汽車研發：整車方向盤的設計與開發！

春天來了，又到了老司機們開車的好時節，不過，各位老司機，漫談君我雖然知道各位車技那是不用說，必須是杠杠滴，不過擦槍還有走火的時候呢，大家一定要把握好方向盤，不要被老婆發現了，否則這個後果你們是知道的喲！

說到方向盤

今天

漫談君就和大家一起來看看

整車方向盤的設計與開發

漫談君說

好消息：汽車大漫談2群已開通，話說都是汽車研發工程師，每天都在分享技術，有需要進群的童鞋，加漫談君微信：autotechstudy，備註名稱+專業喲，方便邀請進群！

一、整車方向盤綜述

方向盤用來控制方向，其作為安全件對車輛和人員安全起關鍵作用。方向盤骨架一般採用鎂鋁合金，重量輕，性能指標好。本體主要有發泡、外包真皮及鑲嵌桃木。

方向盤一般分帶氣囊和不帶氣囊兩種。不帶氣囊的方向盤底部會多一個撥叉結構，該結構能實現轉向燈回位的功能。而帶氣囊的方向盤則通過下部加裝一個時鐘彈簧來實現這一功能。

方向盤上的喇叭分為浮動式和按鍵式兩種。

二、轉向系統及方向盤結構組成

1）機械轉向系統

2）電動轉向系統

2方向盤的結構組成

三、方向盤的設計

方向盤是正對駕駛員的一個大件，和它配合的件主要有轉向管柱，組合開關，在設計初期對邊界的確認非常重要；另外因方向盤是一個外觀件，其表面的顏色紋理需與整車內飾的風格相匹配，一般先做快速成型件來確認造型和外觀，在尺寸匹配確認後，再開金屬模具。

2方向盤設計的基本要求

1）事故發生時，對駕駛員造成的傷害最小。(出於安全性的考慮)

2）不妨礙駕駛員對儀錶的觀察。

3）良好的耐磨性，不易磨損，有良好的壽命。(出於可靠性的考慮)

4）不易燃燒。(出於安全性的考慮)

5）不易反光。(出於生理考慮)

6）有良好的舒適性，減少駕駛員的疲勞程度。(出於生理考慮)

3人機工程設計

人機工程學從人的生理和心理出發，研究人-機-環境相互關係和相互作用的規律，並使人-機系統工作效能達到最佳。

1) 方向盤人機工程學原理

A. 駕駛員能夠透過方向盤很好地觀察儀錶盤

B.安全駕駛狀態下駕駛員生理角度調節範圍

C. 水平作業面的正常尺寸和最大尺寸

2) 設計策略

A. 方向盤與支架之間距離(如圖中L)儘可能小

B. 支架的寬度(如圖W)，尤其是上支架儘可能小

C. 管柱上儘可能少開洞

D. 支架與車身連接處的剛度足夠大

E. 鎖止結構應採用金屬，避免柔性材料

4方向盤的造型

通過比較我們發現，普通車用圓形方向盤，不論從人們的駕駛習慣，操作性，對路感的感知程度，還是生產工藝的複雜程度和成本來考慮，都是普通車型的首選方案。

1）方向盤的造型要素

在方向盤的造型設計過程中，主要包括輻數、盤體形狀、裝飾件位置、按鍵布置.縫線方式等內容,在設計中必須將這幾點糅合貫通、輕重調和才能設計出出彩的方向盤。

2）幅數

近年來市面上的方向盤以三幅和假三輻為最多，一輻兩輻主要應用於未來感的概念車中。

流行趨勢：假三輻，既顯得盤體小，又能讓整個方向盤看起來通透且不沉悶。

3）方向盤盤體形狀

市面上最多的方向盤體形狀為倒梯形，其次為六邊形。流行趨勢是在基本型的基礎上,通過裝飾件,組合按鍵「破」形，使得方向盤整體形狀靈活多變。

4）方向盤裝飾件常見位置

市面方向盤上裝飾件數最一般大於3個，混合出現，分布依照頻率多少依次為按鍵、「6點鐘」位置、盤體周圈、操把位置。

流行趨勢：裝飾件數以3-4個為宜，通過材質變化或混搭，粗細變化，裝飾件跨界等方式處理，讓方向盤看起來不同。

5）方向盤常見縫線方式

市面上方向盤的縫線方式以「人」字形和「X」字形最為常見，有些跑車上或者SUV上會使用較為複雜的縫線方式，比如五邊形，六邊形，再通過區別於方向盤皮紋顏色的縫線或者多色縫線使得方向盤更為亮眼炫目，從而突出其獨特的運動風。

流行趨勢：未來汽車會通過方向盤縫線方式和顏色的變化讓自己的車更富個性、更話潑，是件事半功倍的事情。

6) 方向盤功能鍵

方向盤上的多功能按鍵通常是為方便駕駛者在駕駛中更方便操作而在方向盤兩邊或下方設置的功能鍵。一般包括：音量調節、菜單選擇和定速巡航等，部分帶車載電話的車型也會把接聽和話簡等按鍵設置在方向盤上，方便駕駛者使用。

四、方向盤總成技術條件

1) 外觀

轉向盤本體、上護蓋、下護蓋的顏色要求一致，其表面光澤、裝飾紋應均勻。不允許有裂紋、氣孔、冷隔、欠料、飛邊及擦傷等缺陷。輪緣要求手感舒適。

轉向盤導電板（如果有該零部件）底面應平整，不允許有凸起、凹陷，裝配後底面應塗上汽車潤滑脂。轉向盤總成的金屬件不允許有鏽蝕、毛刺、變形等缺陷。

且能夠滿足材料的使用性能或功能，並在其製備、使用及報廢處理過程中，對生態環境污染小，對人的健康無危害或危害較小，而且能與環境協調共存的材料。

2) 環境性能

2試驗方法

1) 一般試驗條件

A. 各試驗中的試驗標準件數量，若無特別指出不少於3件。

B. 除非特別聲明，測試溫度為(23±2）℃，相對濕度為(50±5)%，如試驗無法在以上環境進行，必須經雙方同意，且在測試報告中註明溫度及濕度。

C. 各種試驗，如無特別規定，均按轉向盤的最終狀態進行。

D. 除非特別聲明，測試須用完整獨立的轉向盤，包括喇叭、上蓋或安全氣囊模塊。

2) 耐熱試驗

恆溫箱溫度升高到90℃，把轉向盤放人恆溫箱中，並控制在90士2℃溫度範圍內，保持4h後取出，觀察其外觀變化。轉向盤不應產生氣泡、軟化、沾手、變色等異常現象。

3) 耐寒試驗

低溫箱溫度下降到-40℃，把轉向盤放人低溫箱中，並控制在一40土2℃溫度範圍內，保持7h，取出觀察外觀變化。轉向盤不應產生裂紋、變形、變色等異常現象。

4) 耐溫度衝擊試驗

方向盤在高溫、室溫、低溫環境中,按上表規定的溫度和時間，進行冷熱交變試驗。冷熱循環一次6h,試樣完成10次循環之後觀察外觀變化。在每次循環結束時，應隨時注意轉向盤發生的外觀變化，並做記錄。轉向盤應無變形、裂紋、變色等異常現象。

5) 耐手汗試驗

完成步驟1後接著進行步驟2，步驟2完成後轉向盤表面應無暗淡、起泡、變色或發粘等異常現象。

6) 耐光照性

在黑色標準溫度為（100±3）℃；相對濕度為（65±5）試驗條件下進行塑料實驗室光源暴露試驗，試驗後包覆層色度樣卡色牢度等級不低於4級。並且其他塑料件色度樣卡色牢度等級不低於4級。光照時間400個小時，無黑暗周期。

7) 耐溶劑性

試驗後，應無溶漲、脫層或變色等異常現象。

8) 氣味性

A. 在原始狀況進行測試；

B. 把轉向盤放進恆溫箱中，溫度調節到80℃，持續4小時後進行測試。

試驗後，應無干擾性氣味。

9) 阻燃性

將試樣水平地夾持在U形支架上，在燃燒箱中用規定高度火焰點燃試樣的自由端15s後，確定試樣上火焰是否熄滅，或何時熄滅，以及試樣燃燒的距離和燃燒該距離所用時間。

火焰在60s內自行熄滅，且燃燒距離不大於50mm，材料停止燃燒。

五、結語

汽車的方向盤是人與車最直接的交流通道。近年來，已經幾十年沒有發生變化的方向盤設計湧現出兩股發展潮流：潮流集控和中央固定。這兩大潮流所體現的目標是一致的——讓方向盤更加功能化，更具有可操作性，更能保護駕乘者的安全。

汽車行業未來會是以自動駕駛為核心、以共享出行為主要商業模式、以純電動/增程式汽車為主要交通工具的時代。方向盤作為汽車控制和安全的重要部件也會向著更加多元化的方向發展。

你的讚賞是我堅持原創的動力

讚賞共 0 人讚賞
推薦閱讀：