開關(guān)中觸覺反饋的重要性

簡(jiǎn)介

用戶界面始終是駕駛體驗(yàn)的一個(gè)重要方面。界面交互的外觀、手感和方式是汽車制造商將自身與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手區(qū)分開來的一種方式。機(jī)電開關(guān)在行業(yè)中稱作觸覺開關(guān), 在決定界面交互的觸覺、手感和聲響中發(fā)揮著很大的作用。觸覺特征是針對(duì)特定汽車和制造商定制的, 而且往往是通過高級(jí)開關(guān)配置實(shí)現(xiàn)的。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展, 現(xiàn)代車艙采用的定制機(jī)電開關(guān)最大限度地增加了功能, 并優(yōu)化了舒適性、安全性等方面。

觸覺開關(guān)概述

作為用戶界面的入口, 開關(guān)解決方案必須具有合乎需要的外觀、手感和聲音反饋。為了達(dá)到這種效果, 開關(guān)制造商與汽車制造商密切合作, 對(duì)美學(xué)特性、人體工程和性能進(jìn)行優(yōu)化。

手感與開關(guān)的機(jī)械特征直接關(guān)聯(lián), 是以下要素的結(jié)合體：

• 操作力 (Fa)
• 操作回復(fù)力 (Fra)
• 反饋效果 (Fa-Fra = ΔF) 經(jīng)常以 % 表示 (ΔF/Fa = Δ%)
• 機(jī)械行程 (Tm)
• 回復(fù)力 (Frr)

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C&K 等開關(guān)制造商會(huì)對(duì)部件和參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或改變, 從而創(chuàng)造一種符合原廠產(chǎn)品特征的獨(dú)特手感。從具有高手感反饋和聲音的短行程產(chǎn)品到靜音型長(zhǎng)行程產(chǎn)品, 定制化已成為如今汽車的特征。

汽車制造商越來越多地關(guān)注聽覺反饋, 而且將聽覺反饋?zhàn)鳛槠淦放铺卣鞯囊徊糠帧Ｂ犛X反饋高度依賴開關(guān)設(shè)計(jì)方案, 而汽車制造商也需要使在不同位置的內(nèi)飾開關(guān)的聽覺反饋具備一致性。操作聲響一般分類為無聲、柔聲、低聲、「金屬聲」或大聲, 可以通過內(nèi)部設(shè)計(jì)、機(jī)械性質(zhì)和所用材料進(jìn)行控制。

為了提供具有可復(fù)制性的聽覺反饋的解決方案, 開關(guān)制造商建立了相關(guān)平臺(tái), 讓設(shè)計(jì)方案延續(xù)到各種應(yīng)用。通過經(jīng)過汽車驗(yàn)證的系列產(chǎn)品, 這種獨(dú)特的做法產(chǎn)生了高可靠性, 一致性的手感, 同時(shí)能夠顯著降低開發(fā)成本, 縮短開發(fā)時(shí)間。

原始汽車制造商尋求與機(jī)電部件制造商的合作不僅限于開關(guān)本身。通過開關(guān)制造商進(jìn)行開關(guān)本身之外的設(shè)計(jì), 可以提高設(shè)計(jì)靈活性。開關(guān)尺寸比以往更加重要, 因此必須與客戶密切合作才能明確所有細(xì)節(jié)。如今, 人們較少關(guān)注怎樣將開關(guān)安裝到印刷電路板或者在開關(guān)上添加連接線或連接器, 而是更多地關(guān)注如何定義需要增加的功能或者需要解決的設(shè)計(jì)難題。由于開關(guān)制造商現(xiàn)在開始處理整個(gè)模塊, 因此他們花費(fèi)越來越多的時(shí)間與客戶一同確定模塊在應(yīng)用中受到的影響, 從而評(píng)估以前未曾考慮過的潛在難題。

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傳統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例
在汽車應(yīng)用的典型開關(guān)功能中, 例如前面板和儀表板, 一般采用高質(zhì)量的輕觸開關(guān)。輕觸開關(guān)的密封最高可達(dá) IP68 等級(jí), 可以提供良好的觸覺反饋, 而且有著特有的行程和操作力。輕觸開關(guān)還提供超過一百萬次以上的長(zhǎng)使用壽命, 因此適合在汽車中使用。

微型輕觸開關(guān)非常適合電子鑰匙, 由于具有高壽命、長(zhǎng)期可靠性及低電流特性，而微動(dòng)開關(guān)極有可能在汽車的車門鎖位置。這兩種開關(guān)都可以通過定制提供精確, 合乎需要的反饋。另外, 輕觸開關(guān)也經(jīng)常用于車頂控制臺(tái)、車窗控制器、電子擋桿以及門鎖和行李箱開關(guān)按鈕。

現(xiàn)代應(yīng)用實(shí)例
考慮到汽車中日益增多的功能, 設(shè)計(jì)師和工程師必須花時(shí)間來優(yōu)化駕駛員與環(huán)境之間的界面。在首先保證汽車安全的前提下, 車艙的設(shè)計(jì)可以讓駕駛員在視線不離開路面的情況下訪問信息娛樂及其他系統(tǒng)。觸覺過程可以用觸覺替代視覺作為訪問電子信息的方式。這在現(xiàn)代方向盤中體現(xiàn)得十分明顯, 其中整合了多種功能, 包括換檔、巡航控制和音頻（音量/音源）控制等。

微型化是在方向盤和轉(zhuǎn)向柱中整合更多開關(guān)功能的關(guān)鍵。開關(guān)的位置及其整合到方向盤或轉(zhuǎn)向柱中的方式, 決定了可以采取的封裝尺寸和行程。不僅開關(guān)機(jī)構(gòu)需要微型化, 塑料外殼和按鈕也需要微型化 — 通過定制觸覺反饋, 全部都能保證一百多萬次的長(zhǎng)期使用。汽車方向盤和轉(zhuǎn)向柱中經(jīng)常采用緊湊式、短行程、精密公差的內(nèi)飾控制輕觸開關(guān), 因?yàn)樗鼈儽阌谠O(shè)計(jì)和安裝。然而, 精密公差要求使得設(shè)計(jì)精密觸覺反饋開關(guān)的難度更大。

新沖壓和二次成型技術(shù)的使用與最新自動(dòng)裝配控制手段結(jié)合, 可以改進(jìn)尺寸和性能。

新興應(yīng)用實(shí)例

信息娛樂
信息娛樂系統(tǒng)將在無人駕駛汽車中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì), 具體而言是游戲功能。主要汽車制造商已經(jīng)在研究將游戲功能直接整合到汽車功能中。一個(gè)實(shí)例是在停車時(shí)采用換檔撥片和方向盤作為游戲控制器件。需要通過檢測(cè)開關(guān)來確認(rèn)汽車的停駐, 這時(shí)就能使用游戲功能了。換檔撥片中也需要多用途檢測(cè)開關(guān), 因?yàn)椴捎昧嗽诂F(xiàn)實(shí)和虛擬情境中換檔的雙重功能。

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采用檢測(cè)開關(guān)而不是自鎖、微動(dòng)開關(guān)和滑動(dòng)開關(guān)等替代開關(guān)技術(shù), 其原因在于它們尺寸較小而且設(shè)計(jì)更加靈活。檢測(cè)開關(guān)靈活性在滿足多種汽車應(yīng)用要求方面至關(guān)重要。一個(gè)實(shí)例是開關(guān)作動(dòng)和后續(xù)檢測(cè)的角度。由于很多定制檢測(cè)開關(guān)采用了定制工具型觸點(diǎn), 因此這些裝置可以通過定制滿足任何汽車檢測(cè)要求。除微型化和多功能性外, 檢測(cè)開關(guān)還具有更高的可靠性。實(shí)際上, 檢測(cè)開關(guān)已經(jīng)進(jìn)入了高操作要求的消費(fèi)市場(chǎng), 包括傳統(tǒng)游戲設(shè)備。游戲設(shè)備采用這類開關(guān)來檢測(cè)游戲卡是否存在。

很多汽車?yán)眯D(zhuǎn)開關(guān)來瀏覽信息娛樂選項(xiàng)。通過旋轉(zhuǎn)開關(guān)轉(zhuǎn)盤操作的多用途旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以停在不同位置, 實(shí)現(xiàn)不同通路輸出不同的控制信號(hào)。旋轉(zhuǎn)開關(guān)的設(shè)計(jì)也可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)在一個(gè)位置同時(shí)擁有多重電子通路。旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以定制，使旋轉(zhuǎn)主軸旋轉(zhuǎn)期間提供精確的觸覺和聽覺反饋。根據(jù)轉(zhuǎn)子數(shù)量, 開關(guān)可以有數(shù)十個(gè)不同檔位, 每個(gè)檔位都能與特定電路連接。

操縱桿
多功能控制是一個(gè)未來發(fā)展方向。適應(yīng)性操縱桿將整合到汽車中, 實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的汽車控制功能。在如今的汽車中, 已經(jīng)能夠通過操縱桿的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)/ 手動(dòng)組合換檔?？梢栽诙喙δ苁直性黾佑螒蚬δ? 其中在單一開關(guān)功能中結(jié)合了雙向微動(dòng)開關(guān), 或者在兩個(gè)方向上結(jié)合了一種雙重功能。這些經(jīng)久耐用的操縱桿已經(jīng)在越野汽車中采用, 實(shí)現(xiàn)了優(yōu)良的觸覺反饋和可靠的速動(dòng)點(diǎn)動(dòng)作。

操縱桿控制器件需要一個(gè)配有極其可靠, 可重復(fù)性極高開關(guān)機(jī)構(gòu)的機(jī)電裝置。隨著時(shí)間的推移, 開關(guān)操作位置保持一致至關(guān)重要, 開關(guān)制造商利用經(jīng)過校準(zhǔn)的微動(dòng)開關(guān)來保證準(zhǔn)確性和可靠性, 實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)。微動(dòng)開關(guān)的設(shè)計(jì)內(nèi)在保證了機(jī)構(gòu)整個(gè)使用壽命內(nèi)起動(dòng)位置的精確性, 而這個(gè)特征不一定適用于其他機(jī)制。這樣就保證了操縱桿或?qū)Ш娇刂茩C(jī)制的反復(fù), 一致性接合, 讓操作員實(shí)現(xiàn)了平穩(wěn)而準(zhǔn)確的控制, 無論操作速度如何。另外, 微動(dòng)開關(guān) — 例如 C&K TFS 系列 — 提高了可靠性。微動(dòng)開關(guān)具有可靠的設(shè)計(jì)和長(zhǎng)預(yù)期使用壽命, 而這些特征都是越野應(yīng)用所需要的 — 它們能達(dá)到最高 IP67 的密封等級(jí)和最長(zhǎng) 30 萬次的使用壽命。

杠桿作動(dòng)和超行程檢測(cè)開關(guān)有表面貼裝式、穿孔式、嵌入式和速動(dòng)式等型式, 通過定制可以滿足任何標(biāo)準(zhǔn), 因此適用于汽車操縱桿。

結(jié)論

開關(guān)反饋 — 無論是觸覺還是聽覺 — 是增強(qiáng)用戶體驗(yàn)的汽車界面設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分, 可以呈現(xiàn)出很大的區(qū)別, 成為制造商的品牌特征。汽車市場(chǎng)是多元化且高度發(fā)達(dá)的。每家制造商都有自身特有的標(biāo)準(zhǔn)開關(guān)觸覺、聽覺及整合方式。需要可靠而特有的產(chǎn)品來適合自身的界面。汽車應(yīng)用中整合的開關(guān)是汽車體驗(yàn)的核心。精密公差、按需定制觸覺、聽覺適應(yīng)、環(huán)境和工藝密封以及機(jī)械或電氣界面整合等特征都是汽車開關(guān)的核心方面。隨著汽車不斷整合更多的自主系統(tǒng), 車艙內(nèi)功能預(yù)計(jì)會(huì)不斷增加。開關(guān)制造商正在不斷調(diào)整傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品并將它們與新技術(shù)結(jié)合, 從而對(duì)車艙內(nèi)功能進(jìn)行簡(jiǎn)化并滿足功能需求。

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