浅谈汽车音响导电橡胶按键的结构设计

李陈业柳州航盛科技有限公司 广西柳州 545002



浅谈汽车音响导电橡胶按键的结构设计

李陈业
柳州航盛科技有限公司 广西柳州 545002

【摘要】按键在汽车音响产品中尤为重要，它影响到整个产品的品质以及用户的体验，目前汽车音响按键多为两种结构形式，一是塑胶按键和导电橡胶键分离的组合结构；二是塑胶按键和轻触开关分离的组合结构；其中塑胶按键和导电橡胶键分离的组合结构，具有成本低、装配简单、手感好等特点而被广泛运用。导电橡胶键的结构设计是否合理将会影响到按键的功能和手感，本文从导电橡胶按键的外形尺寸、行程、回弹壁、导电盘、排气槽、与塑胶按键的预压量、定位等分析了汽车音响按键中导电橡胶按键的结构设计，对导电橡胶按键结构设计具有一定的指导作用。

【关键词】汽车音响；按键；导电橡胶；设计

一、引言

随着社会的进步和科学技术的发展，汽车音响产品正在演变为人们生活的一部分，成为汽车关键的设备，汽车音响对于汽车整体品质以及用户体验都有着较为重要的影响，尤其是汽车音响的按键设计，将汽车音响的按键与面板完美结合在一起，并保证按键手感良好，让用户在使用过程中感觉非常舒适，因此汽车音响按键的合理分布和设计对提升市场竞争力具有一定的作用。汽车音响中的按键设计尤为重要，特别是导电橡胶键的设计，要保证其在使用过程中不会出现比如弹力过大，操作费力；弹力过小，出现塌陷，手感差，寿命短、功能失效等缺陷。

二、导电橡胶按键的结构设计

在汽车音响按键结构设计中，为了保证按键的平稳以及到达按键操作力的要求，一般通过两颗导电橡胶按键和塑胶按键组合，其中塑胶按键为硬塑胶制成，用于操作，导电橡胶键用于弹力和导电部件，如图1所示。对于汽车音响中导电橡胶按键的结构设计，我们首先需要了解其主要的结构设计要素，包括外形尺寸、行程、回弹壁、导电盘、排气槽、与塑胶按键的预压量、定位。

图1　汽车音响塑胶按键与导电胶键结构图

（一）导电橡胶按键的外形结构尺寸设计如图2所示。

图2　导电胶键外形结构尺寸

1、B为橡胶斜壁下圆的宽度，一般比A大2.0mm至2.5mm。2、C为两个橡胶斜壁下圆之间的距离，最小值为1.0mm。3、D为定位孔到橡胶斜壁边缘的距离，最小为1.0mm或者更多。4、E为定位孔的直径，最小直径为2.0mm。5、R为键顶顶部边缘最小半径为0.2mm。6、H为导电胶按键连体片的厚度，一般取1.0mm或者1.2mm

（二）导电橡胶按键的行程设计

按键的行程为导电橡胶按键的碳粒表面到PCB的距离，按键的行程设计需要考虑其可靠性，手感以及速度，汽车音响中到导电橡胶按键的行程设计一般取1.00mm～1.30mm。如果行程设计过大，会导致按键手感不好，按键操作慢；如果行程设计过小，会降低按键的可靠性，手感不良，还会导致误操作等现象。

（三）导电橡胶按键的回弹壁设计

按键在按动和复位过程中要求有良好的手感，无阻、滞、涩的感觉，所以在设计按键回弹壁时，需要考虑按键的手感，按键的寿命以及回弹力大小等，按键的回弹力主要与按键回弹壁的角度、厚度和材料的硬度有关，回弹壁角度的设计一般为45º～60º，通常取50º；壁厚根据回弹力的要求，一般设计按键的壁厚为0.2mm～0.3mm，为保证按键的强度，壁厚不适宜小于0.2mm，同时壁厚也不适宜超过0.3mm，壁厚过大会导致按键力过大而影响手感；材料的硬度一般取50º～60º

（四）导电橡胶按键的导电盘设计

按键导电盘的设计，其结构一般有圆形、方形、椭圆形等，如图3所示。其导电面工艺通常为：（1）导电碳粒和硅橡胶成型在一起；（2）在硅橡胶面丝印导电油墨。圆形导电盘一般是导电碳粒和硅橡胶成型在一起，其优点为附着性好，电阻小；但是受到碳点尺寸及形式的限制，碳点尺寸规格一般有：∅2、∅2.5、∅3、∅3.5、∅4、∅4.5、∅5、∅6、∅7、∅8.0。在汽车音响导电橡胶按键中通常取∅2.5或∅3，碳粒厚度一般取0.5～0.6mm，厚度偏小会使电阻偏高。方形和椭圆形导电盘一般适用于丝印导电油墨，尺寸不受限制，但是其电阻值较大，同时导电油墨易脱落。因此在设计按键导电盘时一般优先考虑采用圆形盘，其直径需大于或等于2.0mm。

图3　导电盘结构

（五）排气槽的设计

导电橡胶按键与PCB板组装配合后，按键回弹部分的圆锥体就会和PCB板形成一个真空室，如果导电胶按键底部未开排气槽，那么按键空腔内的空气无法及时排出，引起按键无法回弹。因此按键底部需开排气槽，按键才能够运动自如，同时还能够改善成型特征，减小成型后产品的变形。排气槽设计一般为宽2.0mm，深为0.3mm。

（六）导电橡胶键与塑胶按键的预压量的设计

在设计导电橡胶按键时，必须考虑其与塑胶按键配合的预压量，即导电橡胶受压部位的高度必须大于塑胶按键与PCB板的距离，以使按键在常态时不至于晃动。预压量需合理设计，若预压量过大会导致行程偏小，按键手感不良；预压量过小，按键晃动，异响，手感不良。预压量的设计一般取0.2mm。

（七）导电橡胶按键的定位设计

导电胶按键的定位设计，一般常用的有两种方式：1、采用拉脚固定。将按键的拉脚拉入PCB板的定位孔中进行固定，拉脚与PCB板之间采用过盈配合，一般过盈量取单边0.15mm，拉脚过盈部分高度取2.0mm，如图4所示。2、采用柱子固定。将导电胶按键的定位孔装入塑胶面板的定位柱，用PCB板将导电橡胶按键压在塑胶面板上。导电橡胶按键上的定位孔直径∅A大于或等于2.0mm，与塑胶面板定位柱子的配合采取间隙配合，一般取单边间隙0.15mm，PCB板相应位置冲孔与定位柱子也采用间隙配合，一般取单边间隙0.25mm或以上，如图5所示。

图4　采用拉脚固定

图5　采用柱子固定

三、结束语

汽车音响导电橡胶按键作为输入和操作的关键部件，其结构设计对产品的整体质量有较大的影响，需要设计者充分了解其结构设计要素，认真分析，并结合具体产品的结构设计特点和要求，在科学设计方法指导下设计出合理的方案，才能设计出一个操作舒适可靠、低成本的导电橡胶按键，从而提高产品的整体质量，提高企业在市场中的竞争力。

参考文献

［1］王文英.橡胶加工工艺［M］.化学工业出版社，2005.

［2］霍玉云.橡胶制品设计与制造［M］.化学工业出版社，1998.

［3］林荣德.产品结构设计务实［M］.国防工业出版社，2012.

作者简介

李陈业（1984.09--），男，大专，广西扶绥人，现于柳州航盛科技有限公司，主要从事汽车音响、组合仪表等产品结构设计开发的工作。