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基于汽车按键开关操作手感及一致性影响因素分析
来源:汽车电器  作者:佚名  2017-11-08 11:20:16



    假设A1公差±a,A2公差±a,则根据以上公式,ES0=-2a、El0=-2a,则A0公差±2a。
    筋槽配合设计间隙0.05 mm,装配后要求其最小间隙≥0.01 mm。则有0.05-2a≥0.01 mm 、a ≤ 0.02,因此,得出A1、丸设计公差应不大于0.02,且保证筋槽的制造公差不大于±0.01,方能满足筋槽间不会有运动干涉风险,从而才能保证按键按压过程顺畅,且按压后不会出现卡滞风险。
    导向筋和槽的配合间隙取值受主壳体与按键座各自尺寸精度影响,一般筋槽配合间隙取0.05 mm,最小0.035 mm;过大则开关晃动大;反之,间隙过小,将会产生卡滞风险。
    筋槽在直线运动方向上至少重合不小于8 mm,否则,若按键较大,按压按键周边时易产生按键倾斜,导致卡滞风险。
    按键座与导电橡胶接触部位应有预压结构,来确保按键不会上下晃动,避免产生噪声及按压前的空行程。否则,将影响操作手感。
    1.2导电橡胶
    导电橡胶即在橡胶中掺入导电颗粒,使这种复合材料的橡胶既具有橡胶的特性,又具有金属的导电特性。导电橡胶是按键自回位开关产生手感的最主要的部件,操作力及操作行程的参数均决定于导电橡胶的选择。图4所示为导电橡胶运动过程示意。

    手感是导电橡胶斜壁不能支撑操作力时被压垮产生的断落感,按键手感好坏取决于开关操作力行程曲线中操作力、操作行程的比例关系。一般操作力及行程曲线如图5所示。

    其中,F1为操作力,f1为恢复力;F2为接触力,几为接触恢复力;S1为操作行程,S2为接触行程;S3为全行程。
    操作力是操作者对按键施加的力,可使斜壁发生弯曲;接触力是导电橡胶触点与PCB接触时需要施加的力;恢复力是操作者取消按压后,导电橡胶自回弹的力;S1为按压过程中操作力最大时,开关的运动行程,S2为未按下按键时导电片与PCB之间的自然距离,S3为S2行程后,继续按压按键,使导电橡胶受挤压发生的形变后的最大行程。
    一般操作力与接触力落差越大,恢复力越小,相应手感越好;但会出现寿命降低或者不回弹问题;若减小落差,增加恢复力,寿命提升,但手感就会较差。如何分配和控制操作力、接触力、行程等之间比例关系尤其重要。

    1.2.1导电橡胶结构对手感影响分析
    不同类型的导电橡胶对力行程曲线的影响不同,主要因素有斜壁角度、斜壁厚度、导电橡胶材料硬度、导电橡胶尺寸等。
    1)斜壁角度导电橡胶的斜壁角度常用37°~53°,其中45°最常用。如图6所示,按键导电橡胶斜壁角度。不同,操作力行程曲线也不一样,θ越大,F1和F2落差越大,手感越好,但寿命越短。

    2)斜壁厚度导电橡胶斜壁厚度越大,操作力越大。平均每增加0.01 mm厚度,操作力增加0.02~0.04 N。若设计F1=3 N的按键,常用橡胶材料硬度60度,斜壁厚度一般取0.775~0.8 mm。
    斜壁厚度不仅影响操作力的大小,对相应的操作手感影响也较大。图7所示为相同模具结构,相同的材料,不同斜壁厚度,得到的不同操作力行程曲线。

    从图7中可以看出,斜壁厚度递增,操作力F1增加,接触力凡增加,但F1与F2的落差减少,随之手感将变差。反之,手感则变好。

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