汽车电器开关操作手感的几种实现方式

康 波，吴晓龙，鲁绍健

（威马汽车科技集团有限公司，四川 成都 610000）

随着近年来家用汽车的逐渐普及，汽车已经进入千家万户，越来越多的消费者在购车时都对车内形形色色的控制开关产生了极大的兴趣，在购车试驾时都会实际操作体验一下，操作手感这个直接体现汽车品质的关键属性也越来越引起消费者的重视。

操作手感属于感性的评价范畴，不同的消费者有不同的喜好，但任何开关都具有几个共性的关键要素，如：操作力、操作行程、顺滑度、操作档位感。这几个要素都要达到特定的要求才能体现出大多数消费者认可的足够优秀的操作手感。目前业内实现这些特性操作手感的方式可归纳为4种，分别为：弹簧+顶杆+档位齿方式；导电橡胶方式；微动开关锅仔片式；触摸+感知反馈。

1 弹簧+顶杆+档位齿方式（图1）

弹簧+顶杆+档位齿方式主要在组合开关上使用较多，组合开关装配在转向管柱上，位于转向盘下方，本体大部被转向管柱护罩包裹，只露出操作手柄，主要功能大致分为灯光控制、雨刮控制、巡航控制、档位控制等。不同品牌的不同车型可能组合方式不同。该方式具体的实现方式如图1所示，顶杆在弹簧的弹力推动下，由操作者绕着特定的圆心进行运动，操作者手部所感受到的力量来自顶杆的切向分力，该力量随弹簧压缩量的不同而不同，而顶杆在档位齿不同位置时，弹簧的压缩量是不一致的，故操作者在转动开关手柄过程中，弹簧压缩量时钟处于一个不断变化的状态，从而传递给操作者的力量也不断变化，这个不断变化的过程就是开关给操作者带来的手感。

图1 弹簧+顶杆+档位齿方式

2 导电橡胶方式

导电橡胶是汽车电器开关中一种常用的零件，绝大部分汽车电器开关中都有它的身影，它的主要材料是硅橡胶，在外形结构上设计成类似碗的形状（图2），通过上部的柱状结构承担操作者通过开关其他顶杆结构传递下来的压力，底部的碗状结构在受顶杆的压力之后会有一个反向支撑力，而随着操作者逐渐下压按键，碗状结构底部的导电材料也随之不断下降，最终接触到下方线路板上的金手指，电路导通。此时操作者继续下压，随着底部橡胶被不断压缩反向支撑力会持续增大，至此，操作者感知阻力增加明显且已经到达按键极限位移。当操作者减少施加在按键上的力，皮碗由于弹性形变的原因会逐渐上升，底部导电材料脱离线路板，电路断开，被压缩的碗状结构逐渐恢复形状，直至完全松开。整个的一个操作过程给与操作者的反馈即形成了手感。

图2 导电橡胶方式的外形结构

由于硅胶软硬程度、碗状结构的形状设计等可变因素，导致不同开关的反向支撑力的大小即便是在相同下压位移下也不同。这就引申出一个手感优劣问题，导电橡胶结构常用的力曲线图如图3所示，具体的评价舒适手感的指标定义为CC值，CC=（F1-F2）/F1×100%。一般CC值的大小在45%左右为一个较为舒适的手感值。

图3 导电橡胶结构常用的力曲线图

3 微动开关锅仔片式

锅仔片是一种厚度仅为0.06mm的具有弹性的金属片，由于其很小，厚度也很薄，一般置于微动开关里面如图4所示。锅仔片在汽车开关中一般适用于直按式的开关，行程很小，普遍在0.5mm以内，主要是通过金属片自身的弹性形变来获得手感。锅仔片的手感由于是通过金属弹性形变得来，故声音十分清脆，金属片在未受力时处于自由状态，且金属片只接触边缘的触点，在操作者按下开关后，金属片受力，当力值大于其峰值力后瞬间发生弹性形变，中心部分由凸出状态变为反凹，同时中心部分接通中间的触点，电路导通。操作者松手后由于金属片受到的压力解除，金属片随即回弹，变回凸出状态，电路断开。由于锅仔片被安装在微动开关里面，整个按压的稳定性和可靠性也能够得到较好的保证，锅仔片开关的按压寿命一般能到50万次以上。

图4 微动开关锅仔片式

4 触摸+感知反馈

触摸技术在汽车上最早应用于手写板和触摸屏，后来逐步发展到电器开关。现阶段触摸技术基本上均为电容触摸，在方向盘开关、门窗开关、仪表板左侧开关均有应用。现有车型上由于防误触等原因，单纯触摸操作的开关较少，普遍结合反馈使用，有声音反馈、振动反馈、按压行程反馈等。其中具有操作手感的是振动反馈和按压行程反馈。这两种反馈的实现方式不尽相同，振动反馈有压电陶瓷、电马达等几种方式，通过不同的布置方式，达到不同的振动效果，同时，也可以模拟不同位置的按压反馈。按压行程方式主要是操作者在触摸整个触摸面板过程中还需要将面板本身按压，并使其整体下压一个行程才能触发信号，该方式主要是传统按压式开关和触摸技术的一个结合，便于操作者延续操作习惯的同时，又可以实现整个面板触摸功能。

5 结束语

随着家用汽车的逐渐普及，相信会有更多的人认识和接触到汽车开关，上述几种开关操作手感的实现方式在现阶段来说均属主流，但随着科技的不断进步，汽车上的电器开关正朝着集约化、智能化的方向发展，触摸结合操作反馈或将成为接下来汽车开关发展的主流方向。相信不远的将来，会有更多更具科技感、更新颖的汽车开关呈现在我们面前。