级车的方向盘[7] 如图24)。多种功能键的添置,使得方向盘造型产生了一定的变化。功能键的形状、尺寸、色彩、字体的设计和安放位置,都给方向盘造型设计增添了新的内容。

现代汽车方向盘在色彩,已不再局限于以往的几个色彩。一般来说,汽车内饰与外观色彩要具有一定的搭配关系;方向盘色彩则与内饰色彩相互呼应。方向盘的颜色选择还直接影响到驾驶员的生理和心理感受,从而涉及到整个车内人员的安全问题。九十年代出现的普通方向盘一般以灰色、黑色和银白色为主,因为灰色和黑色的稳重特点可以带给驾驶员平静的心理感受,不易产生疲劳感,并且灰色和黑色是大众色彩,耐看且不会过时。银白色主要是用于方向盘的搭配色,起点缀作用,使方向盘不会显得死板单调。然而在当今超前的新款汽车上,色彩则被大胆应用,如纯白色,鲜艳的黄色、橙色、红色,淡雅的浅蓝色,宁谧的咖啡色等等。

方向盘的外表面材料直接关系到方向盘的外观质地、色彩和驾驶员的手感,也同时对人的心理产生影响。材料的创新能给方向盘带来新的变革,早期方向盘材料只有金属和塑料,现代方向盘增添了皮革、真皮、木材等,合成材料也比原来种类齐全了。

.未来的展望

奔驰的F200轿车的无方向盘控制系统[10] 如图25、26)中,驾驶员利用侧面变速杆操纵汽车的一切运动,转向时驾驶员将变速杆向左侧或右侧移动;制动和加速时,将变速杆向后或向前扳动;在这辆车中,没有通常的控制装置或连接部件,如方向盘、转向管柱和踏板,驾驶员全部指令都由电子传送。

奔驰概念车虽然没有方向盘,但它的变速杆其实就是取代了原来的方向盘盘形造型,以一种新的操纵方式,实现同样的转向功能,应用在新的控制系统中。这很可能是未来方向盘的一种发展趋势。方向“盘”没有了,但转向的基本功能不会改变,人身安全的首要目标不会改变,以人- 机器- 环境的关系为本的人机工程学越来越完善地应用的理念不会改变;新的形式会随新的技术产生而出现,也会随人类新的需求而产生,新的转向器顺其自然地演变着它的造型。

遥远的未来是不可预见的,我们唯有掌握了汽车方向盘造型的历史演变过程,才能使其为当前的汽车方向盘造型设计提供准确的指导和借鉴作用,同时把握住未来的转向器的发展趋势,进而为未来的转向器造型设计奠定良好的基础

华利胶木手轮
www.cddk666.com
友情链接:幸运快乐8官方网站  幸运快乐8注册  幸运快乐8网  幸运快乐8官方网站  幸运快乐8走势图  幸运快乐8主页  幸运快乐8开奖  幸运快乐8技巧  幸运快乐8走势图  幸运快乐8主页