張正軒，龔鈴

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

商用車組合開關(guān)介紹及趨勢分析

張正軒，龔鈴

（陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院，陜西 西安 710200）

詳細(xì)介紹商用車組合開關(guān)結(jié)構(gòu)形式，觸點(diǎn)動作原理以及組合開關(guān)的控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合這些特點(diǎn)對組合開關(guān)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析。

組合開關(guān)；觸點(diǎn)形式；控制方式

CLC NO.: U463.6 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2014)09-04-04

前言

組合開關(guān)作為人機(jī)操作中最為方便、舒適的操作開關(guān)，其承載著駕駛過程中操作最頻繁，安全強(qiáng)相關(guān)的一些功能，如燈光、雨刮、輔助制動，甚至目前一些高端商用車上將手自一體變速器（AMT）的操作也放在了組合開關(guān)上。本文將結(jié)合組合開關(guān)的應(yīng)用現(xiàn)狀，詳細(xì)介紹其功能、原理的優(yōu)缺點(diǎn)，分析組合開關(guān)發(fā)展趨勢。

1、組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式

組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)形式，一般可分為：

a.一體式組合開關(guān) （圖1）這種開關(guān)一般也稱為日系風(fēng)格組合開關(guān)，乘用車普遍采用這種形式，商用車市場上如日野、五十鈴、日產(chǎn)、歐曼、二汽天龍等也在采用；為了拆卸維修方便性，組合開關(guān)的本體多采用尼龍材料，并與左右手柄裝配，有的車型上將時鐘彈簧和轉(zhuǎn)角傳感器也集成在開關(guān)本體上，集成性好，有較高的成本優(yōu)勢；

b.分體式組合開關(guān)（圖2） 這種開關(guān)一般也稱為歐系風(fēng)格組合開關(guān)，如奔馳、曼恩、沃爾沃、斯堪尼亞、依維柯、陜汽德龍等；一般轉(zhuǎn)向管柱預(yù)留組合開關(guān)安裝支架，組合開關(guān)左右手柄分別安裝在轉(zhuǎn)向管柱上，底座多采用壓鑄鋅鋁合金材料，適合工況惡劣，可靠性要求較高的車型。

2、組合開關(guān)的功能介紹

組合開關(guān)布置在方向盤下方，是人機(jī)操作最為方便舒適的位置，一般將一些操作比較頻繁的功能如轉(zhuǎn)向、超車集成左操縱桿上（右手主要用于換擋、操作中控臺電器），將排氣輔助制動、緩速器、手自一體變速器的操作集成在右操縱桿上。

表1 典型的組合開關(guān)功能

3、組合開關(guān)原理

3.1 機(jī)械原理

3.1.1 傳統(tǒng)觸點(diǎn)形式

一般將一側(cè)觸點(diǎn)固定，而另一側(cè)觸點(diǎn)通過滑動或拍合來進(jìn)行開閉，即滑動式觸點(diǎn)或?qū)χ檬接|點(diǎn)。

滑動式觸點(diǎn)（圖3）易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜電路的通斷關(guān)系，對于防塵要求相對較低。采用多點(diǎn)接觸可減少信號時間。但觸點(diǎn)機(jī)械磨損明顯；不易實(shí)現(xiàn)快速通斷，電弧損傷明顯。為實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的電路關(guān)系，滑動式觸點(diǎn)常被用于大電流開關(guān)中，如：轉(zhuǎn)向燈開關(guān)、雨刮高低檔開關(guān)。觸點(diǎn)的承載能力及耐久性有一定的限制。

對置式觸點(diǎn)（圖4）易實(shí)現(xiàn)快速通斷減小電弧傷害，觸點(diǎn)機(jī)械磨損小，可設(shè)計較大接觸壓力，所以承載能力相對較好；但是觸點(diǎn)接觸時有抖動不適合用于對跳變時間有要求的信號量開關(guān)設(shè)計。防塵要求高，不使用滅弧脂。

3.1.2 微動開關(guān)

操作手柄通過傳動機(jī)構(gòu)（按銷、滾輪、杠桿等）將力作用在微動開關(guān)的動作簧片上，使動作簧片末端的動觸點(diǎn)與定觸點(diǎn)快速接通或斷開。微動開關(guān)具有觸點(diǎn)間距小，動作行程短，動作力小、清晰，通斷迅速的特點(diǎn)。

微動開關(guān)的種類繁多，汽車組合開關(guān)一般應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)型微動開關(guān)和定制型微動開關(guān)，標(biāo)準(zhǔn)型的如歐姆龍、阿爾卑斯等，適用于小電流控制電路，壽命一般為10W～50W次，普遍用在組合開關(guān)端部按壓結(jié)構(gòu)上，如噴淋開關(guān)、喇叭開關(guān)等；定制型微動開關(guān)一般多為組合開關(guān)廠商自己生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，壽命可達(dá)上幾十萬次，主要應(yīng)用在轉(zhuǎn)向、變光、超車等功能上。代表產(chǎn)品為歐系的組合開關(guān)較多，如紅巖杰獅、MAN、BENZ等車型。全部采用微動開關(guān)來接通電路，甚至在手柄中也埋設(shè)微動開關(guān)，其好處就在于接通斷開迅速，可靠性高，可承受較大負(fù)載，由于微動開關(guān)為一個密閉的小型開關(guān)總成，使得其在各種工程車中表現(xiàn)較好。同時也因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)限制，產(chǎn)品的體積較大，成本稍高。

3.1.3 非接觸式觸點(diǎn)

近年來，手柄集成輔助制動及AMT操縱后，對組合開關(guān)的耐久性、可靠性進(jìn)一步提升，非接觸式觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)越來越多的被采用，如曼恩TGX、奔馳Actros、Atego等。這種非接觸式觸點(diǎn)（圖7）多采用霍爾感應(yīng)原理，操縱桿帶動永磁

鐵滑塊在電路板上滑動，電路板上得霍爾元件通過感應(yīng)滑塊位置開啟或關(guān)閉。其開關(guān)速度快、無機(jī)械磨損、無瞬問抖動、安全可靠以及壽命長等優(yōu)點(diǎn)。 多與小電流電路、CAN/LIN-BUS電路聯(lián)用。目前由于這種開關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，國內(nèi)還沒有車型采用，但隨著AMT及緩速器的普及，非接觸式觸點(diǎn)的應(yīng)用必定成為組合開關(guān)的結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢。

3.2 電器控制方式

由于整車電氣控制線路結(jié)構(gòu)不同, 因此采取的組合開關(guān)控制方式也不同, 主要可分直接控制、間接控制、總線控制三種。

3.2.1 直接控制式

直接控制式（圖8）是電源電壓經(jīng)過組合開關(guān)直接加到負(fù)載上，開關(guān)承受的電流大，以商用車24V電壓為例，遠(yuǎn)光檔電流6A、雨刮高檔電流達(dá)到5A，觸點(diǎn)在開閉過程中，拉弧現(xiàn)象嚴(yán)重，因此產(chǎn)品的壽命都比較低。另外，如要實(shí)現(xiàn)一些邏輯控制，將會導(dǎo)致線束連接復(fù)雜，故障點(diǎn)增多，不便于電器故障的檢修。但是直接控制方式無需繼電器、控制器器件，控制簡單，系統(tǒng)成本低。

3.2.2 間接控制式

間接控制式即開關(guān)不直接控制負(fù)載， 而是控制中間繼電器（圖9）或給相應(yīng)的控制器（圖10）， 由繼電器或控制器驅(qū)動負(fù)載。繼電器線圈電流大約200mA左右，而控制器僅為10mA左右， 因此組合開關(guān)在設(shè)計時，觸點(diǎn)功率對結(jié)構(gòu)的影響較小，一般只需保證機(jī)械壽命即可保證組合開關(guān)的整體壽命。間接控制減輕了組合開關(guān)的負(fù)擔(dān)，負(fù)載的通斷由易于更換的繼電器承擔(dān)，降低了維修成本。

3.2.3 總線控制式

基于總線的汽車組合開關(guān)（圖11），其特征是：開關(guān)總成內(nèi)裝有開關(guān)采集電路、模擬量采集電路、微控制器和收發(fā)器，開關(guān)采集電路和模擬量采集電路輸出端分別與微控制器的I／O口連接，微控制器的輸出端與總線收發(fā)器的輸入端連接，總線收發(fā)器與總線網(wǎng)絡(luò)連接 。

總線型組合開關(guān)線束連接簡單，更有利于線束布置，同時可降低線束重量。開關(guān)觸點(diǎn)電流更小，降低了開關(guān)的設(shè)計難度，減輕開關(guān)的負(fù)荷，使用壽命大大提高。目前總線型組合開關(guān)主要有LIN、CAN兩種形式，由于增加收發(fā)器、電源、MCU以及PCB等相關(guān)器件，LIN總線開關(guān)所增加的成本約30-40元，CAN總線約50-60元，但是線束及接插件針腳數(shù)量的減少也在一定程度上彌補(bǔ)了這一成本的增加。隨著CAN總線技術(shù)的普遍應(yīng)用，與LIN總線的成本差距越來越小， 因此，CAN總線型組合開關(guān)將會被越來越多的車型采用。

Introduction of the commercial vehicle combination switch and the trend analysis

Zhang Zhengxuan, Gong ling
(Shaanxi Heavy-Duty Truck Co., Ltd. Institute of Automotive Engineering, Shaanxi Xi’an 710200)

Detailed commercial vehicle combination switch structure form，the contact form as well as the advantages and disadvantages of the combination switch control mode，and combined with the characteristics of the development trend of the combination switch are analyzed.

combination switch；contact form；control mode

U463.6

B

1671-7988(2014)09-04-04

張正軒，就職于陜西重型汽車有限公司汽車工程研究院。