摘 要：汽車(chē)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)雖未定義為3C件或關(guān)鍵件，卻對(duì)行車(chē)安全有重要的影響。該開(kāi)關(guān)常見(jiàn)的功能失效模式有：①制動(dòng)燈常亮，導(dǎo)致制動(dòng)燈燒壞或電池虧電；②制動(dòng)燈不亮，剎車(chē)時(shí)無(wú)法警示后面來(lái)車(chē)減速。通過(guò)增加力&位移測(cè)試的過(guò)程控制方法，保證開(kāi)關(guān)的檔位高度和止檔力等關(guān)鍵特性滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求；通過(guò)回位彈簧的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，保證上下觸點(diǎn)兩邊接觸。有效的提升了現(xiàn)有產(chǎn)品的可靠性，并為新產(chǎn)品的質(zhì)量先期策劃和控制計(jì)劃提供經(jīng)驗(yàn)支持。

關(guān)鍵詞：制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)；故障模式；檔位高度；止檔力；結(jié)構(gòu)改進(jìn)

引言

隨著汽車(chē)技術(shù)不斷發(fā)展，顧客對(duì)整車(chē)安全性和舒適性提出了更高的要求。不遺余力的改進(jìn)現(xiàn)有產(chǎn)品的質(zhì)量缺陷，提升整車(chē)質(zhì)量表現(xiàn)，是汽車(chē)廠家不可逾越的階段。行車(chē)制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)作為制動(dòng)回路的通斷樞紐和制動(dòng)信號(hào)傳感器，雖然體積小、結(jié)構(gòu)輕，卻需要承載大電流的通斷電弧沖擊、頻繁動(dòng)作的耐久考驗(yàn)（設(shè)計(jì)壽命為100萬(wàn)次），在整車(chē)上因制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)失效而經(jīng)常出現(xiàn)的故障模式有：①制動(dòng)燈常亮，高位制動(dòng)燈和后部制動(dòng)燈長(zhǎng)時(shí)間工作發(fā)熱，熱量集聚導(dǎo)致燈具殼體熱熔變形；或停車(chē)后制動(dòng)燈常亮，蓄電池長(zhǎng)時(shí)間工作而致虧電，不能正常發(fā)動(dòng)汽車(chē)等。②制動(dòng)燈不亮，剎車(chē)時(shí)不能警示后面來(lái)車(chē)，具有安全隱患?？焖俜治鲩_(kāi)關(guān)失效原因，制定有效的改善措施，對(duì)于汽車(chē)廠家顯得尤為重要。

1.制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)原理和結(jié)構(gòu)

首先，掌握開(kāi)關(guān)的作用原理和結(jié)構(gòu)，是快速分析質(zhì)量問(wèn)題，制定有效改善措施的前提。

1.1制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)原理

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)，包含兩路導(dǎo)通結(jié)構(gòu)，自由狀態(tài)下，其中一路常閉，為兩對(duì)觸點(diǎn)接觸的結(jié)構(gòu)，通大電流，直接控制制動(dòng)燈；另一路常開(kāi)，為滑片式結(jié)構(gòu)，通小電流，為ECU（Electronic Control Unit）提供制動(dòng)信號(hào)，從而取消定速巡航、調(diào)整節(jié)氣門(mén)開(kāi)度等，如圖1所示。

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)裝在制動(dòng)踏板的安裝支架上，并與踏板上的擋板配合，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)剎車(chē)動(dòng)作與開(kāi)關(guān)開(kāi)閉的聯(lián)接。初始裝車(chē)位置，開(kāi)關(guān)推桿壓下，常閉回路斷開(kāi)，常開(kāi)回路閉合；踩下剎車(chē)踏板，踏板與開(kāi)關(guān)推桿脫離，開(kāi)關(guān)恢復(fù)自由狀態(tài)。如圖2所示。

1.2制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)包含約20個(gè)子零件，按照制造工藝來(lái)分，包括注塑件、沖壓件、電鍍件等，如圖3 。

其中動(dòng)觸片與插片組成ECU信號(hào)回路組件；接觸片、銀點(diǎn)與插片組成制動(dòng)燈回路組件。特別的，為了補(bǔ)償制動(dòng)踏板支架與擋板間的距離誤差，保證開(kāi)關(guān)裝到踏板安裝支架上后與踏板擋板可靠接觸，開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)了齒形推桿與卡簧配合的自適應(yīng)行程結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

2.制動(dòng)燈常亮原因分析和過(guò)程控制方法

2.1制動(dòng)燈常亮原因分析

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)有自適應(yīng)行程結(jié)構(gòu)，將推桿伸出長(zhǎng)度設(shè)定為8個(gè)檔位，開(kāi)關(guān)裝配到踏板組件上時(shí)，根據(jù)安裝支架與擋板的距離，使開(kāi)關(guān)穩(wěn)定在某一個(gè)檔位上。不同的檔位間的關(guān)鍵特性包括兩個(gè)方面：檔位高度和止檔力。假設(shè)：安裝支架與擋板間距為L(zhǎng)，開(kāi)關(guān)檔位高度為H。其中開(kāi)關(guān)1檔的高度最大為Hmax，8檔的檔位高度最小為Hmin，設(shè)計(jì)上要求Hmax>L，且差值至少大于開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通斷開(kāi)行程約1mm。

因此，制動(dòng)燈常亮的原因主要為開(kāi)關(guān)與踏板沒(méi)有可靠接觸。這其中又包含兩種可能原因：①開(kāi)關(guān)裝到踏板支架上前，推桿未完全拉出，開(kāi)關(guān)自適應(yīng)行程沒(méi)起作用，開(kāi)關(guān)推桿所處的檔位高度小于安裝支架與擋板間距，即（Hi-l）

2.2檔位高度與止檔力過(guò)程控制方法

由于尺寸測(cè)量方法的限制，不易100%監(jiān)控與檔位高度和止檔力相關(guān)的推桿和卡簧的尺寸。且子零件的尺寸滿(mǎn)足，并不能體現(xiàn)零件總成的符合性。

將力&位移測(cè)試儀（試驗(yàn)設(shè)備）應(yīng)用在生產(chǎn)線(xiàn)上，可同時(shí)監(jiān)控開(kāi)關(guān)總成每一檔的檔位高度和止檔力，如圖6所示。

在此過(guò)程中，需嚴(yán)格控制探頭的下壓速度，以免測(cè)量時(shí)開(kāi)關(guān)滑檔，對(duì)推桿造成二次損傷。檢測(cè)完后，開(kāi)關(guān)推桿需恢復(fù)到最長(zhǎng)的狀態(tài)，并確認(rèn)后打標(biāo)識(shí)。

3.制動(dòng)燈不亮原因分析和結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

3.1制動(dòng)燈不亮原因分析

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)內(nèi)部回路不導(dǎo)通，是制動(dòng)燈不亮的直接原因。這其中又包含幾個(gè)可能原因：①內(nèi)部注塑飛邊、手套絲線(xiàn)等異物，導(dǎo)致上下觸點(diǎn)不能有效接觸；②動(dòng)觸片與殼體干涉摩擦，兩組觸點(diǎn)僅單邊接觸；③彈簧彈力不夠，觸點(diǎn)接觸抖動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，電弧燒蝕觸點(diǎn)表面，積碳嚴(yán)重導(dǎo)致斷路等。

3.2結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案

注塑飛邊等異物，可通過(guò)修復(fù)模具，模具定期維護(hù)保養(yǎng)來(lái)改善；彈簧力不夠，可在滿(mǎn)足開(kāi)關(guān)檔位力要求的情況下，選用彈性系數(shù)較大的彈簧。動(dòng)觸片與殼體摩擦導(dǎo)致單邊接觸的情況較為復(fù)雜，需要分析動(dòng)觸片受力情況，從結(jié)構(gòu)力學(xué)角度制定改善方案，以某新型國(guó)產(chǎn)乘用車(chē)的制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)為例。

①動(dòng)觸片受力分析（改進(jìn)前）

因動(dòng)觸片包含沖壓成型、觸點(diǎn)鉚接、裝配等工藝，兩組觸點(diǎn)的高度很難保證完成一致；且在使用過(guò)程中，兩組觸點(diǎn)的燒蝕程度不同，也可能導(dǎo)致高度差。雖不能避免兩組觸點(diǎn)按照先后順序接觸，如何保證兩組觸點(diǎn)在最短的時(shí)間內(nèi)連續(xù)接觸，就成為重點(diǎn)研究的方向。該型開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)初選用柱形彈簧，彈簧直徑與觸點(diǎn)間距一致。

如圖8所示，假設(shè)動(dòng)觸片右邊與殼體摩擦力為f，柱形彈簧彈力為F，兩個(gè)力矩分別為l和L，動(dòng)觸片與殼體兩邊的間距分別為h1和h2。當(dāng)兩個(gè)觸點(diǎn)因制造誤差存在高度差時(shí)，左邊先接觸，形成杠桿支點(diǎn)。因?yàn)槟Σ亮豯遠(yuǎn)大于L，只要很小的摩擦力就能與彈簧力形成力平衡，導(dǎo)致右邊觸點(diǎn)不能接觸。因L太小，即使沒(méi)有摩擦力的情況下，左邊支點(diǎn)處也易形成力平衡，導(dǎo)致另一觸點(diǎn)接觸不良。

②動(dòng)觸片受力分析（改進(jìn)后）

將柱形彈簧改為錐形彈簧，縮小上端直徑。這種改進(jìn)有幾個(gè)好處：①當(dāng)單邊靜觸點(diǎn)作為支點(diǎn)時(shí)，縮小了摩擦力矩和彈簧力矩的大小差別，從而減小了摩擦力f對(duì)動(dòng)觸片回位的影響；②力F1作用點(diǎn)位置的內(nèi)移，避免了F1和F2受力點(diǎn)重合的風(fēng)險(xiǎn)，使動(dòng)觸片具備一定的偏移調(diào)整能力；③當(dāng)定觸點(diǎn)存在高度差時(shí)，彈簧支撐點(diǎn)向高一些的觸點(diǎn)方向微量位移，來(lái)確保高的定觸點(diǎn)接觸可靠。

③動(dòng)觸片增加凸臺(tái)

為了防止錐形彈簧有太大的位移，在動(dòng)觸片中間增加凸臺(tái)。

4.結(jié)論

制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)在整車(chē)制動(dòng)模塊中的重要作用，對(duì)開(kāi)關(guān)的可靠性提出了較高的要求。文章簡(jiǎn)要介紹了制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)的原理和結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析了因制動(dòng)燈開(kāi)關(guān)失效導(dǎo)致的制動(dòng)燈常亮、制動(dòng)燈不亮的根本原因，并通過(guò)零件總成100%力&位移測(cè)試的過(guò)程控制方法、將柱形彈簧改為錐形彈簧等結(jié)構(gòu)改進(jìn)措施，使問(wèn)題得以解決。識(shí)別清楚產(chǎn)品的關(guān)鍵特性，通過(guò)設(shè)計(jì)變更和自動(dòng)化、半自動(dòng)化的過(guò)程控制方法，提升產(chǎn)品可靠性，應(yīng)是零件供應(yīng)商重點(diǎn)關(guān)注的方向。

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作者簡(jiǎn)介：劉繼寬（1985.2-），男，漢族，山東省濟(jì)寧市人，上汽通用五菱汽車(chē)股份有限公司SQE工程師，從事供應(yīng)商質(zhì)量管理工作。