汽车方向盘造型发展分析

湖北汽车工业学院
汽车方向盘造型发展分析
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摘要：汽车已经经历了一百二十多年的风风雨雨。

在汽车的变化历程中，常常掌握着驾驶员和乘车人生命安全的操控部件—方向盘，无论从外观造型、结构、功能、材料、色彩以及尺寸等都经历了一系列的演变。

关键词:方向盘、造型设计、演变、中央集控
汽车自十九世纪末诞生以来,己经走过了风风雨雨的120多年,随着生产力大幅度地增长,汽车工业也相应地迅速发展.其中,作为汽车的重要部件并直接影响着驾驶员和乘客安全的方向盘,也伴随着汽车的发展而变化"那么,在汽车120多年的历史进程中,汽车的方向盘的外观造型是如何演变而来呢?
一、汽车转向装置的雏形
人类历史上的最早的车辆是中华民族的祖先发明的"最初的车辆,都是由人力来推动的,称为人力车;后来人们开始用牛马拉车,称为畜力车，人力车和畜力车都是靠外力而不是机构来实现车辆的转向,此时车辆本身还没有转向装置"。

后来用手推单轮车，用硬木料制造的手推单轮车,在我国东汉时期就已盛行,它的车轮在中间,两边有载货或供人乘的车架,靠手推两根连车架的车把前进,是现今自行车的始祖"车把的形态仅仅是两根木头制成,实现转向仍需要靠人力"（图1）。

17世纪出现脚踏车，最早的脚踏车于1791年发明,它像有两个轮子的木马"到了1818年装上了车把,造型为大写的字母T型,骑车时,要靠入用脚交替蹬地才能够前进;停车时要踩踏地面才能逐渐停下;转弯时。

要下车抬起前轮转变方向才能继续向前交替踏地前进。

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（图2）。

图1手推单轮车图2脚踏车
二、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"，单手柄转向操纵杆单手柄转向操纵杆是早期汽车转向操纵装置的一种。

"卡尔本茨于1886年发明的世界上第一辆三轮内燃机汽车，它是人类历史上第一辆由机器驱动的汽车"这辆带有汽油发动机!点火装置!冷却装置!动力传动装置!轮子和制动装置的汽车是每一辆后来制造的汽车的原始模型"然而,在方向控制方面,奔驰还没有找到令人信服的解决办法"所以,本茨把它设计成了三轮汽车"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I.I"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"这个手柄造型来源于轮船的方向舵。

三、1890一1990百年汽车方向盘外观造型的演变
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,因此手柄操纵杆被逐步改进,圆形方向盘的新设计便应运而生"/方向盘0一词也从此名副其实"。

在改进期间出现了一个过渡形态)单手柄方向盘转向操纵杆"1893年,卡尔本茨找到了一条解决转向问题的途径l3]"因此产生了单手柄方向盘转向操纵杆分别是1893年
和1894年的两款奔驰车l7],它们所使用单手柄方向盘转向操纵杆,是在单手柄和十字交叉手柄的基础上,外加一个圆环,这个形态己经越来越接近后期/方向盘0的形态了"。

方向盘安装方式的变迁,可以说是因祸得福,在历史中演绎了一段鲜为人知的趣闻轶事，120多年前,汽车发明人最初在蒸汽汽车上安置的方向盘是装在垂直的转向柱上,其缺陷是不利于驾车者的操纵和妨碍视线"在1887年秋季,德国戴姆勒汽车公司修理工人为从司特立克兰德驾驶而来的一辆/菲顿0版汽车进行大修"当吊车工人把修好的车身吊回装配之时,吊钩突然滑出,车身跌落在转向柱上,结果使转向柱从垂直位置上弯曲了好几度"。

一名修理工人试图把弯曲了的转向柱矫正过来,却意外地发现新的角度，使方向盘不再操纵困难和妨碍视线了"戴姆勒对修理工人的意外发现给予奖励,并抽调研究人员立即改进方向盘的装配工艺"到了18%年,戴姆勒汽车公司生产的/派立生0。

汽车就第一次装上了倾斜式的转向柱和倾斜式的方向盘"各国汽车公司纷纷效仿,调整角度使其最适合驾驶员使用,使方向盘趋于定型,日臻完善。

四辅方向盘造型出现，进入二十世纪,汽车方向盘的基本造型定型为圆形方向盘"圆形方向盘的基本结构主要分三部分,轮缘(外圆盘)!轮毅(中央部分)和轮辐(连接轮缘和轮毅的部分)"。

在汽车历史中,方向盘的三个部分都分别经历了演变的过程"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3为福特20世纪初T型车中的一款,图4为1902年梅塞德斯简洁高级旅行轿车[v],它们都使用四辐方向盘"。

图3福特T型车图4梅塞德斯一简洁旅行轿车自梅塞德斯一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"方向盘的中央部分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5为1930年梅塞德斯一奔驰770KSPORTSEDAN造型。

图5
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2.14是1958年斯巴鲁360的方向盘[9]"它的外圆盘的截面半径较小,略显单薄,这显然还不完全符合人机工程学;辐条也过细,结构上不够牢固"随着汽车技术的发展,三辅方向盘得到了改进,圆盘和辐条尺寸加大。

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。

图6
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,棕色代表着稳定和中立,代表着充满生命力和感情:棕色被看作是具有精神抵抗力的颜色=川"它的这些特点使棕色被广泛应用在早期汽车的方向盘上,给长时间工作的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,棕色系方向盘的中立色特点使其可以适合多种汽车外观和内饰的色彩,着存在于自然界的真实与和谐"到了二十世纪八十年代,汽车方向盘的色彩的选用比原来更加丰富了"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〔川"方向盘的色彩自然与内饰的色彩相搭配设计"此外,方向盘色彩的设计还应该考虑到长时间工作的驾驶员,避免采用过于刺激的色彩让驾驶员产生视觉疲而影响驾驶"例如,粉红色的特点之一就是可以让人缓解紧张的情绪,比较适合应用在方向盘上"
四、1990年以后现代汽车方向盘的迅速变革
图7
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,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,两辅造型的特点是两个辐条基本位于圆盘中间的水一平线位置稍微偏下,把圆盘分成两大部分，两个辐条一般都较宽,若有功能键,一般会被安排在宽宽的辐条上。

比较前卫的汽车的方向盘在保留方向盘基本功能的前提下,设计师大胆的对外观造
型进行突破创新,形状再也不局限于传统的圆形,出现了方型,扇形,圆下部切割形态。

中央固定集控式方向盘造型，除了方向盘辐条个数的不同,辐条在结构上也出现了新造型)中央固定集控式方向盘"多功能方向盘造型，在功能上,原始方向盘只具有转向功能,后来电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"，比如在奔驰e级车上就用这种多功能方向盘"在一些概念汽车上也出现了集多功能于一身的方向盘。

现代汽车方向盘在色彩,己不再局限于以往的几个色彩"汽车的方向盘虽小,但它却是汽车内部最重要的部件之一,它的颜色设计是汽车内部色彩的重点设计"一般来说,汽车内饰色彩与汽车外观色彩具有一定的搭配关系;汽车方向盘色彩则与汽车内饰色彩相互呼应"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,因为灰色和黑色是稳重的颜色,它可以带给驾驶员平静的心理感受,长时间工作也不容易产生疲劳感,并且灰色和黑色是大众的色彩,耐看,永远不会过时"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前卫汽车上,色彩则被大胆应用,如鲜艳的黄色!橙色!红色,淡雅的浅蓝色,宁谧的咖啡色等等,让注重视觉效果的爱车一族眼前一亮,爱不释手。

方向盘的外表面材料直接关系到方向盘外观的质地!色彩和驾驶员的手感,也同时东北大学硕士学位论文第二章汽车方向盘外观造型的演变对人的心理产-仁影响"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!桃木等;合成材料也比原来种类齐全了,有聚氨脂!ABS!改性聚丙烯!高压聚乙烯!工_程聚丙等"Fl赛车的方向盘所用的材料很特殊,它的基本材料是碳纤维!-/l,这是考虑到在Fl赛车高速行使条件下,或者可能发生意外的情况时,保证方向盘有足够的强度并且重量不要过重"碳纤维是一种不便宜的材料"不过,真正使方向盘造价昂贵的是Fl赛车大量的电子控制按钮装置以及各种信息显示装置,还有就是控制所有以上功能的可编程序的电脑控制模块"虽然F1赛车和普通的汽车不能相提并论,但Fl赛车所追求的高速度兼具控制的强稳定性,同时也是普通汽车要达到的目标"因此普通汽车方向盘无论是在材料,还是功能和控制上,都可以考虑借鉴F1方向盘的设计"。

新概念的转向控制系统的出现，奔驰的F系列概念车是用来展示其最尖端科技的,其中的FZOO轿车最重要的革新项目之一是奔驰公司首创的控制系统l-7],如图2.35!2.36,它使驾驶员能够利用侧面变速杆操纵汽车的一切运动,侧面变速杆安装在车门内衬和轿车控制系统的中间托架_L"汽车转向时,驾驶员将变速杆向左侧或右侧移动;制动时,将变速杆向后扳动;加速时,则向前扳动变速杆"在F200轿车中,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"全部驾驶员指令都由电子传送"。

五、汽车方向盘演变的因素
注重人性化，首先,方向盘的使用者是汽车驾驶员,那么如何刁-能使驾驶员使用更加方便，及舒适,是方向盘首要解决的问题"，人性化的设计理念受到越来越多产品设计者的重视。

方向盘的设计,无论是截面的形态,还是截面的尺寸,都越来越多地考虑到驾驶员双手的形态和尺寸"最初方向盘截面的形态是纯圆形,后来逐渐演变为椭圆形,并且整个圆盘底部做了波浪
形处理,更加符合人手的形态;原始方向盘截面的尺寸,从圆形小尺寸直径变化为椭圆大尺寸长短轴"。

另外,方向盘的材料也在考虑驾驶员的手感的前提下不断地而变化着,例如,在20
世纪早期,方向盘的材料主要分为塑料和金属两种,其中金属材料方向盘手感较滑,在驾驶员手出汗时更不容易把握和转动,并且容易冰手;到了现代方向盘材料发展较为成熟的阶段,不同材质的方向盘都被广泛应用"桃木方向盘，是众多材质方向盘中使用比较舒适的一种,它不会凉手,触摸感舒适,防滑防汗,本身具有的自然纹理也使其显得高贵!典雅!奢华,这一点也满足了人追求高品位的心理需求"。

图8 桃木方向盘内饰空间
方向盘的色彩也无时无刻影响着驾驶员的视觉感受,早期方向盘的色彩单一,棕色系列方向盘最常用,棕色的稳定特性能给人以和谐的感受"随着时代发展和人们的审美水平的提高,多种色彩都被应用在方向盘上,如色彩鲜明的黄色!蓝色!红色,这些色彩一般都被用在前卫的跑车中"。

这也符合了人们追求时尚的心理要求，"粉红色的能够缓解紧张情绪的特点,使其也被应用在汽车内饰中,给驾驶员提供一个舒适的驾驶空间"，这些色彩的使用无不体现了汽车设计中越来越人性化的思想"。

方向盘作为汽车内饰的一部分,它的造型设计离不开周围的环境"第一,方向盘的色彩要与周围的内饰环境色彩相一致,做到色彩的统一"一般来说，内饰色彩不适合过多,两种到三种色彩就足够了,色彩过多会让整个环境过于杂乱,不符合色彩设计的原则"方向盘的色彩也不适合超过三种,一般通过材质的区分,使用两东北学硕士学位论文第二章汽车方向盘外观造型的演变。

第二,方向盘的造型要与汽车的外观造型及内饰造型设计相协调"汽车外观的设计风格多种多样,如棱角风格!锋利车身风格!柔和车身风格等等,那么方向盘的造型风格也应该依据汽车整体风格而设计,作为汽车子部件为整体服务,不能作为单个部件独立设计"。

第三,方向盘的材料也应与内饰环境的材料相匹配。

图9 AudiTT的内饰图10 安全气囊
自从20世纪50年代安全气囊被发明出来,汽车的安全性大大地提高"到了80年
代,保护驾驶员的安全气囊产生,并被广泛地应用"这种气囊被安装在汽车方向盘中部,
高科技的安全气囊的融入,使得方向盘的造型得到了相应的改变L,发展为现代方向盘轮。

毅较大尺寸的形态"F1赛车方向盘是集先进科学技术于一体的典型例子[l/],它的大量电子控制
按钮装置及各种信息显示装置,还有控制所有以上功能的可编程序的电脑控制模块,都体现了高科技在方向盘设计上被越来越广泛地应用"如果能充分利用科学技术的成果,就很有可能开发出更先进的汽车方向盘"。

六、小结
回顾在汽车方向盘外观造型的演变过程,我们可以从中发现,更加注重人性化。

方向盘设计与汽车内部与外部的环境相协调及高科技的融入这三方面的因素,将始终会伴随方向盘的发展和变化"。

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圆盘形造型,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"虽然,人们是否能够适应这种无方向盘的操控系统还不能确定,但这很可能是未来方向盘的一种发展趋势"。

方向盘可以没有,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,以人一机器一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,新的转向操控装置顺其自然地演变着它的造型。