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      車用旋鈕力矩特性曲線研究

      2013-09-02 13:07:40李高林劉克軍
      汽車電器 2013年2期
      關(guān)鍵詞:旋鈕車用檔位

      李高林,劉克軍,范 學

      (深圳市比亞迪汽車有限公司汽車工程研究院,廣東 深圳 518118)

      1 車用旋鈕介紹

      車用旋鈕主要依靠主軸旋轉(zhuǎn)來改變檔位,以達到電路通與斷的目的。常用于空調(diào)調(diào)節(jié)及音量調(diào)節(jié)等情況,如圖1所示。

      1.1 分類

      車用旋鈕,按操作方式劃分可以分為多角度式和定位式兩類。

      多角度式車用旋鈕:此類車用旋鈕類似于多角度感的電位器,主要是通過調(diào)節(jié)電阻來控制回路中電流值,進而控制產(chǎn)品功能實現(xiàn),例如汽車音量調(diào)節(jié)旋鈕。其主要應用于多檔位的功能控制,例如背光亮度調(diào)節(jié)、音量調(diào)節(jié)、音調(diào)調(diào)節(jié)等功能,此類功能一般都有10個以上的檔位控制,故推薦采用多角度式車用旋鈕。

      定位式車用旋鈕:這類車用旋鈕有定位感,一般應用于較少檔位的控制 (10檔以下)。

      1.2 車用旋鈕的工作邏輯定義

      在函數(shù)坐標軸中,通常以向上、向右為正方向,也即圖2中的y+方向、x+方向。同樣,消費者操作思維也是以向上、向右方向為增。車用旋鈕應按照消費者操作習慣設計成順時針為增、逆時針為減,上增下減,右增左減,如圖3所示。

      1.3 車用旋鈕力矩特性概念

      車用旋鈕的力矩特性,主要指操作舒適性。各旋鈕力矩大小應基本一致,在旋鈕旋轉(zhuǎn)過程中不應出現(xiàn)力矩的明顯變化,應基本保持一致;各旋鈕在靜止狀態(tài)及旋轉(zhuǎn)過程中應無明顯松動,各旋鈕晃動量應基本一致;旋鈕在旋轉(zhuǎn)過程中應輕巧、靈活,檔位感清晰,無滯澀感。

      1)力矩值 對于定位式車用旋鈕,一般有過程力矩和檔位力矩兩個要求;對于多角度式旋鈕則只有峰值力矩要求。

      2)峰值力矩 峰值力矩為旋轉(zhuǎn)過程中最大的力矩值,也即文中提及的檔位力矩、力矩峰值。

      峰值點的位置很重要,其會影響檔位感。根據(jù)經(jīng)驗,峰值力矩應在該功能檔位總行程或總角度的30%處為佳。

      3)旋鈕強度 旋鈕強度為旋鈕操縱機構(gòu)所能承受最大無損傷力矩值,根據(jù)人體舒適性要求及產(chǎn)品本身材料和結(jié)構(gòu)特性,多數(shù)標準均定義為2Nm。

      2 力矩特性介紹

      2.1 典型力矩特性曲線圖

      圖4為定位式旋鈕力矩曲線圖,圖5為多角度式旋鈕力矩曲線圖。

      2.2 力矩的測試方法

      圖6為某車型空調(diào)控制器旋鈕力矩測試方法示意圖,在部分旋鈕不能直接測試力矩的情況下,可通過測量F和L的方式計算出力矩值。力矩計算公式:F=T/L, 測試速度:60°/s。

      2.3 各公司旋鈕力矩要求

      以下分析不同公司對旋鈕力矩的要求,包括博耐爾、日產(chǎn)、福特、通用等公司相關(guān)產(chǎn)品要求。

      據(jù)臨床統(tǒng)計,我國乳腺腫塊發(fā)生率逐漸增加,且患者的發(fā)病年齡逐漸呈現(xiàn)年輕化趨勢,一定程度加重女性患者的心理負擔,影響患者身心健康,同時增加家庭以及社會負擔[2]。及早診斷患者病情,對于提高診治效果具有重要的臨床意義。

      1)S1公司空調(diào)控制器旋鈕要求如圖7所示。

      2)S2公司多媒體旋鈕要求如圖8所示。

      3)表1為S3公司對多角度式車用旋鈕的一般要求,通過力矩公式計算,可以得出:對于不同直徑的旋鈕,其峰值力穩(wěn)定在0.5N左右,谷值力穩(wěn)定在0.1N左右。

      表1 S3公司旋鈕力矩要求 (多角度式)

      4)S4公司空調(diào)控制器旋鈕要求見表2。

      表2 S4公司空調(diào)旋鈕要求 (定位式)

      通過上述不同公司標準對比可看出,各公司對力矩要求不同,特別是定位旋鈕和多角度旋鈕的差異至少在10倍以上。其中S1公司的力矩要求最大,轉(zhuǎn)化為旋力10N左右,主觀感受偏大。因此,下文將通過測試不同的旋鈕,綜合其力矩主觀評價,得出推薦的力矩客觀指標值。

      3 各類車用旋鈕案例介紹

      3.1 室內(nèi)燈旋鈕力矩曲線 (定位式)

      圖9為室內(nèi)燈旋鈕某檔位的力矩曲線,可看出檔位力矩:0.11 Nm,曲線較平滑,力矩峰值在行程40%~50%位置左右。

      主觀評價:操作較舒適,但轉(zhuǎn)動了較長的行程才到達峰值力矩,峰值過后迅速降到谷值點,感覺比較突兀,感覺檔位不好。

      3.2 音量調(diào)節(jié)旋鈕力矩曲線 (多角度式)

      圖10為無角度限制的音量調(diào)節(jié)旋鈕力矩曲線,峰值力矩為0.022Nm,為多角度式旋鈕。

      主觀評價:操作較舒適,無滯澀感。

      3.3 模式選擇旋鈕力矩曲線 (定位式)

      過程旋鈕:圖11旋鈕圖片中各白點處力矩值。檔位力矩:圖11旋鈕符號標記的功能檔位處力矩值。

      圖11中可看出:過程力矩為0.05 Nm,檔位力矩為0.1Nm。

      主觀評價:操作能接受,檔位力矩稍顯不夠突出,與過程力矩的差距不是非常明顯。

      3.4 異常力矩曲線 (定位式)

      圖12中左圖為主觀感受舒適的旋鈕,右圖為主觀感受檔位卡滯的旋鈕。通過測試其力矩曲線,可看出舒適的旋鈕轉(zhuǎn)換檔位力矩為0.15 Nm,而卡滯的旋鈕測試力矩曲線中畫橢圓圈的部分出現(xiàn)一個接近0.2 Nm的毛刺峰值,此處導致旋鈕操作有滯澀感。

      另外,部分車用旋鈕由于力矩設計不合理,導致操作舒適性差,比如某車型的音響面板,兩個旋鈕的直徑分別為33mm和26mm,其力矩均為0.015Nm。按照表1可知,大直徑的力矩值應比小直徑的力矩值大,如此才能獲得一個穩(wěn)定的操作力。如力矩相同,則大直徑的旋鈕操作力會比較小,此會導致操作時無阻尼感,降低客戶的操作舒適性。

      4 總結(jié)

      通過分析各公司相關(guān)標準,結(jié)合本人多年工作經(jīng)驗,得出以下幾點旋鈕力矩特性心得。

      1)車用旋鈕在設計之初,應考慮好選用定位式旋鈕還是多角度式旋鈕。在檔位比較多,如音量有10個以上檔位時,建議選擇多角度式旋鈕,以方便快速切換功能檔位。

      2)多角度式旋鈕峰值力矩推薦為:0.007~0.03 Nm;根據(jù)產(chǎn)品直徑不同,具體力矩值建議參考表1。

      3)定位式旋鈕檔位力矩推薦為:0.1~0.2 Nm;對于部分尺寸較大的機械旋鈕,可設計到最大不超過0.5 Nm。檔位力矩建議設計為過程力矩的3倍,以形成明顯的檔位感。例如:某旋鈕檔位力矩設計為0.15Nm,則其過程力矩推薦為0.05Nm。

      4)檔位力矩也即峰值力矩,其最佳位置應在該功能檔位總行程或總調(diào)節(jié)角度的30%處。

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