汽車頂燈集成撥扭按鍵設(shè)計與分析

【摘" 要】隨著乘用車市場競爭越來越激烈，用戶對汽車內(nèi)飾操作體驗的要求也越來越高。在汽車發(fā)展的過程中，前排頂燈功能的集成度也在不斷增強，通常需要集成天窗、遮陽簾、滑移門等操作開關(guān)按鍵。文章重點討論前排頂燈中開關(guān)按鍵在按鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中的相關(guān)指標參數(shù)，并分析硅橡膠對開關(guān)操作手感的影響，期望能為開發(fā)人員提供一些參考，從而提高汽車產(chǎn)品的市場競爭力。

【關(guān)鍵詞】前排頂燈;開關(guān)按鍵;硅橡膠;操作手感

中圖分類號：U463.651" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）06-0026-03

Design and Analysis of Integrated Toggle Buttons for Car Roof Lights

LI Jun1，LIN Yongping2

（1. Hechuang Automotive Technology Co.，Ltd.，Guangzhou 511466;

2. Jiale Electronic Technology Co.，Ltd.，Dongguan 523000，China）

【Abstract】With the increasingly fierce competition in the passenger car market，users have higher requirements for the operation experience of car interiors. In the process of automobile development，the integration of the front roof light function is also constantly increasing，usually requiring the integration of operation switch buttons such as sunroof，sunshade，sliding door，etc. The article focuses on discussing the relevant indicator parameters of the switch buttons in the button structure design process of the front ceiling lights，and analyzing the influence of silicone rubber on the operating feel of the switches. It is hoped that this can provide some reference for developers to improve the market competitiveness of automotive products.

【Key words】front ceiling lights;on/off button;silicone rubber;operating feel

1" 背景說明

隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，車載產(chǎn)品功能的集成度也隨之增強，一般室內(nèi)頂燈通常需要集成天窗開閉按鍵、電動遮陽簾開閉按鍵、電動滑移門開閉按鍵等。目前，按鍵主流設(shè)計有Push按鍵、撥扭按鍵、觸控按鍵3種。按鍵種類組成見表1。本文針對微動開關(guān)實現(xiàn)撥扭按鍵功能進行設(shè)計分析，其設(shè)計指標：操作力Fp為3.5N±0.5N，觸點行程S2為1.0mm。

在按鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，通常采用操作力Fp、行程S2等相關(guān)重要參數(shù)來評估設(shè)計結(jié)果的好壞。按鍵壓力與行程曲線如圖1所示。圖1是標準的FS曲線，按壓力與按鍵恢復(fù)力變化趨勢一致，且按壓力略大于按鍵恢復(fù)力。

2" 設(shè)計分析

本文針對乘用車內(nèi)飾前排頂燈產(chǎn)品中的撥扭開關(guān)進行設(shè)計分析，該產(chǎn)品的功能分布如圖2所示。

本設(shè)計中，天窗和遮陽簾均為撥扭開關(guān)設(shè)計。撥扭開關(guān)設(shè)計采用微動開關(guān)結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)撥扭按鍵功能，主要構(gòu)成有撥扭、助動塞、硅橡膠、微動開關(guān)、PCBA等部件，其結(jié)構(gòu)如圖3所示。其中，硅橡膠、微動開關(guān)是關(guān)系開關(guān)操作手感的關(guān)鍵部件，需重點分析和確認。

微動開關(guān)作為一個成熟的產(chǎn)品，產(chǎn)業(yè)鏈豐富，需結(jié)合設(shè)計目標中的操作力及觸點行程開展設(shè)計選型工作。本設(shè)計的微動開關(guān)采用ALPS品牌TACT Switch系列產(chǎn)品中的SKHHAQA010按入式輕觸開關(guān)，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表2所示。

在撥扭按鍵結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中，硅橡膠作為連接微動開關(guān)與硬質(zhì)塑膠件的部品，其物理特性將直接影響開關(guān)的操作手感，而評價該特性的參數(shù)有彈性、硬度、強度和抗撕強度等指標。本文重點分析不同硬度指標下，硅橡膠對開關(guān)操作手感的影響。硅橡膠的硬度計算方法如下[1]。

1）采用A%硬度為H1度的原料與B%硬度為H2度的原料混煉，則得到的產(chǎn)品硬度為：（H1×A%）度+（H2×B%）度=產(chǎn)品硬度。

2）采用邵氏硬度計測量混煉后的硅橡膠件，得到30～70度硬度的產(chǎn)品。硅橡膠件的樣品硬度指標統(tǒng)計見表3。

將不同型號的測試樣品組裝成前排頂燈成品，開展測試行程及操作力曲線設(shè)計。撥扭開關(guān)測試過程如圖4所示，可以得到天窗撥扭開關(guān)、遮陽簾撥扭開關(guān)分別在開啟與關(guān)閉兩個方向的操作力參數(shù)。表4為撥扭開關(guān)操作力及行程曲線參數(shù)。

通過分析測試參數(shù)可知，隨著硅橡膠件硬度參數(shù)的增大，撥扭開關(guān)的操作力也增大，二者成正相關(guān)關(guān)系，同時硬度為30度時，操作力及行程是符合設(shè)計目標要求的。撥扭開關(guān)操作力及行程曲線參數(shù)如圖5所示。

由圖5可知：Fp=2.82N，F(xiàn)c=2.30，S2=0.94mm，上述指標滿足操作力及操作行程需求。表5為開關(guān)按壓力及行程參數(shù)。

為避免撥扭按鍵在常態(tài)時不至于晃動，需對硅橡膠進行預(yù)壓縮設(shè)計，用以吸收開關(guān)匹配間隙晃動問題，而預(yù)壓量的設(shè)計需合理。若預(yù)壓量設(shè)計過大會引起運動行程偏小且按鍵回彈力過大，從而導(dǎo)致按鍵手感不良;若預(yù)壓量過小，會導(dǎo)致按鍵晃動、異響等問題。而通常情況下，預(yù)壓量的設(shè)計取值為0.1～0.2mm較為合適[2]。

3" 結(jié)束語

乘用車前排頂燈中的按鍵作為車載內(nèi)飾輸入和輸出的關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品設(shè)計對品質(zhì)體驗有較大的影響，需要開發(fā)人員結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)特點，并在科學設(shè)計的方法指導(dǎo)下進行詳細分析及討論，才能設(shè)計出操作舒適和可靠的硅橡膠按鍵，從而提高汽車產(chǎn)品的市場競爭力。

參考文獻：

[1] 楊方文. 硅橡膠按鍵的生產(chǎn)[J]. 有機硅材料，2000（3）：15-17，30.

[2] 李陳業(yè). 淺談汽車音響導(dǎo)電橡膠按鍵的結(jié)構(gòu)設(shè)計[C]//決策論壇——管理科學與經(jīng)營決策學術(shù)研討會”論文集（上）. 北京：《科技與企業(yè)》編輯部，2016：306，308.

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-11-25