淺談汽車音響導電橡膠按鍵的結構設計

李陳業柳州航盛科技有限公司 廣西柳州 545002

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淺談汽車音響導電橡膠按鍵的結構設計

李陳業
柳州航盛科技有限公司 廣西柳州 545002

【摘要】按鍵在汽車音響產品中尤為重要，它影響到整個產品的品質以及用戶的體驗，目前汽車音響按鍵多為兩種結構形式，一是塑膠按鍵和導電橡膠鍵分離的組合結構；二是塑膠按鍵和輕觸開關分離的組合結構；其中塑膠按鍵和導電橡膠鍵分離的組合結構，具有成本低、裝配簡單、手感好等特點而被廣泛運用。導電橡膠鍵的結構設計是否合理將會影響到按鍵的功能和手感，本文從導電橡膠按鍵的外形尺寸、行程、回彈壁、導電盤、排氣槽、與塑膠按鍵的預壓量、定位等分析了汽車音響按鍵中導電橡膠按鍵的結構設計，對導電橡膠按鍵結構設計具有一定的指導作用。

【關鍵詞】汽車音響；按鍵；導電橡膠；設計

一、引言

隨著社會的進步和科學技術的發展，汽車音響產品正在演變為人們生活的一部分，成為汽車關鍵的設備，汽車音響對于汽車整體品質以及用戶體驗都有著較為重要的影響，尤其是汽車音響的按鍵設計，將汽車音響的按鍵與面板完美結合在一起，并保證按鍵手感良好，讓用戶在使用過程中感覺非常舒適，因此汽車音響按鍵的合理分布和設計對提升市場競爭力具有一定的作用。汽車音響中的按鍵設計尤為重要，特別是導電橡膠鍵的設計，要保證其在使用過程中不會出現比如彈力過大，操作費力；彈力過小，出現塌陷，手感差，壽命短、功能失效等缺陷。

二、導電橡膠按鍵的結構設計

在汽車音響按鍵結構設計中，為了保證按鍵的平穩以及到達按鍵操作力的要求，一般通過兩顆導電橡膠按鍵和塑膠按鍵組合，其中塑膠按鍵為硬塑膠制成，用于操作，導電橡膠鍵用于彈力和導電部件，如圖1所示。對于汽車音響中導電橡膠按鍵的結構設計，我們首先需要了解其主要的結構設計要素，包括外形尺寸、行程、回彈壁、導電盤、排氣槽、與塑膠按鍵的預壓量、定位。

圖1　汽車音響塑膠按鍵與導電膠鍵結構圖

（一）導電橡膠按鍵的外形結構尺寸設計如圖2所示。

圖2　導電膠鍵外形結構尺寸

1、B為橡膠斜壁下圓的寬度，一般比A大2.0mm至2.5mm。2、C為兩個橡膠斜壁下圓之間的距離，最小值為1.0mm。3、D為定位孔到橡膠斜壁邊緣的距離，最小為1.0mm或者更多。4、E為定位孔的直徑，最小直徑為2.0mm。5、R為鍵頂頂部邊緣最小半徑為0.2mm。6、H為導電膠按鍵連體片的厚度，一般取1.0mm或者1.2mm

（二）導電橡膠按鍵的行程設計

按鍵的行程為導電橡膠按鍵的碳粒表面到PCB的距離，按鍵的行程設計需要考慮其可靠性，手感以及速度，汽車音響中到導電橡膠按鍵的行程設計一般取1.00mm～1.30mm。如果行程設計過大，會導致按鍵手感不好，按鍵操作慢；如果行程設計過小，會降低按鍵的可靠性，手感不良，還會導致誤操作等現象。

（三）導電橡膠按鍵的回彈壁設計

按鍵在按動和復位過程中要求有良好的手感，無阻、滯、澀的感覺，所以在設計按鍵回彈壁時，需要考慮按鍵的手感，按鍵的壽命以及回彈力大小等，按鍵的回彈力主要與按鍵回彈壁的角度、厚度和材料的硬度有關，回彈壁角度的設計一般為45o～60o，通常取50o；壁厚根據回彈力的要求，一般設計按鍵的壁厚為0.2mm～0.3mm，為保證按鍵的強度，壁厚不適宜小于0.2mm，同時壁厚也不適宜超過0.3mm，壁厚過大會導致按鍵力過大而影響手感；材料的硬度一般取50o～60o

（四）導電橡膠按鍵的導電盤設計

按鍵導電盤的設計，其結構一般有圓形、方形、橢圓形等，如圖3所示。其導電面工藝通常為：（1）導電碳粒和硅橡膠成型在一起；（2）在硅橡膠面絲印導電油墨。圓形導電盤一般是導電碳粒和硅橡膠成型在一起，其優點為附著性好，電阻??；但是受到碳點尺寸及形式的限制，碳點尺寸規格一般有：?2、?2.5、?3、?3.5、?4、?4.5、?5、?6、?7、?8.0。在汽車音響導電橡膠按鍵中通常取?2.5或?3，碳粒厚度一般取0.5～0.6mm，厚度偏小會使電阻偏高。方形和橢圓形導電盤一般適用于絲印導電油墨，尺寸不受限制，但是其電阻值較大，同時導電油墨易脫落。因此在設計按鍵導電盤時一般優先考慮采用圓形盤，其直徑需大于或等于2.0mm。

圖3　導電盤結構

（五）排氣槽的設計

導電橡膠按鍵與PCB板組裝配合后，按鍵回彈部分的圓錐體就會和PCB板形成一個真空室，如果導電膠按鍵底部未開排氣槽，那么按鍵空腔內的空氣無法及時排出，引起按鍵無法回彈。因此按鍵底部需開排氣槽，按鍵才能夠運動自如，同時還能夠改善成型特征，減小成型后產品的變形。排氣槽設計一般為寬2.0mm，深為0.3mm。

（六）導電橡膠鍵與塑膠按鍵的預壓量的設計

在設計導電橡膠按鍵時，必須考慮其與塑膠按鍵配合的預壓量，即導電橡膠受壓部位的高度必須大于塑膠按鍵與PCB板的距離，以使按鍵在常態時不至于晃動。預壓量需合理設計，若預壓量過大會導致行程偏小，按鍵手感不良；預壓量過小，按鍵晃動，異響，手感不良。預壓量的設計一般取0.2mm。

（七）導電橡膠按鍵的定位設計

導電膠按鍵的定位設計，一般常用的有兩種方式：1、采用拉腳固定。將按鍵的拉腳拉入PCB板的定位孔中進行固定，拉腳與PCB板之間采用過盈配合，一般過盈量取單邊0.15mm，拉腳過盈部分高度取2.0mm，如圖4所示。2、采用柱子固定。將導電膠按鍵的定位孔裝入塑膠面板的定位柱，用PCB板將導電橡膠按鍵壓在塑膠面板上。導電橡膠按鍵上的定位孔直徑?A大于或等于2.0mm，與塑膠面板定位柱子的配合采取間隙配合，一般取單邊間隙0.15mm，PCB板相應位置沖孔與定位柱子也采用間隙配合，一般取單邊間隙0.25mm或以上，如圖5所示。

圖4　采用拉腳固定

圖5　采用柱子固定

三、結束語

汽車音響導電橡膠按鍵作為輸入和操作的關鍵部件，其結構設計對產品的整體質量有較大的影響，需要設計者充分了解其結構設計要素，認真分析，并結合具體產品的結構設計特點和要求，在科學設計方法指導下設計出合理的方案，才能設計出一個操作舒適可靠、低成本的導電橡膠按鍵，從而提高產品的整體質量，提高企業在市場中的競爭力。

參考文獻

［1］王文英.橡膠加工工藝［M］.化學工業出版社，2005.

［2］霍玉云.橡膠制品設計與制造［M］.化學工業出版社，1998.

［3］林榮德.產品結構設計務實［M］.國防工業出版社，2012.

作者簡介

李陳業（1984.09--），男，大專，廣西扶綏人，現于柳州航盛科技有限公司，主要從事汽車音響、組合儀表等產品結構設計開發的工作。