汽車電器開關操作手感的幾種實現方式

康 波，吳曉龍，魯紹健

（威馬汽車科技集團有限公司，四川 成都 610000）

隨著近年來家用汽車的逐漸普及，汽車已經進入千家萬戶，越來越多的消費者在購車時都對車內形形色色的控制開關產生了極大的興趣，在購車試駕時都會實際操作體驗一下，操作手感這個直接體現汽車品質的關鍵屬性也越來越引起消費者的重視。

操作手感屬于感性的評價范疇，不同的消費者有不同的喜好，但任何開關都具有幾個共性的關鍵要素，如：操作力、操作行程、順滑度、操作檔位感。這幾個要素都要達到特定的要求才能體現出大多數消費者認可的足夠優秀的操作手感。目前業內實現這些特性操作手感的方式可歸納為4種，分別為：彈簧+頂桿+檔位齒方式；導電橡膠方式；微動開關鍋仔片式；觸摸+感知反饋。

1 彈簧+頂桿+檔位齒方式（圖1）

彈簧+頂桿+檔位齒方式主要在組合開關上使用較多，組合開關裝配在轉向管柱上，位于轉向盤下方，本體大部被轉向管柱護罩包裹，只露出操作手柄，主要功能大致分為燈光控制、雨刮控制、巡航控制、檔位控制等。不同品牌的不同車型可能組合方式不同。該方式具體的實現方式如圖1所示，頂桿在彈簧的彈力推動下，由操作者繞著特定的圓心進行運動，操作者手部所感受到的力量來自頂桿的切向分力，該力量隨彈簧壓縮量的不同而不同，而頂桿在檔位齒不同位置時，彈簧的壓縮量是不一致的，故操作者在轉動開關手柄過程中，彈簧壓縮量時鐘處于一個不斷變化的狀態，從而傳遞給操作者的力量也不斷變化，這個不斷變化的過程就是開關給操作者帶來的手感。

圖1 彈簧+頂桿+檔位齒方式

2 導電橡膠方式

導電橡膠是汽車電器開關中一種常用的零件，絕大部分汽車電器開關中都有它的身影，它的主要材料是硅橡膠，在外形結構上設計成類似碗的形狀（圖2），通過上部的柱狀結構承擔操作者通過開關其他頂桿結構傳遞下來的壓力，底部的碗狀結構在受頂桿的壓力之后會有一個反向支撐力，而隨著操作者逐漸下壓按鍵，碗狀結構底部的導電材料也隨之不斷下降，最終接觸到下方線路板上的金手指，電路導通。此時操作者繼續下壓，隨著底部橡膠被不斷壓縮反向支撐力會持續增大，至此，操作者感知阻力增加明顯且已經到達按鍵極限位移。當操作者減少施加在按鍵上的力，皮碗由于彈性形變的原因會逐漸上升，底部導電材料脫離線路板，電路斷開，被壓縮的碗狀結構逐漸恢復形狀，直至完全松開。整個的一個操作過程給與操作者的反饋即形成了手感。

圖2 導電橡膠方式的外形結構

由于硅膠軟硬程度、碗狀結構的形狀設計等可變因素，導致不同開關的反向支撐力的大小即便是在相同下壓位移下也不同。這就引申出一個手感優劣問題，導電橡膠結構常用的力曲線圖如圖3所示，具體的評價舒適手感的指標定義為CC值，CC=（F1-F2）/F1×100%。一般CC值的大小在45%左右為一個較為舒適的手感值。

圖3 導電橡膠結構常用的力曲線圖

3 微動開關鍋仔片式

鍋仔片是一種厚度僅為0.06mm的具有彈性的金屬片，由于其很小，厚度也很薄，一般置于微動開關里面如圖4所示。鍋仔片在汽車開關中一般適用于直按式的開關，行程很小，普遍在0.5mm以內，主要是通過金屬片自身的彈性形變來獲得手感。鍋仔片的手感由于是通過金屬彈性形變得來，故聲音十分清脆，金屬片在未受力時處于自由狀態，且金屬片只接觸邊緣的觸點，在操作者按下開關后，金屬片受力，當力值大于其峰值力后瞬間發生彈性形變，中心部分由凸出狀態變為反凹，同時中心部分接通中間的觸點，電路導通。操作者松手后由于金屬片受到的壓力解除，金屬片隨即回彈，變回凸出狀態，電路斷開。由于鍋仔片被安裝在微動開關里面，整個按壓的穩定性和可靠性也能夠得到較好的保證，鍋仔片開關的按壓壽命一般能到50萬次以上。

圖4 微動開關鍋仔片式

4 觸摸+感知反饋

觸摸技術在汽車上最早應用于手寫板和觸摸屏，后來逐步發展到電器開關。現階段觸摸技術基本上均為電容觸摸，在方向盤開關、門窗開關、儀表板左側開關均有應用?，F有車型上由于防誤觸等原因，單純觸摸操作的開關較少，普遍結合反饋使用，有聲音反饋、振動反饋、按壓行程反饋等。其中具有操作手感的是振動反饋和按壓行程反饋。這兩種反饋的實現方式不盡相同，振動反饋有壓電陶瓷、電馬達等幾種方式，通過不同的布置方式，達到不同的振動效果，同時，也可以模擬不同位置的按壓反饋。按壓行程方式主要是操作者在觸摸整個觸摸面板過程中還需要將面板本身按壓，并使其整體下壓一個行程才能觸發信號，該方式主要是傳統按壓式開關和觸摸技術的一個結合，便于操作者延續操作習慣的同時，又可以實現整個面板觸摸功能。

5 結束語

隨著家用汽車的逐漸普及，相信會有更多的人認識和接觸到汽車開關，上述幾種開關操作手感的實現方式在現階段來說均屬主流，但隨著科技的不斷進步，汽車上的電器開關正朝著集約化、智能化的方向發展，觸摸結合操作反饋或將成為接下來汽車開關發展的主流方向。相信不遠的將來，會有更多更具科技感、更新穎的汽車開關呈現在我們面前。