文/童濟仁汽車評論 韓熙源
繼特斯拉Model S與豐田bZ4X之后,雷克薩斯RZ成為又一臺擁有“無上沿”方向盤的車型。
在1894 年巴黎至魯昂(Rouen)的首場汽車比賽中,法國工程師阿爾弗雷德·瓦切倫(Alfred Vacheron) 為 了 實現(xiàn)對車輛更細致的控制,將轉向控制機構從搖柄更換為方向盤,之后,圓形成為方向盤的主流形狀。 在接下來的百余年里,雖然我們也看到眾多品牌對方向盤進行了不同的嘗試,但最終篩選下來的各類方向盤,依舊是以圓形為基礎。如今,圓形的方向盤,是否會被取代?
在汽車發(fā)明初期,控制車頭指向的是與轉向機構直連的一個搖柄或是類似于摩托車的把手橫桿。它可以帶來非常直接的轉向手感,但很難做到精準控制,同時隨著車重的不斷增加,過短的力臂也會帶來過于沉重的轉向阻力。
這也是前文提到的法國工程師決定使用圓盤作為方向控制機構的原因,圓盤更大的力臂可以讓轉向更加輕松,同時放大的轉向動作也讓控制更加精準。更重要的是,由于圓是唯一擁有旋轉不變性的幾何圖形,所以在任何轉向角度之下,駕駛員都可以把雙手握在熟悉的位置。
隨著轉向比的引入,當下絕大多數(shù)民用車的方向盤往一邊打死的圈數(shù)往往大于一圈,這就意味著駕駛員需要通過雙手交叉的方式來對方向盤進行控制。此時,圓的旋轉不變性則顯得更為重要。 自汽車發(fā)明以來,駕駛一直是汽車產品最為核心的要素,這也是圓形方向盤能夠一直保留至今的原因。但隨著自動駕駛的不斷發(fā)展,駕駛這件事的重要性正在不斷下降。而與之而來的,便是方向盤形態(tài)的進化。
其實在賽車領域,無上沿方向盤早已普及。從最早的方程式賽車,到后來的原型車組別,再到如今的房車組別,把圓形方向盤的上沿甚至連同下沿一同砍掉的設計比比皆是。
如此設計所帶來的優(yōu)勢也十分明顯:
1. 由于賽車的駕駛坐姿極低,方向盤上沿盤輻的缺失能夠讓賽車手擁有更好的前方視野。而對于未被整合入方向盤的儀表盤來說,這樣的設計也會帶來更好的信息直觀度。
2. 在去掉部分盤輻之后,方向盤的質量會有明顯下降,但轉向力臂并未受到影響,所以該設計能夠小幅度提升轉向靈敏度。
3. 以方程式與原型車賽車為例,駕駛艙的腿部空間十分有限。所以在小幅度轉動方向盤的時候,無下沿的方向盤設計也會為賽車手留足一定的腿部活動空間。實際上,許多運動車型使用平底方向盤也是為了這個目的。
當然,這三個優(yōu)勢與自動駕駛并沒有關系。 有眾多車企表示,當自動駕駛時代真正到來之時,車艙內不需要再為方向盤預留位置。這很好理解,不需要人駕駛,自然不需要方向盤。但在迎來完全自動駕駛之前,方向盤的處境很尷尬。它既需要通過消失的方式,讓駕駛者體驗并適應全自動駕駛狀態(tài)的使用習慣;又需要在必要情況下,出現(xiàn)在駕駛者的正前方。
很顯然,可收納的方向盤是最好的選項。 此時,圓形的另一特征便成了弊端——擁有幾何圖形中最大的周長面積比,這決定了圓形并不是一個方便收納的形狀。而最好的處理方式,就是留下駕駛者最標準的三九點握姿位置,把其他的部分砍掉。在經過這樣的處理之后,更容易將方向盤沿著轉向柱向內收納,以形成一個“干凈”的駕駛艙。
車企在當下推出此類方向盤的意義,也是為了讓駕駛者更快地適應未來的方向盤形態(tài)。
作為第一臺擁有此類方向盤的主流車型,新款特斯拉Model S 在發(fā)布之初便受到了大量的關注。但是在北美市場開始交付之后,一系列對于方向盤的詬病也隨之而來。
新事物受到大眾的不適應與不認可,這是發(fā)展的正常規(guī)律。但在Model S 這個個例上,特斯拉確實有欠妥的地方。
1. 轉向比過大。方向盤往一邊打死需要轉1.2 圈,這對于民用車來說確實很正常,但在低速挪車時,就需要大量雙手交叉的動作。而由于絕大多數(shù)駕駛者并沒有嚴格握住方向盤三九點的習慣,所以特斯拉的Yoke 方向盤給這一動作帶來很大的不便,許多人依舊會下意識地去尋找那缺失的上沿盤輻。
而在使用無上沿方向盤的賽車之中,單邊打死的圈數(shù)基本在3/4 圈以內。除了蒙特卡洛賽道的費爾蒙特酒店彎、東望洋賽道的發(fā)夾彎等一些特殊彎道之外,賽車手也很少在比賽時遇到需要交叉雙手操作的情況。
2. 觸控鍵過于集中。Yoke 方向盤對駕駛習慣最大的影響,就是強迫駕駛者的雙手時刻把握在方向盤的三九點位置。但在大幅轉動方向盤時,駕駛者會在忙亂之中大量誤觸同樣位于三九點位置的按鍵。顯然,這會導致用戶的反感。
這兩點也解釋了,為什么場地賽車會使用集成了大量按鍵、旋鈕、屏幕的非常規(guī)方向盤,而需要大量轉向動作的拉力賽車與漂移賽車依舊使用傳統(tǒng)的圓盤。
所以,讓無上沿方向盤更好用的方式,就是在保證轉向角度的同時,盡可能減少轉向圈數(shù),也就是減小轉向比。為了彌補小轉向比在高速行駛下的不穩(wěn)定性,可變轉向比成為了這類方向盤最好的搭檔。 也就是說,我們需要線控轉向。
線控轉向,就是取消方向盤與前輪之間的機械連接,使用電信號在方向盤與轉向機之間進行溝通。豐田bZ4X 與雷克薩斯RZ 所使用的One Motion Grip 轉向系統(tǒng)就是采用線控轉向,所以要優(yōu)于特斯拉Yoke 方向盤。
1. 方向盤的轉動角度僅為±150°,相當于單邊打死的圈數(shù)不到半圈,完全避免了雙手交叉的情況。
2. 轉向比可以隨速度大幅變化,既確保了低速靈活性,也避免了高速行駛時因“方向太賊”帶來的不穩(wěn)定性。
3. 由于方向盤與前輪之間沒有機械連接,所以因顛簸所帶來的車輪多余動作不會傳遞至方向盤上,從而避免了“方向盤打手”,駕駛安全性得到提升。 最重要的是,若未來方向盤著實要使用可收納的形式,線控轉向是唯一可行的方式。
其實在汽車領域中,線控技術已經十分成熟。電控油門、電子擋把和電子手剎都是線控技術的體現(xiàn)。但是,當這一變化來到轉向上時,推進卻異常艱難。 因為方向盤是車內唯一影響駕駛手感的控制件。 早在2014 年,英菲尼迪就在Q50 車型上配置了DAS 線控轉向系統(tǒng)。為了避免電控失效,系統(tǒng)共配置了三套ECU 以提升冗余;為了保證轉向手感,系統(tǒng)采用了類似于賽車模擬器的直驅反饋電機;而為了極限狀態(tài)下的安全性,系統(tǒng)依舊保留了傳統(tǒng)機械轉向柱,僅在其中加入了一套離合裝置。
而如此費盡心機的結果,就是消費者走進英菲尼迪的4S 店并對銷售說:“我想買一臺Q50,不帶線控轉向的那款?!?作為一名模擬器玩家,筆者深知,再好的模擬器基座,也無法模擬出與真車完全一致的轉向手感。而對于以操控、性能著稱的英菲尼迪來說,模擬的轉向手感并不能讓自家粉絲滿意。
但是話說回來,這個問題在豐田的非性能車上或許并不存在。相比于轉向手感,其目標消費者或許更在意車輛的舒適性、經濟性與實用性。而隨著電機技術與算法的不斷提升,讓模擬轉向的手感達到真車的水平,或許只是時間問題。
至于特斯拉,馬斯克永遠都是要把牛吹在前面,所以硬件一定是超前的。至于什么時候讓線控轉向和可變轉向比出現(xiàn)在自家車型上,預計會和Cybertruck 正式上市同步吧。
對于傳統(tǒng)的汽車愛好者來說,無論是無上沿方向盤還是線控轉向,這兩類趨勢的發(fā)展必然會損害駕駛樂趣。但就如同手動擋、拉線油門、液壓助力轉向的不斷消亡一樣,這是一個不可逆的發(fā)展趨勢。沒人會因為鋼纜、液壓控制的波音飛機飛起來更有意思,從而拒絕駕駛更智能、電子集成度更高的空客飛機。
但是,在沒有可變轉向比和線控轉向之前,所有砍一半方向盤的做法,都需要謹慎。