汽车组合开关综述.docx
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汽车组合开关综述
一、汽车组合开关....................................................................................................2
1.1汽车电器开关............................................................................................2
1.1.1汽车电器开关的主要特点...................................................................2
1.1.2汽车电器开关的分类...........................................................................2
1.1.3各类汽车电器开关介绍.......................................................................3
1.2汽车组合开关的概念和功能简介..............................................................5
1.2.1汽车组合开关的简介：
.......................................................................5
1.2.2汽车组合开关功能介绍：
...................................................................6
1.3相关法规与标准..........................................................................................7
二．组合开关性能....................................................................................................8
2.1组合开关性能的力特性分析方法..............................................................8
2.1.1组合开关力特性参数与主观评价指标...............................................8
2.1.2主观评价指标——人的几种感觉.....................................................10
2.2组合开关的结构分析方法........................................................................11
2.3共振对组合开关性能的影响....................................................................15
2.3.1开关共振特点.....................................................................................15
2.3.2振动台的试验条件.............................................................................15
三．组合开关的检测..............................................................................................17
3.1各种组合开关实验仪器的对比................................................................17
3.2汽车组合开关检测仪可靠性的提高........................................................18
四．国产组合开关的技术现状..............................................................................21
4.1组合开关存在的主要质量问题................................................................21
4.2国内组合开关的生产情况和企业概况....................................................22
五、课题方向..........................................................................................................26
5.1设计方法.....................................................................................................26
5.2生产设备.....................................................................................................27
5.3生产体系.....................................................................................................28
5.4对组合开关的深入研究：
.........................................................................28
参考文献..................................................................................................................30
附录一汽车组合开关水平评测.....................................................................31
附录二汽车组合开关柔性测量技术...........................................................33
附录三五十铃汽车组合开关检测仪.............................................................35
附录四HX—A型汽车电器自动测试台的应用...........................................37
附录五汽车组合开关耐久性试验台的计算机数控系统.............................39
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一、汽车组合开关
1.1汽车电器开关
汽车组合开关是汽车电器开关的一种集合，是汽车电器开关随着时代发展而衍生出的产物，为了能更深刻的认识汽车组合开关，在此先介绍一下汽车电器开关。
1.1.1汽车电器开关的主要特点
汽车电器开关和普通电器开关作用原理虽有相似之处，但由于汽车开关是控制汽车上各种控制装置电路的开关，其控制对象不同，操作的方式也是多种多样，所以与普通电器开关相比具有一定的特殊性。
1.在保证性能良好的前提下，不但外表要美观，而且表面的色彩还必须与整车内饰件的色调相协调，以提高整个车厢的美观。
2.在设计上要考虑安全因素，车辆在行驶中万一发生事故时不能给乘员的人身造成伤害，或者将伤害程度降低到最低限度。
例如将按钮设计成圆角、板柄的长度尽可能缩短、开关固定嵌入面板内部等。
另外还必须考虑车辆的防火安全，对于开关使用的材料要用阻燃材料。
3.汽车开关的外表形状设计必须考虑安装位置、操作方式、操作感觉等因素，有必要去按人机学的理论进行设计与安排。
4.电压的等级有6V（摩托车）、12V（轿车）、24V（柴油车），42V（轿车）
5.根据控制对象不同，其工作方式有瞬时、短时和连续运行3种工作状态。
按用途不同其负载电流可以从lmA-1000A。
6.考虑到可靠性，汽车开关和其它汽车用零部件一样在车辆行驶过程中总是会受到各方向力的冲击与振动，使开关零部件出现早期损坏、铆接松动等。
另外，汽车运行中还会受到温度、相对湿度等恶劣环境的影响，引起开关触点的氧化加剧
1.1.2汽车电器开关的分类
汽车电器开关的分类，可以从功能性与结构性两个方面来划分：
按功能性分类：
1.驾驶操作功能：
品种有点火起动、恒速、超速、后视镜控制开关等。
控制的负载有电机、继电器、灯、电路等。
2.报警信号功能：
品种有转向喇叭、停车灯、报警灯、制动灯开关等。
控制的负载有灯、继电器、电磁阀等。
3.灯光系统功能：
品种有前照灯、雾灯、仪表灯、开关等。
控制的负载主要是灯。
4.刮水器系统功能：
品种有刮水器、洗涤器、风窗加热开关等。
控制的负载有电机、继电器、电阻、泵等。
2
5.空调冷却系统功能：
品种有风扇、空调、温控开关等。
控制的负载有电机、电磁阀等。
6.门窗、锁系统功能：
品种有门锁、电动摇窗机、油箱盖、行李箱、天窗开关等。
控制的负载有电机、电磁阀等。
按机械结构分类：
从50年代开始，这几十年中，汽车开关为满足汽车发展需要，其结构方面也起了很大的变化，主要有以下七种类型：
推拉式、旋转式、顶杆式、跷板式、按钮式、板柄式、电子式等。
1.1.3各类汽车电器开关介绍
1.推拉式：
创于40年代发展于50年代，广泛应用于轿车、货车上。
主要依靠推拉力的作用来完成接通与断开电路，个别品种还具有双金属片安全器与灯光调节电阻（见图1）。
图1推拉式开关
目前仅在国内公交车、货车上使用。
其特点是结构简单、价格便宜，不足之处是体积大，操作力大，在车辆行驶时调节档位不方便。
2.旋转式：
主要依靠主轴旋转来改变档位，以达到电路通与断的目的。
该类开关品种较多，一种是以钥匙操作的点火开关，由锁机构和开关两部份组合而成，开关是用安装螺母来固定。
具体外形如图2。
3
2旋转式开关图
如用圆形旋钮来控制后视镜角度的另外一种是有不同形状旋钮的开关。
开关。
顶杆式：
此类的开关动作原理比较简单，主要是在规定外力作用下，3.，一旦外力消失，或打开）顶杆在一定范围内作直线运动，去推动触点闭合（依靠本身反力弹簧自动复位，使触点保持原始状态。
这是一种用于车门和制动车灯的信号开关。
一种是制动灯开关目前制动系统中对于制动灯开关的配合有两种类型。
路结合在一起，目前货车上基本属于此类型。
另一种是汽）与制动系统的油（制动灯开关与制动系统分离，此种结构主要应用在轿车上，该制动灯开关是依靠机械结构与制动踏板相连，如桑塔纳轿车用的顶杆式制动灯开关，该品种有下列特点：
以满足制动时工顶杆伸出距离可在一定范围内作尺寸上的调正，
（1）
作行程的需要。
采用两对并联触点，以确保信号灯接通时的可靠性。
（2）
在结构与材料上采取了特殊措施，以确保产品的可靠性与耐久（3）
万次以上。
性，确保寿命可达到25跷板式：
主要特点是工作支点在中央而工作点在支点两旁，当按4.
下一个工作面，另一工作面则向上，形如跷跷板。
年代以来，该型开关逐步兴起，并广泛应用于大客车、轿车上，80
根据用途不同其内部结构上也存在差异。
（1）共同特点：
，66外表具有黑色无反光的特点，材料一般采用黑色尼龙6、尼龙a.但近年来也有采用白色尼龙材料后经特殊黑色油墨喷涂表面。
根据开关功能不同在开关按钮上有不同形状的标记，按国际规定，b.
其标记的形成有两种方式，一是作为嵌件嵌入按钮内，另外对于用黑色油墨喷涂的按钮则采用激光打刻而成。
为方便车辆在夜间行驶，在标记上还出现不同色彩的发光指示，c.
其发光源有两种：
一是微型灯泡，二是发光两极管，由于近年来发光两极管发光率与寿命的提高，因此有逐步代替灯泡的趋势。
d.周围两端配有卡簧，便于安装在仪表板上。
开关分类：
可分为带自动复位与不带自动复位两类：
（2）带自动复位：
基本特点是在外力作用下开关处于工作状态，一旦外a.
力消失能自动复位，目前主要用于轿车摇窗机开关。
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b.不带自动复位：
此种开关可有一个或两个档位，两者之间的差异是接通后控制的电路多少不同。
5.电子式：
利用电子元件来实现控制汽车电路的开关己逐步得到应用，该类型开关没有触点，因此不存在因触点烧蚀而引起的故障。
目前典型的产品是电子调光开关。
其主要有两大部分组成，即跷板式开关与电子调光系统（电压调节可利用开关表面的一个调节旋钮来完成）。
采用电子调光消除了因电阻长期处于通电发热状态、加速使线绕电阻失效的弊病。
另外该电子调光系统还增加了负载过电流保护设施。
6.按钮式：
此类型开关俗称PUSH开关，具体可分不带自锁与带自锁两种，前者结构简单，目前很少采用，带自锁的平面型按钮式开关，在80年代中期开始风行在轿车上。
其主要特点是外形美、操作简单。
这在车辆行驶中对驾驶员的操作安全带来了方便。
该开关目前用在上海通用“别克”、上海大众“帕萨特”、神龙“富康”等车型上。
7.板柄式：
板柄式开关主要利用杠杆的作用原理来达到控制目的，组合开关就属于板柄式。
由于各国汽车制造商在汽车内选用电气控制线路结构不同，因此采取的控制方式也不同，主要可分两类：
一是直接控制式：
即组合开关直接控制负载。
这就要求开关的触点能承受的功率要大，而且被控制的对象功率大小不一。
二是间隙控制式：
其特点是组合开关不直接控制负载，而是控制中间继电器，然后利用中间继电器的触点去控制负载，因此组合开关的触点功率要求较小，而且控制对象的功率基本一致。
1.2汽车组合开关的概念和功能简介
1.2.1汽车组合开关的简介：
汽车组合开关综合了各种车用电器开关的功能，并采用了人机工程学设计，取代了诸如推拉式开关、板钮开关等功能单一、安装分离的开关。
分离式开关到组合式开关是汽车电器系统的一次大的进步。
汽车开关从分离向组合发展，是从发达国家开始的，始于20世纪中后期，日本首先把汽车灯开关、刮水开关、洗涤按钮组合为一体，装在方向杆上。
德国则把转向灯开关、变光灯开关、喇叭按钮等组合在一起装在方向杆上，且在汽车转向之后，转向灯开关还能自动复位。
这些开关组合在一起后，其共同特点是空间占位相应缩小，安装方便，有利美化驾驶室，又便于驾驶员操作。
进入8O年代，这种组合式开关更有发展，不但把上述开关都集中于方向杆上，而且还根据不同车型的要求，加入了防盗装置（方向机锁）和点火开关及其它开关，功能大大增加。
汽车组合开关从被引进地区的产品分有，日本的，如铃木、大发、五十铃和丰田等车型的组台开关；欧洲地区，如德国大众、法国标致和意大利菲亚特；美国的切诺基等等。
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从组合开关的手柄数分有，单柄、双柄和三柄。
从结构分有，整体式，如日本车型均采用整体式组合开关；分体组合式，如广州标致、一汽大众奥迪采用的是将车灯、转向灯开关部分与刮水器开关部分分成两个独立的总成件。
意太利菲亚特的组合开关是圆形整体式，开关大多数功能均分布在同一圆周上，故多采用三手柄式，触点多为滑动摩擦式；而日本的组台开关多采用双柄式。
1.2.2汽车组合开关功能介绍：
组合开关种类很多，外形各异，但通常实现的功能比较类似。
下面我们对组合开关上常见的功能做一个简介：
夜行示宽灯：
俗称“小灯”。
此灯是用来在夜间显示车身宽度和长度的。
为小灯不起照明作用。
转向灯：
此灯是在车辆转向时开启，断续闪亮，以提示前后左右的车辆和行人注意，是最常用的车灯
刹车灯：
此灯亮度较强，用来告知后面的车辆，前车要减速或停车。
雾灯：
它可以帮助驾驶员在雾天驾驶时提高能见度，并能保证使对面来车及时发现，以采取措施，安全交会。
夜行照明灯：
俗称“大灯”。
大灯是汽车最重要的照明灯。
有远光状态和近光状态，远光状态是为了照亮远处的道路方便夜间行驶，近光灯一般是会车时使用，目的是防止远光灯影响对方车司机的视力，避免事故。
刮水器及洗涤器：
为保证在雨雪天气及多尘环境下行车安全和保持风窗的清洁，汽车设置有前风窗玻璃刮水洗涤装置。
风窗玻璃洗涤器的功用是将清洁的水或洗涤液喷射在风窗玻璃上，在刮水器的配合下，由刮水片清除风窗玻璃上的灰尘和污垢，使驾驶员有一个良好的视野。
刮水器电动机在刮水器间歇继电器控制下间歇运转，使刮水片间歇的扫过风窗的玻璃外表面，供汽车在毛毛细雨，下雪或大雾环境条件下使用；刮水器电动机低速运转，用于小雨环境条件下；刮水器电动机高速运转，供大雨环境条件下使用。
无论在刮水器开关处于什么位置，只要接通清洗器开关洗涤器电动机导通，带动喷水泵将洗涤液喷洒至风窗上。
定速巡航
定速巡航开关：
巡航驾驶装置是汽车上的一种自动驾驶模式，一般预先设定一个车速，然后打开“巡航驾驶”模式开关，发动机的供油量便由电脑控制，电脑会根据道路状况和汽车的行驶阻力不断地调整供油量，使汽车始终保持在所设定的车速行驶，这种装置一般配备在自动挡车上，可节省驾驶者的体力。
而取消“巡航驾驶”模式只需踩一下油门或刹车即可。
目前巡航控制系统已成为中高级轿车的标准装备。
转向盘调节开关：
高档的轿车还装有转向盘调节开关，可以调节转向盘的高度和前后位置，使驾驶员将转向盘调节到最适合自己的位置，缓解驾驶员的疲劳，给驾驶者提供最舒适的驾驶环境。
组合开关上常用图形标记的含义如下表所示：
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表1组合开关上常用图形标记的含义
尾灯指示
大灯近光指示灯
大灯远光指示灯
专向信号指示灯
前雾灯指示灯
后雾灯指示灯
喷清洗液并同时刮水
雨刷开关
右侧驻车灯开启
左侧驻车灯开启
1.3相关法规与标准
国际上现行标准包括：
<1>DINISO1724-2002道路车辆.12V电气系统的牵引车辆和挂车之间的电气连接装置.12N标准型7极连接器
<2>EN1987-3-2000电动道路车辆.安全性的特殊规定.第3部分:
乘客的电危害防护
<3>ZBT35001-1987汽车电气设备基本技术条件
<4>QC/T413-2002（2005）汽车电气设备基本技术条件
<5>EN1987-3-1998电动道路车辆.安全性的特殊规定.第3部分:
乘客的电危害防护
我国的《QC-T218-1996汽车用转向管柱上组合开关技术条件》由机械工业部汽车工业司提出、全国汽车标准化技术委员会归口、华阳电工厂负责起草。
以日本标准JISD1605－1988《汽车用转向信号开关的性能》JISD1601－1990
《汽车部件振动试验方法》为主要参照对象对标准进行了修改。
修改了原标准对于关于振动试验问题的不合理之处。
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二．组合开关性能
2.1组合开关性能的力特性分析方法
组合开关的力特性是评价车辆时要考虑的一个因素。
所谓力特性,广义上是指驾驶员在控制组合开关动作时所有功能所有挡位反馈给驾驶员的全部信息的集合,包括力的感觉、换挡的位置感、换挡过程中行程的感觉以及驾驶员与组合开关手柄接触时的手感等方面;狭义上是指控制换挡时反馈给驾驶员与力有关的信息。
力特性除了给驾驶员手上的感觉外,还反应了产品结构的特征和产品工艺的稳定性。
例如弹簧的刚度不均匀,初始压紧量不一样会导致力的感觉的变化,因此力特性又是工艺稳定性的检查手段,当然更是安装正确与否的检测手段。
一些安装错误和某些零件缺少都会在力特性中得到反应。
在进行力特性的评价时,需要明确评价的指标和参数,找到主客观评价之间的关系,并将人的感觉用与开关结构有关的参数表述出来。
2.1.1组合开关力特性参数与主观评价指标
转向组合开关力特性参数
力特性参数是在力特性参数测量过程中的研究对象。
以转向灯开关为例对力特性参数进行说明。
图3是某转向灯开关内部结构的示意图。
从图中可以看出,它由4部分组成:
开关手柄、转动轴、导向槽和扭簧,其中转动轴、扭簧的一端固定在组合开关外壳上。
驾驶员操纵开关手柄时,手柄以转动轴为固定支点实现杠杆运动,使手柄与导向槽接触的球头沿导向槽运动,实现挡位变换。
在导向槽上选出4个点:
A中间点、B拐点、C换挡点、D接通点。
另一半与之对称,
B点的对称点为E,如图1所示。
当球头离开A点到达B点时,变道灯接通;当球头到达C点时,转向灯接通;越过C点后,球头在扭簧作用下进入D点,此时转向灯接通,
完成打开转向灯过程。
当球头离开D点,超过C点后在扭簧作用下落回A点,完成转向灯关闭过程。
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转向灯开关结构示意图3图
是经测量得到的换挡过程力的示意图。
图4
换挡过程力的示意图4图
Pc
（1）拐点力外力为人手松开（点时驾驶员感受到的力称为拐点力。
此时,中将球头在图3B的临界状态0点。
Pc体现在曲线上即为斜率近似为0）开关会在扭簧作用下回到AABy成正比。
点之间的高度差4）。
它的大小与扭簧的刚度以及B点与A区域（见图Pm
（2）换挡力即曲线上的点临界状态,中C点时驾驶员感受到的力称为换挡力3将球头在图力值较大时,点的高度差ACy成正比AC4）（见图。
它的大小与扭簧的刚度以及点与太小则会感觉换挡不明显。
会使人感觉换挡费力,9
（3）挡位差值力Pd
指本挡位换挡力与同方向的下一挡拐点力或换挡力的差值,Pd=Pm-Pn。
Pn为该过程同方向的下一过程的Pc或Pm。
图1中,当球头离开D点实现转向灯关闭过程时,在同方向接下来还有另外一边的转向灯打开过程。
它反映出了CDy以及AEy之间的关系。
很明显,如果Pd≤0容易出现窜挡现象,换挡到位感不好。
（4）换挡力的平均下降梯度Ga
Ga=（90%Pm-10%Pm）/2
t为从90%Pm下降至10%Pm所用的时间。
图3中,当球头越过C点后会因扭簧作用落入A点或D点。
Ga的大小与扭簧的刚度、CA或CD之间的平均坡度以及Pm的大小成正比,当Ga太大时会使人感觉换挡过程生硬。
（5）换挡力的最大下降梯度Gm
Gm=Max（Gi）
Gi=ΔPmi/Δti=1,2,……,n
Gm反映了扭簧刚度、CA或CD之间的最大坡度以及Pm的大小,一般Ga大Gm也大。
（6）换挡位移D
它是指在换挡过程中从本挡位换至下一挡位驾驶员手移动的距离,如图3所示。
它反映了导向槽的跨度ADx。
换挡位移太大,则换挡过程的时间延长,同时人会感觉换挡比较迟钝。
而D过小,会使人感觉挡位不清楚。
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