摘要： 通過分析車用旋鈕力矩特性的曲線、力矩要求、實(shí)例介紹等， 提出車用旋鈕的力矩特性要求。
關(guān)鍵詞： 車用旋鈕； 力矩特性； 多角度式旋鈕； 定位式旋鈕
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(dá)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。
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(jìn)而控制產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)， 例如汽車音量調(diào)節(jié)旋鈕。其主要應(yīng)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(gè)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(yīng)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(biāo)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(fèi)者操作思維也是以向上、向右方向?yàn)樵?。車用旋鈕應(yīng)按照消費(fèi)者操作習(xí)慣設(shè)計(jì)成順時(shí)針為增、逆時(shí)針為減， 上增下減， 右增左減。
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(yīng)基本一致， 在旋鈕旋轉(zhuǎn)過程中不應(yīng)出現(xiàn)力矩的明顯變化， 應(yīng)基本保持一致； 各旋鈕在靜止?fàn)顟B(tài)及旋轉(zhuǎn)過程中應(yīng)無明顯松動(dòng)， 各旋鈕晃動(dòng)量應(yīng)基本一致； 旋鈕在旋轉(zhuǎn)過程中應(yīng)輕巧、靈活，檔位感清晰， 無滯澀感。
1） 力矩值對(duì)于定位式車用旋鈕， 一般有過程力矩和檔位力矩兩個(gè)要求； 對(duì)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(diǎn)的位置很重要， 其會(huì)影響檔位感。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)， 峰值力矩應(yīng)在該功能檔位總行程或總角度的30%處為佳。
3） 旋鈕強(qiáng)度旋鈕強(qiáng)度為旋鈕操縱機(jī)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(biāo)準(zhǔn)均定義為2Nm。2 力矩特性介紹2.1 典型力矩特性曲線圖2.2 力矩的測(cè)試方法圖6為某車型空調(diào)控制器旋鈕力矩測(cè)試方法示意圖， 在部分旋鈕不能直接測(cè)試力矩的情況下， 可通過測(cè)量F和L的方式計(jì)算出力矩值。力矩計(jì)算公式：F=T ／ L， 測(cè)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(duì)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。
1） S1公司空調(diào)控制器旋鈕要求。
2） S2公司多媒體旋鈕要求如圖8所示。
3） S3公司對(duì)多角度式車用旋鈕的一般要求， 通過力矩公式計(jì)算， 可以得出： 對(duì)于不同直徑的旋鈕， 其峰值力穩(wěn)定在0.5 N左右， 谷值力穩(wěn)定在0.1N左右。
4） S4公司空調(diào)控制器旋鈕要求見表2。通過上述不同公司標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比可看出， 各公司對(duì)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10 N左右， 主觀感受偏大。因此， 下文將通過測(cè)試不同的旋鈕， 綜合其力矩主觀評(píng)價(jià)， 得出推薦的力矩客觀指標(biāo)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）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(píng)價(jià)： 操作較舒適， 但轉(zhuǎn)動(dòng)了較長(zhǎng)的行程才到達(dá)峰值力矩， 峰值過后迅速降到谷值點(diǎn)， 感覺比較突兀， 感覺檔位不好。
3.2 音量調(diào)節(jié)車用旋鈕力矩曲線（多角度式）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。
3.3 模式選擇車用旋鈕力矩曲線（定位式）主觀評(píng)價(jià)： 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）通過測(cè)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(cè)試力矩曲線中畫橢圓圈的部分出現(xiàn)一個(gè)接近0.2 Nm的毛刺峰值， 此處導(dǎo)致旋鈕操作有滯澀感。另外， 部分車用旋鈕由于力矩設(shè)計(jì)不合理， 導(dǎo)致操作舒適性差， 比如某車型的音響面板， 兩個(gè)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(yīng)比小直徑的力矩值大， 如此才能獲得一個(gè)穩(wěn)定的操作力。如力矩相同， 則大直徑的旋鈕操作力會(huì)比較小， 此會(huì)導(dǎo)致操作時(shí)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(biāo)準(zhǔn):
1） 車用旋鈕在設(shè)計(jì)之初， 應(yīng)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(gè)以上檔位時(shí)， 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： 0.007~0.03Nm； 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(duì)于部分尺寸較大的機(jī)械旋鈕， 可設(shè)計(jì)到最大不超過0.5 Nm。檔位力矩建議設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yīng)在該功能檔位總行程或總調(diào)節(jié)角度的30%處。3.4 裝配驗(yàn)證依據(jù)數(shù)模做出快速成型件， 在汽車上模擬裝配， 分析裝配的合理性以及干涉情況， 如有不合理， 則繼續(xù)調(diào)整相應(yīng)結(jié)構(gòu)。
4 總結(jié)以上的設(shè)計(jì)流程是基于插線式配電盒來說的，當(dāng)需要設(shè)計(jì)的配電盒為匯流條式和PCB配電盒時(shí)，大致思路仍然相同， 需要額外注意的內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。
1） 因?yàn)閰R流條式配電盒和PCB板配電盒均集成了部分整車電路， 所以在設(shè)計(jì)的過程中， 需要繪制出配電盒的原理圖， 這個(gè)原理圖是依據(jù)電源分配圖而來， 最后分析該原理圖的合理性及可靠性。
2） 在設(shè)計(jì)銅合金板以及PCB板時(shí)， 依據(jù)電流流經(jīng)的方向， 考慮銅板及錫箔的電流承受能力以及整體的溫升。
3） 插接件（連接線束與配電盒） 的選取和設(shè)計(jì)， 配電盒背部的連接器在選取設(shè)計(jì)時(shí)要獨(dú)立分析每一個(gè)端子的電流大小， 最后選擇合適的端子寬度。結(jié)合配電盒和線束， 選擇合適數(shù)量及規(guī)格的連接器， 最后在布局上考慮裝配的便利性。5 結(jié)束語經(jīng)過反復(fù)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證及設(shè)計(jì)更改之后， 依據(jù)項(xiàng)目進(jìn)度， 最后確定最終的配電盒圖紙， 包括配電盒的3D數(shù)模、二維圖紙、模具圖紙、裝配圖紙等， 然后發(fā)布開模指令。關(guān)于后期的模具開發(fā)、模具制造、材料選擇等內(nèi)容， 本文將不再做進(jìn)一步說明，但需要注意的是， 在選擇配電盒原材料時(shí)， 需要保證原材料滿足歐盟市場(chǎng)準(zhǔn)入的兩項(xiàng)環(huán)保指令， 分別為WEEE （歐盟議會(huì)和歐盟理事會(huì)關(guān)于電子電氣設(shè)備廢棄物的指令案） 和ROHS （歐盟議會(huì)和歐盟理事會(huì)關(guān)于在電子電氣設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)的指令案）。