基于卡诺模型的转向盘表面材质手感分析

郭洋 白哲 董松梅 黑晶 陶丽娟 董玉婷

（广汽乘用车有限公司）

随着汽车工业的迅猛发展，客户对于汽车的需求不再限于法规、功能、安全等基础元素上的满足，而渐渐衍生出对视觉、听觉、嗅觉和触觉等多个感官方面的愉悦需求[1]。在汽车众多的零件当中，转向盘作为汽车上客户频繁接触的零件之一，对客户感官体验有着至关重要的作用。分析国内对于转向盘的研究可以发现，目前对于转向盘的研究依然主要聚焦于改善和提升转向盘的功能性，在转向盘的表面材质和表面处理对客户感知的影响方面研究较少。更加科技智能的转向盘的确是未来的发展趋势之一，但这对于更加注重情感体验上愉悦感的现代驾驶者而言，显然是不能满足的[2]。文章从影响转向盘手感的因素出发，研究了表面材质对客户感知的影响。

1 转向盘的分类与结构

转向盘的分类方式有多种，如按照转向盘辐数可以分为两辐、三辐、四辐转向盘；按照转向盘造型可以分为D 型转向盘与圆形转向盘；按照表面材质可以划分为PU 发泡转向盘、皮革包覆转向盘、水转印+皮革包覆转向盘、木壳+皮革包覆转向盘和木壳转向盘等。其中第3 种分类方式应用最为广泛。同时，就目前市场占有率来看，PU 发泡转向盘与皮革包覆转向盘占据了市场绝大多数的份额。文章仅针对该2 种转向盘表面材质对手感的影响进行探究。

探究转向盘表面材质对于手感的影响，需要先了解转向盘的结构。图1 示出转向盘结构爆炸图。对于PU 发泡转向盘，表层仅由PU 发泡构成。而皮革包覆转向盘则是在PU 发泡层外包覆了一层皮革层。皮革包覆转向盘比PU 发泡转向盘结构复杂，加工工艺上也多了皮革包覆工艺，成本也相应更高。从结构上看，对于应用广泛的PU 发泡转向盘和皮革包覆转向盘而言，与人体接触最多的是PU 发泡层和皮革包覆层，这2 层的理化性能是影响其手感的关键因素。

图1 转向盘结构

2 影响转向盘手感的因素

手感，是人手与材质触碰，皮肤里的感受器产生一定的动作电位由神经系统传递给大脑皮层后，大脑皮层形成的感觉[3]。不同的材质给大脑带来的动作电位不同，人脑产生的满足感也相差甚远。

不同转向盘的手感影响因素，如图2 所示。对于PU 发泡转向盘而言，影响其手感的因素主要体现在PU 发泡的物理性质上，如发泡的软硬度、表面纹理。皮革包覆转向盘在最外一层是皮革层，其对客户感知影响较大。皮革的优劣、纹理风格、表面处理方式都会对转向盘手感产生较大的影响。另外，在发泡层与皮革层之间，使用泡棉可以改善转向盘的柔软度。

图2 影响转向盘手感的因素

3 样件准备与调查方式

为了探究转向盘各影响因素的感知度，文章准备了不同纹理和硬度的PU 发泡转向盘以及不同材质、纹理、具备泡棉的皮革包覆转向盘若干。针对PU 发泡转向盘，主要分析纹理粗细与发泡硬度2 个因素对客户感知的影响；针对皮革包覆转向盘，则从皮革材质、皮革纹理、软硬度三方面考虑其影响。为了减少组合开关、安全气囊及品牌对评审的影响，本次评审样件均去除了该部分组件，仅保留转向盘本体部分，样件示例，如图3 所示。

图3 转向盘调研样件示例

图4 示出驾驶员样本特征统计。本次调研的样本容量为37 人，其中男性占比89%，女性占比11%，如图4a 所示；所有评审客户的驾龄统计，如图4b 所示。驾龄超过3 年的驾驶员占比较大，所持观点能够代表驾驶者的诉求，具有较高的可信度。

图4 驾驶员样本特征统计

同时，文章采用卡诺模型的调查方式，从正反两方面调查询问同一因素对客户感知的影响程度，问卷调查询问方式，如表1 所示。通过该调查问卷可以将评价结果分为5 种类别：可疑结果、魅力属性、无差异属性、期待属性、必备属性，如图5 所示。

图5 卡诺模型评价图

由图5 可以看出：

1）可疑结果：客户的答案自相矛盾。

2）无差异属性：设计属性不影响满意度。

3）魅力属性：设计属性提升，满意度提升；设计属性下降，满意度不降。

4）期待属性：提升设计属性，满意度提升；缺失属性，满意度下降。

5）必备属性：缺失设计属性满意度下降，提升设计属性，满意度提升有限。

6）反向属性：设计属性与客户需求相反，设计属性提升，客户满意度下降。

在反向属性中，文章将客户无法忍受的群体分离出来，作为使用设计属性引起客户抱怨的统计；将期待属性和必备属性的和，作为缺失设计属性引起客户抱怨的统计。

4 数据分析

4.1 PU发泡转向盘手感调研

4.1.1 硬度对PU 发泡转向盘的影响

本次调研的PU 发泡转向盘参考样件的邵氏硬度值分别为75 和60。图6 示出PU 发泡转向盘在硬度较大时，客户的感知调研结果。从图6 中可以发现，62%的客户表示对于转向盘软硬度并不关注，但依旧可以发现客户整体对软硬度有较明显的偏好。硬度大是一个较大的反向属性，同时其期待属性和必备属性的占比为0。这说明，硬度大的转向盘会引起近32%客户的反感，仅有3%的客户对此表示欢迎。从调查结果统计得知，这32%的客户中有19%的客户会抱怨（使用硬度较大的转向盘表示无法忍受）。

图6 大硬度PU 发泡转向盘客户手感知调研结果

4.1.2 纹理对PU 发泡转向盘的影响

图7 示出在PU 发泡转向盘采用粗纹理时客户的感知调研结果。其中51%的客户表示对PU 发泡转向盘纹理并不关注，但是剩余客户对粗纹理转向盘偏爱明显。图7 中显示，粗纹理转向盘有6%的反向属性，而魅力属性和期待属性的比例较高。使用粗纹理转向盘会引起6%的客户抱怨；但是使用细纹理转向盘却会遭到17%（必备属性+期待属性）的客户抱怨。

图7 粗纹理PU 发泡转向盘客户手感知调研结果

4.2 皮革包覆转向盘手感分析

4.2.1 皮革类型的影响

皮革包覆转向盘首先考虑的问题是真皮与人造革的影响。图8 示出人造革对皮革包覆转向盘客户手感的影响。从统计结果可以看出，超过70%的客户对于皮革类型表示无所谓。调查过程中发现，造成这种现象的主要原因是多数客户无法区分真皮与人造革。调查结果显示，反感人造革的客户占比达到25%，并且人造革不存在期待属性和必备属性。由此可以发现，使用人造革会引起客户抱怨，而真皮不会。

图8 人造革包覆转向盘的客户手感知调研结果

4.2.2 真皮等级的影响

真皮等级可分为头层皮和二层皮。头层皮具有粒面层，二层皮无粒面层，故头层皮相对于二层皮质感优越。真皮等级对客户感知的影响结果，如图9 所示。从调研结果可以看出，皮革的等级是一个提升客户感知的重大因素：转向盘真皮由二层皮变更为头层皮会提高43%（35%+8%）的满意度。通常，头层真皮所具有的天然组织带来的手感更加亲肤，使转向盘稍稍偏软。尽管皮革能使客户满意度提升较多，但是转向盘皮革等级带来的成本压力也不容小觑，在成本与客户感知提升上寻找平衡点是设计方需要攻克的课题。

图9 头层皮包覆转向盘的客户手感知调研结果

4.2.3 纹理粗细的影响

图10 示出不同粗细纹理的真皮转向盘的调研结果。其中粗纹理具有较大的反向属性，使用粗纹理转向盘约有26%的客户表示反感，而这其中有11%会抱怨（表示无法忍受）；而使用细纹理转向盘则会有3%的客户抱怨。与PU 发泡转向盘对比，可以发现，在纹理方面，PU 发泡转向盘和皮革包覆转向盘具有截然不同的结果。对于PU 发泡转向盘，客户偏爱粗纹理；而对于真皮转向盘，客户偏爱细腻的风格。从与客户的调研中发现，对于PU 发泡转向盘而言，粗纹理在增加质感的同时，其更具皮革的视觉效果，减轻了PU 发泡转向盘的塑料感。而对于真皮转向盘，客户追求的是细腻亲肤的手感，此时细纹理恰能发挥其功能。

图10 粗纹理对皮革包覆转向盘感知影响的调研结果

4.2.4 泡棉的影响

最后，文章针对转向盘皮革背面增加泡棉的情况进行了调查分析，结果如图11 所示。转向盘背面增加泡棉会提高51%（43%+8%）的客户满意度，此时仅有3%的客户反对。背面增加泡棉后，转向盘手感柔软舒适，是吸引客户的主要原因。3%客户持反对意见主要有两方面原因：一是个人偏爱硬度较大的转向盘；二是担心背面增加泡沫虽然提升了手感，但是牺牲耐久性，随着时间的推移会出现真皮褶皱等质量问题。结合PU 发泡转向盘中硬度的影响，可以发现，不论是PU 发泡转向盘还是真皮转向盘，多数客户还是更加支持硬度较小的转向盘。

图11 采用泡棉对皮革包覆转向盘感知影响的调研结果

5 结论

无论是PU 发泡转向盘还是皮革包覆转向盘，客户对于转向盘手感的要求是：柔软亲肤，高档舒适。对转向盘的具体偏好是：对于PU 转向盘，客户偏爱粗纹理小硬度；对于皮革包覆转向盘，客户偏爱高档真皮，细腻纹理，小硬度。文章通过卡诺模型的调查分析方式揭示了客户对于不同因素的需求程度，对于汽车转向盘的材质定义具有参考意义。转向盘在感知品质领域的价值不言而喻。文章仅对转向盘的手感提升进行了探究，对转向盘结构及开关等其他方面的感知领域未有涉及。提升转向盘客户感知质量依旧任重而道远。