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研究生:簡汶彬
研究生(外文):Wen-Pin Chien
論文名稱:小型汽車方向盤之操控性研究
論文名稱(外文):A Study on the Control Performance of the Car Steering Wheel
指導教授:吳志富吳志富引用關係
指導教授(外文):Chih-Fu Wu
學位類別:碩士
校院名稱:大同大學
系所名稱:工業設計學系(所)
學門:設計學門
學類:產品設計學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2006
畢業學年度:94
論文頁數:130
中文關鍵詞:掌屈背屈方向盤操控性實車駕駛測試
外文關鍵詞:Control performanceSteering wheelWrist extensionWrist flexionLive test drive
相關次數:
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摘 要

現今大多數的汽車駕駛舒適性的相關研究,多半是針對其坐姿角度、座椅表面壓力、座椅的尺寸設計及駕駛模擬器研製等方面做個別的探討,通常未包含駕駛者與方向盤的設計及轉向機構相對位置/角度。有鑑於此,本研究的主要目的便是針對方向盤型式上的差異,藉由不同的路徑變化探討駕駛者在操控時的腕部關節角度變化的因子,找出最適合駕駛者操控及降低腕部傷害的方向盤規格形式。

本研究進行公路實車駕駛測試實驗,紀錄駕駛實驗中受測者腕部關節角度的變化,分析受測者腕部動作特徵,方向盤形式與路徑對於駕駛者產生之操控影響、換手次數、扭轉角度、背屈角度及掌屈角度等結果與討論,佐以主觀的評量來進行評估分析,以利歸納汽車駕駛者握持方向盤位置,達到最佳之駕駛操控動作。

研究結果顯示,不同形式的方向盤在不同的路徑駕駛操控,都會影響其操控性,經由統計結果發現,輪幅的數量與設置位置對於操控的影響較為明顯。實驗中的各項參數的客觀評量,以及受測者的主觀評比結果,傳統三幅式方向盤對於駕駛者操控汽車的操控性最佳,在本研究中的四種不同路徑中,影響腕部的掌屈及背屈彎曲角度也最小,

本研究藉由實驗證明方向盤的設計應考慮輪幅位置與數量的設計,以利於駕駛者操作,及減少操控方向盤時所產生的腕部彎曲角度,降低腕部傷害症狀產生的機率,相關數據與結果可供未來研發與改良駕駛模擬器的重要參考依據,使駕駛模擬器更具真實性,對於汽車設計師與駕駛者,在汽車的設計領域或駕駛操控的傷害保護,都能提供相當有效的參考依據。
Abstract

The existing researches on driving comfort mostly focus on the studies of the seating posture and angle, the surface pressure of car seats and design dimension, and driving simulator development, respectively, but those sere not usually involved in the driver, the design of the steering wheel, and the relative position and angle of the rotation gear. Thus, this study sere to investigate the factors of various angle of the test driver’s wrist joint by combining different types of steering wheels with driving rotes. We have measured and analyzed the characteristics of fist driver’s wrist motion during controlling operation, and the effects of steering wheel type and the route on the driver’s control, to find the best position of the driver’s controlling the steering wheel.

The results of this study have shown that the different steering wheel models have the different control performance on four routes. Statistically, the number of spokes and their positions on the steering wheel have more significant influence on control performance. Furthermore, not only have the conventional steering wheels with three spokes had the best control performance, but they also resulted in the smallest bending angles of wrist flexion and extension by objectively measuring the parameters in the experiments and by test driver’s evaluating.

Conclusively, in this study, it is suggested that the positions of spokes and their numbers should be considered in the design of steering wheels for making the drivers’ control better, reducing the bending angle of their wrist, and decreasing the probability of wrist injury when they operate their wheel. Then, those results will be the important basis on the further researches in the development and improvement of driving simulator to build more realistic simulators, in the automobile designer and in protection of the drivers from injury during steering.
目 錄
頁數
英文摘要..........................................................................................................................I
中文摘要.........................................................................................................................II
謝誌................................................................................................................................III
目錄.....................................................................................................................…......IV
表目錄..........................................................................................................................VII
圖目錄...........................................................................................................................IX
第一章、緒論................................................................................................................1
1-1 研究動機…..................................................................................................1
1-2 研究目的…....................................................................................................3
1-3 研究範圍與限制…........................................................................................3
1-4 研究重要性…................................................................................................4
1-5 研究流程與架構….......................................................................................5
1-6 小結….......................................................................................................7
第二章、文獻探討….......................................................................................................8
2-1 駕駛姿勢相關研究…....................................................................................8
2-2 方向盤設計相關研究…..............................................................................10
2-2-1 方向盤的誕生與變遷….....................................................................10
2-2-2 方向盤與轉向系統的組成….............................................................10
2-3 方向盤各部位名稱…..................................................................................11
2-4 方向盤操作與駕駛行為…..........................................................................12
2-5 方向盤設計對操作之影響…......................................................................20
2-6 手臂動作肌群與方向盤操作…..................................................................21
2-7 道路相關研究…..........................................................................................30
2-8 小結…..........................................................................................................31
第三章、實驗規劃與參數設計…...............................................................................32
3-1 市售方向盤幾何形式…..............................................................................32
3-2 方向盤設計之參數選擇…..........................................................................36
3-3 實驗規劃…..................................................................................................40
3-3-1 先期主觀問卷調查….........................................................................40
3-3-2 實驗規劃….........................................................................................43
第四章、實驗設計…......................................................................................................48
4-1 測試設備與駕駛測試設計..…....................................................................48
4-1-1 駕駛模擬器實驗之操控測試….........................................................48
4-1-2 實車測試設備與測試路徑設計….....................................................48
4-2 受測者…......................................................................................................52
4-3 實驗流程…..................................................................................................52
第五章、結果與討論…..................................................................................................53
5-1 實車測試操控性影響數據分析…..............................................................53
5-1-1 不同形式方向盤及路況對於操作時的換手次數影響分析.............53
5-1-2 不同形式方向盤及路況對於操作時的扭轉角度影響分析.............53
5-1-3 不同形式方向盤及路況對於操作時之掌屈角度影響分析.............55
5-1-4 不同形式方向盤及路況對於操作時的背屈角度影響分析.............57
5-2 實車測試之主觀評量分析…......................................................................59
5-3 綜合分析與討論…......................................................................................61
第六章、結論與建議…..................................................................................................64
6-1 結論…..........................................................................................................64
6-2 後續研究之建議…......................................................................................64

參考文獻…...................................................................................................................66
附錄一:先期研究–實車駕駛姿勢研究 主觀評量問卷...........................................70
附錄二:實車測試後主觀評量問卷.............................................................................73
附錄三:實車駕駛量測數據紀錄(原始紀錄).............................................................75
附錄四:實車駕駛量測數據紀錄(彙整平均).............................................................76
附錄五:不同形式方向盤及不同路徑對於換手次數紀錄.........................................77
附錄六:不同形式方向盤及不同路徑對於扭轉角度紀錄.........................................78
附錄七:不同形式方向盤對於操作時之掌屈紀錄...................................................79
附錄八:不同形式方向盤對於操作時之背屈紀錄.....................................................80
參考文獻
英文部分

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中文部分

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