汽車開關定位、安裝結構設計方法

【摘" 要】隨著汽車技術的飛速發展和對車用開關研究的不斷深入，車用開關的重要性和精細化水平也越來越高。文章對車用開關的定位和安裝結構進行系統研究，并提出可行的設計方案，對車用開關的設計和開發具有借鑒意義。

【關鍵詞】汽車開關；定位結構；安裝結構

中圖分類號：U463.66" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）02-0065-05

Design Method of Automotive Switch Positioning and Installation Structure

WANG Zaichang

（Beijing Foton Daimler Automobile Co.，Ltd.，Beijing 100000，China）

【Abstract】With the rapid development of automobile technology and the deepening of research on vehicle switches，the importance and refinement level of vehicle switches are getting higher and higher. In this paper，the positioning and installation structure of the vehicle switch are systematically studied，and the feasible design scheme is proposed，which has reference significance for the design and development of the vehicle switch.

【Key words】automobile switch；positioning structure；mounting structure

0" 前言

中國汽車工業經過近三十年的發展，研發水平和產品品質都取得了長足的進步。隨著汽車智能化和電氣化水平的提高，越來越多的控制器在整車上得以應用，而作為操縱件的開關，其種類和功能也越來越多，其安全性和可靠性也越來越重要，開關的內部結構和匹配安裝也日益精密[1]。本文從結構設計、配合結構設計、適用范圍等方面，闡述汽車開關主流的定位和安裝結構設計。

1" 汽車開關分類

在汽車領域，汽車開關依據操作形式的差異，可細分為推拉式、翹板式、直鍵式、扳柄式、旋轉式、滾輪式、頂桿式以及非接觸式等多種類別。從安裝通信方式的角度來看，其又可歸為硬線通信與總線通信這兩大類型。豐富多樣的開關類型，精準適配了汽車復雜多變的控制需求，讓車輛各項功能的實現過程更加簡便、高效且精準無誤。由于不同的開關被安置于不同的區域，而且與之配合的對手件也各有特點，因此有必要依據開關所處的具體區域以及其對手件的特點，設計出可靠的定位與安裝結構。

行業內，常用的定位結構主要有軟筋定位、導向筋定位、軸孔定位等；而安裝結構則主要有簡易金屬彈片、塑料彈片、可正面拆卸金屬彈片、BOSS柱支架、帶定位BOSS柱、卡扣等。

2" 定位結構設計方法

2.1" 軟筋定位

軟筋指在開關安裝體表面設計的凸起結構，一般尺寸較小且為塑料材質，受壓時有一定的彈性變形，可用于限位或間隙補償。

2.1.1" 結構設計

圖1為軟筋結構設計示意圖，其結構設計需考慮以下3點。

1）斷面設計具體參數：高度≥0.5mm，圓角R≥0.15mm。

2）軟筋底端距離側面塑料彈片中部≥3mm，前端設計15°～30°的倒角，便于裝配。

3）軟筋設計長度與安裝板裙邊配合≥1mm，且不低于開關總長度的三分之一，避免太短導致開關安裝后晃動。

2.1.2" 配合結構設計

圖2為軟筋配合尺寸設計示意圖。開關安裝板的開槽尺寸應保證A向比開關外輪廓小0.1mm，B向比開關外輪廓小0.1mm，此縮減量將作為軟筋的過盈預壓量。

軟筋對稱布置6條或8條，布置時應充分考慮開關定位平衡度，使其受力均勻，同時應注意軟筋布置位置的剛度，過盈配合時軟筋基座不應變形。

軟筋布置位置距離邊緣＞2mm，如開關尺寸較大，則需在中間位置加設一條軟筋，且在每條軟筋對應的開關內部，設置有加強筋或支撐結構，以免開關按壓時出現卡滯現象。

2.1.3" 適用范圍

軟筋定位結構具有定位精確、無晃動、安裝方便、成本低廉的特點。軟筋定位結構對開關尺寸精度要求較高，適用于按鍵個數不大于2個的開關，或開關總體尺寸不大于（50×50）mm。

2.2" 導向筋定位

導向筋指在開關安裝體表面設計的凸起結構，用于開關限位和定向。

2.2.1" 結構設計

圖3為導向筋結構設計示意圖，導向筋寬度≥1mm，高度≥1.5mm，導向筋前端設計30°左右的倒角，便于裝配。

2.2.2" 配合結構設計

圖4為導向筋配合尺寸設計示意圖。在導向筋配合結構的設計方面，其布置數量為3條，按短邊2條、長邊1條進行設計，起到防錯作用，并盡量布置在開關的中間位置；導向筋與安裝槽為間隙配合，開關安裝板的開槽尺寸應保證A向比導向筋寬度大0.2mm，即單邊間隙0.1mm；導向筋長度應能超出安裝面板1mm以上。

2.2.3" 適用范圍

導向筋適用范圍主要有：①導向筋布置在中間位置，能夠保證開關四周間隙的一致性，適用于各類開關；②適用于各安裝位置。

2.3" 軸孔定位

2.3.1" 結構設計

圖5為軸孔結構設計示意圖。在開關軸孔定位結構的設計環節，于開關主體上設計一個圓孔和一個長圓孔，圓孔作為主定位，長圓孔作為輔助定位，長圓孔圓心距≥1mm；圓孔直徑和長圓孔的寬度根據開關安裝板上的圓柱銷進行匹配，間隙配合值取0.1mm。

2.3.2" 配合結構設計

對于軸孔配合結構設計，主定位對開關進行四向限位，輔助定位起旋轉限位，主定位盡量靠近有外觀要求的部位，以保證外觀間隙均勻性；軸孔配合的有效搭接量≥2.5mm，定位孔倒角≥0.5mm便于裝配。圖6為軸孔配合結構設計示意圖。

2.3.3" 適用范圍

適用于門窗開關、電子手剎開關、大型開關等。

3" 安裝結構設計方法

3.1" 簡易金屬彈片

3.1.1" 結構設計

金屬彈片結構設計如圖7所示。自由狀態下，金屬彈片卡接面與底端的夾角設計為55°；安裝狀態下，金屬彈片卡接面與底端的夾角應為45°左右。

3.1.2" 配合結構設計

金屬彈片配合尺寸如圖8所示。以金屬彈片卡接面的中點作為設計基準點，要求A向尺寸大于安裝面板的D尺寸2mm，作為彈片的過盈預壓量；B向尺寸與安裝面板C尺寸相等。金屬彈片對稱布置在開關兩側，數量取2～6片（偶數），布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻。

3.1.3" 適用范圍

金屬彈片適用范圍為：①兩彈片對稱布置適用于單按鈕的小開關；②4～6彈片適用于不多于6按鈕的開關，多于6按鈕的開關不宜使用此安裝結構；③不宜布置在門板、副儀表板等承受振動或沖擊的位置；④采用該類型結構的開關需正向安裝，拆卸時需將手伸到開關后部按壓兩側彈片使其變形后取出，因此不便于拆卸。

3.2" 塑料彈片

3.2.1" 結構設計

塑料彈片相比于金屬彈片最大的區別是，其上帶有多個臺階，臺階尺寸為（0.35×0.35）mm，最后一個臺階高度≥1mm，其他尺寸可按開關實際大小進行靈活設計。塑料彈片結構如圖9所示。

3.2.2" 配合結構設計

以塑料彈片卡接面的中點作為設計基準點，要求A向尺寸大于安裝面板的C尺寸2mm，作為彈片的過盈預壓量；B向尺寸與安裝面板D尺寸相等[2]。塑料彈片配合尺寸如圖10所示。

塑料彈片對稱布置在開關兩側，數量取2～6片（偶數），布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻。

3.2.3" 適用范圍

塑料彈片適用范圍同3.1.3金屬彈片。

3.3" 可正面拆卸金屬彈片

3.3.1" 結構設計

可拆卸彈片結構如圖11所示。自由狀態下，金屬彈片卡接面與底端的夾角設計為55°；安裝狀態下，金屬彈片卡接面與底端的夾角應為45°左右。

3.3.2" 配合結構設計

可拆卸彈片配合尺寸如圖12所示。以金屬彈片卡接面的中點作為設計基準點，要求A向尺寸大于安裝面板的D尺寸2mm，作為彈片的過盈預壓量；B向尺寸與安裝面板C尺寸相等。金屬彈片對稱布置在開關兩側，數量為2片，布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻。

正面拆卸時，將彈片一端掛到掛鉤上，卡接面就會自然脫離安裝面板，然后將整個開關取出。彈片拆卸過程如圖13所示。

3.3.3" 適用范圍

兩彈片對稱布置適用于體積較大的開關及儀表板區域。

3.4" BOSS柱支架

BOSS柱指在內飾面板的內表面設計的凸柱，配合自攻釘安裝開關或其支架。

3.4.1" 結構設計

圖14為BOSS柱支架設計尺寸，表1為BOSS柱支架尺寸推薦值。

BOSS柱預留孔設計尺寸見圖15，其主要根據材料特性的不同分為a/b兩類。BOSS柱尺寸推薦值詳見表2。其中，a類為ABS、PC/ABS、PC、PA*+GF*等硬材料；b類為PP、PE、POM、PA6、PA66等軟材料。

3.4.2" 配合結構設計

BOSS柱支架配合結構設計要點：固定支架有2腳支架、3腳支架、4腳支架、6腳支架等類型，常用2腳固定支架；布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻；BOSS柱軸線應與開關安裝孔的軸線同軸，不得出現角度或尺寸偏差；BOSS柱頂部平面應與開關安裝孔平面貼合，不得出現空隙。

3.4.3" 適用范圍

適用于操作力較大的開關，如四門玻璃升降器開關、副儀表板開關等，因此可應用于四門門護板和副儀表板區域等。

3.5" 帶定位BOSS柱

3.5.1" 結構設計

帶定位BOSS柱結構設計尺寸要求如圖16所示，其尺寸推薦值見表3。BOSS柱預留孔的尺寸根據材料特性的不同，同樣分為a/b兩類。其中，a類有ABS、PC/ABS、PC、PA*+GF*等硬材料；b類有PP、PE、POM、PA6、PA66等軟材料。

3.5.2" 配合結構設計

帶定位BOSS柱配合結構設計要點：固定支架有2腳支架、3腳支架、4腳支架、6腳支架等類型，常用2腳固定支架；布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻；BOSS柱軸線應與開關安裝孔的軸線同軸，不得出現角度或尺寸偏差；BOSS柱頂部平面應與開關安裝孔平面貼合，不得出現空隙。

3.5.3" 適用范圍

適用于操作力較大的開關，如四門玻璃升降器開關、副儀表板開關等，因此可應用于四門門護板和副儀表板區域等。

3.6" 卡扣

3.6.1" 配合結構設計

卡扣配合結構設計如圖17所示，其設計要點主要有：卡扣寬度B≥5mm，安裝板上的孔寬度A應大于B至少2mm，作為調整誤差的余量；卡扣與安裝板搭接量≥0.8mm，或保證拉脫力≥98N；卡扣對稱布置在開關兩側，數量取2～6個（偶數），布置時應充分考慮安裝平衡度，使開關受力均勻[3]。

3.6.2" 適用范圍

4卡扣適用于不多于3按鈕的開關，按鈕較多的開關組應采用6卡扣或更多；不宜布置在門板、副儀表板等承受振動或沖擊的位置；采用該類型結構的開關需反向安裝，拆卸時需借助工具從開關后部撬開卡接殼體后，將開關取出，因此不便于拆卸。

4nbsp; 結束語

汽車開關作為各種控制器的操縱件，負責整車60%以上功能的開啟和關閉，對行車安全性、便利性、舒適性等都起著至關重要的作用。汽車開關種類繁多，功能各異，開發時既要考慮開關形態外觀滿足整車造型風格，又要兼顧其同控制器間的通信方式，還要滿足定位準確、安裝可靠的要求[4]。

1）軟筋定位和導向筋定位因其定位準確、安裝方便、成本低廉的特點，在汽車開關中應用最為廣泛，技術也最為成熟，在產品前期設計時，應優先考慮采用此種定位結構。

2）卡扣結構制造簡單、配合牢固，是目前應用最多的安裝結構，但是不便于拆卸。而方便拆卸的安裝結構，往往結構復雜，制造成本較高。相信不久的將來，能夠設計出同時兼顧安裝和拆卸的結構，讓汽車開關的制造和使用更加方便。

參考文獻

[1] 竇俊華，沈秀堂.汽車開關設計概述[J].汽車電器，2018（7）：53-58.

[2] 趙忠武，王聰敏.汽車后背門開關設計要素分析[J].汽車電器，2020（11）：32-37.

[3] 趙勝.汽車中央控制開關面板的設計[J].汽車電器，2017（2）：38-40.

[4] 王在昌，吳峰.汽車開關研究現狀和發展趨勢[J].汽車實用技術，2019（9）：241-244.

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2024-06-18

作者簡介：王在昌（1984—），高級工程師，碩士，長期從事汽車電子器件的設計和開發工作，對開關、組合手柄、時鐘彈簧等產品有深入研究。