摘要:本文主要从影响按键操作手感的机械结构,导电橡胶结构、尺寸、材料等方面重点进行了参数化分析,提出具有良好手感的力行程曲线应考虑的关键要素,通过实际应用和测试,形成了标准的开关操作力行程曲线,在一定程度上提高并改善了汽车按键开关手感及一致性水平。
目前,越来越多的汽车电气开关多采用小电流、自回位的形式,以实现对相关电气功能的控制。而随着同类按键开关在车内数量的增多,开关操作手感一致性问题,被越来越多的用户所关注。因而,按键开关手感好坏及一致性问题,在很大程度上会影响用户对整车品质及精良性的评价。但在实际整车量产车型上,出现不同程度的按键操作力大小不均、行程不等、手感不同,甚至卡滞及按压不到位等各种问题。而这些问题将直接影响用户对汽车的整体印象,极大地降低用户的购买欲望。
因此,本文提出一种合理的操作力、操作行程,合理的操作力行程比例关系、合理的筋槽配合尺寸选择等措施,以提高按键的操作手感。重点对影响开关手感的诸多因素进行参数化分析,主要从产生按键手感的机械结构,导电橡胶结构、尺寸、材料等方面分析了对手感的影响,总结出具有良好手感的力行程曲线应注意的关键要素,形成了标准的开关操作力行程曲线。对自回位类型按键开关手感的一致性、精良性等方面的控制具有重要的意义。
1 开关手感的影响因素
开关手感是通过力感、行程感、位置感等综合结果评价,其中位置感是指在操作过程中开关反馈给人手的位置感觉是否明确,也是判断开关是否按下且有效的标志。
1.1按键座与外壳体
按键自回位开关总成包括按键帽、按键座、主壳体、导电橡胶、电路板、底座等部件,如图1所示。其中按键座、主壳体、导电橡胶是影响按键操作手感及一致性的关键组成部件。
按键座与主壳体间的匹配的精细程度是影响开关手感的因素之一,按键座与主壳体间通过导向筋和导向槽的配合,来保证按键座在主壳体内做上下直线运动,如图2所示。
X、Y向各2条筋槽配合,以X向其中一条筋槽配合为例,计算相关尺寸公差。计算尺寸公差通常采用尺寸链方法,所谓尺寸链即在工件加工或机器装配过程中,由相互连接的尺寸形成的封闭尺寸组,成为尺寸链。装配尺寸链按各环的几何特征和所处的空间位置分为线性尺寸链、平面尺寸链,伙角度尺寸链、空间尺寸链。
本例采用线性尺寸链法,首先计算主壳体与按键座筋槽孔中心线尺寸公差。如图3所示,其中A、为按键座槽中心与中心线的距离,A2为主壳体筋中心与中心线距离,A。为两部件装配后,筋槽中心线之间的距离。根据增环、减环、封闭环定义,Ao为封闭环,A、为增环,A2为减环,根据封闭环公式基本尺寸
在设计中,要求筋槽两中心线距离部件中心相同,即A1=A2,因此A0=A1-A2=0。根据封闭环极限偏差公式
式中:ESP、EIP----增环尺寸的上、下偏差,ESq、EIq----减环尺寸的上、下偏差。