汽车博客

「听起来很好 ─ 手感也很好」:「触觉」是下一代汽车开关的标语

过去, 车辆的电器部件(例如:车灯、加热器和刮水器)很少, 并且车辆开关需求相对简单, 主要通过简单的拨动开关来解决, 而这些简单的拨动开关由少数制造商提供。这些车辆现在被认为是「经典汽车」, 它们的内饰虽然简单, 但实用。

但随着汽车设计的不断发展, 并添加更复杂功能(例如:信息娱乐), 内部控件的美学受到更多关注, 设计师开始将人类工程学融入到汽车开关选择中(主要是通过各种控件的布局设置实现)。随着汽车行业竞争日益激烈, 制造商千方百计地实现产品差异化。同时, 轿厢的外观和感觉成为重要组成部分。

「触觉」定义为人类接触感知科学和生理学, 「听觉」定义为可听声音感知科学, 触觉和听觉现在是汽车内饰和控件设计工艺的核心。外观、感觉和听觉构成车辆品牌标识的重要组成部分, 而开关对此至关重要 ─ 并且通常在同一制造商提供的多个车型中进行复制使用。触觉和听觉不仅能够使某一制造商对照另一制造商进行定位, 而且还能够在同一制造商提供的车型范围内被用于确定车型的定位。

虽然系统简单, 但汽车仪表板设计大多使用了具有相对较长「行程」的按动开关或拨动开关。然而, 随着汽车内部子系统数量的不断增加, 并演变为需要更精密输入的电子设备, 用户的品味也逐渐发展到偏爱更加现代的开关, 例如:行程更短(小于 0.8 mm)的小型轻触开关。考虑到所需要的开关数量增加, 开关变得更小, 以便能够安装在相应的仪表板空间内。随着智能手机等便携式设备的发展, 或随着人们习惯于使用智能手机等便携式设备, 如今许多驾驶员更加熟悉短行程开关, 觉得使用短行程开关更加舒适, 同时, 认为老式的「长行程」开关质量低劣。

现代短行程轻触开关通常以金属弹片接触系统为基础, 该系统在起动器和开关底座之间起连接作用, 见以下分解图之所示。

轻触开关分解图

与硅胶弹片相比, 金属弹片具有更长的预期使用寿命, 并且其行程能够设计得更短, 更长的使用寿命和更短的行程都是人们所期望的。然而, 硅胶弹片是静音的, 而金属弹片在按下及释放时会发生可听见的声音。

如今, 汽车制造商 ─ 以及为汽车制造商生产子系统(例如:开关面板)的公司 ─ 经常为其选择的开关提供详细的触觉和声觉性能规格, 以确保开关符合品牌标识, 并且随着时间的推移, 实现一致性。

某些集成商正在尝试自行生产轻触开关, 将弹片和膜安装到印制电路板上, 以试图优化成本(与单个开关相比)。但是, 这种方法只能用来对成排的多个开关进行成本优化 ─ 并且节省成本在某种程度上来说只是一种理论。如果采用这种方法, 则需要使用特定的印制电路板电镀, 同时, 粉尘管理为另一项挑战。不仅如此, 集成商还必须考虑对触觉和听学造成影响的众多因素。

一个单独制成的轻触开关,其参数特性(规格书中描述的,包括触觉和听觉)由开关制造商来保证,其可靠性由密封的组装来确保。轻触开关的价格具有竞争力, 并且可提供多种 SMD 版本, 安装成本可忽略不计。

开关制造商面临的挑战为提供正确一致的声音参数, 以产生汽车制造商期望其车辆所拥有的且符合品牌质量所需要的声音和感觉。

对开关进行微调几乎是一种魔法似的工作, 需要丰富的经验才能得到正确结果。有几项因素可影响轻触开关产生的声音, 例如:弹片的材质和成分、开关主体的结构与设计, 以及开关在整个系统中的安装方式。对开关声音的个性化定制通常需要在精心控制的环境中, 使用精确的测声计, 来测量所产生之声音的可听声谱分量。

声谱分布能够描绘声音的「颜色」, 并清楚地区分开关触发和释放时产生的两种不同声音。

开关声音的「颜色」

即使拥有多年的经验和精确的测量工具, 仍然存在若干设计挑战, 必须得以解决。

开关结构的各组件(按钮头的类型和材料、尺寸、弹片的材质成分和特性)均对开关的声音有影响, 必须仔细考虑及调整, 以实现所需要的声谱。开关的内部配置也会对声音产生影响, 因此, 使一组开关产生一致的声音是进一步的挑战。

将开关嵌入印刷电路板中也能够改变开关的声音, 因为这些子组件需要安装到车辆中, 所以开关制造商必须与车辆制造商密切协作, 确保开关按照期望方式在车辆中工作。

幸运的是, C&K 在定制短行程轻触开关方面拥有丰富的经验, 并且有极其广泛的组件和材料可供使用。C&K 还建立了一个使用顶尖技术的静音室, 该静音室能够准确对单独的开关和客户定制的开关模组进行评估。此外, 结合「工程师到工程师」的方法去与客户合作, 意味着要获得具有合适听觉和触觉(性能)的开关, 没有比这更好的办法了。


Eric Grange
Global Segment Manager
Automotive

By Eric Grange 八月 27, 2018 汽车