一种开关按键力与位移的测试装置的制作方法

本实用新型涉及开关测试技术领域，尤其涉及一种开关按键力与位移的测试装置。

背景技术：

随着我国汽车工业的发展，人们生活水平的提高，对汽车的需求量不断上升，在追求汽车的质量和安全性能的同时对舒适度也提出了更高的要求。在汽车控制器领域，开关控制器上的船型开关在按压过程中的按键力与位移的变化会影响产品客户使用的手感。

船型开关在按压过程中围绕旋转轴转动，如何模拟手指按压过程中与按键面的实时接触，进行按键力和按键位移的测量是船型开关测试的关键问题。

目前，现有的技术中汽车控制器开关按键按键力的测试是依靠简单工装手工推拉力计的办法，以人工观察的方法进行测试。这种测试方法是通过普通电机旋转带动间接执行机构实现按键的动作，无法精确测量按键力的行程及其按键力的大小，同时容易造成开关的损坏；而且测试主要集中于按键力和寿命测试，很少关注按键过程中按键位移随时间的变化曲线，而变化曲线能够为开关控制器的性能判断提供客观的依据，提高评价的专业性和准确度。

因此，如何提供一种开关按键力与位移的测试装置，以提高测量准确度，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种开关按键力与位移的测试装置，以提高测量准确度。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种开关按键力与位移的测试装置，包括测试工装和数据采集装置以及计算机，所述测试工装包括驱动装置、基座、主动曲柄、转轴、从动曲柄、鸭嘴触头、齿轮、齿条、压力与位移传感器，其中，所述主动曲柄设置在所述基座的一侧，所述从动曲柄设置在所述基座的另一侧，所述转轴的一端与所述主动曲柄固定连接，其另一端与所述从动曲柄固定连接，所述鸭嘴触头固定在所述转轴上，开关设置在所述基座内且所述鸭嘴触头与所述开关接触式连接，所述主动曲柄与所述齿轮同轴固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述压力与位移传感器与所述齿条的一端连接，所述驱动装置驱动所述压力与位移传感器直线移动，所述计算机通过所述数据采集装置与所述压力与位移传感器连接。

优选的，上述转轴的中部为矩形块，所述鸭嘴触头上设置有矩形孔，所述鸭嘴触头通过所述矩形孔固定在所述矩形块上，所述矩形块上间隔设置有定位孔，所述鸭嘴触头上设置有与所述定位孔配合使用的顶珠弹簧。

优选的，上述鸭嘴触头的鸭嘴中设置有橡胶垫。

优选的，上述压力与位移传感器通过双头螺栓与所述齿条的一端连接。

优选的，上述驱动装置为步进电机。

优选的，上述基座上设置有用于将所述开关定位在所述基座上的定位块。

优选的，上述的开关按键力与位移的测试装置还包括定位装置，所述定位装置包括底盘、两个竖直导轨、横梁、X轴移动装置、Y轴移动装置，其中，两个所述竖直导轨固定在所述底盘上，所述横梁的两端分别与一个所述竖直导轨水平连接，所述Y轴移动装置设置在所述底盘上，所述X轴移动装置设置在所述Y轴移动装置上，所述基座固定在所述X轴移动装置上。

优选的，上述X轴移动装置和所述Y轴移动装置均为丝杠移动装置。

优选的，上述驱动装置固定在所述横梁上。

本实用新型提供的开关按键力与位移的测试装置，包括测试工装和数据采集装置以及计算机，所述测试工装包括驱动装置、基座、主动曲柄、转轴、从动曲柄、鸭嘴触头、齿轮、齿条、压力与位移传感器，其中，所述主动曲柄设置在所述基座的一侧，所述从动曲柄设置在所述基座的另一侧，所述转轴的一端与所述主动曲柄固定连接，其另一端与所述从动曲柄固定连接，所述鸭嘴触头固定在所述转轴上，开关设置在所述基座内且所述鸭嘴触头与所述开关接触式连接，所述主动曲柄与所述齿轮同轴固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合，所述压力与位移传感器与所述齿条的一端连接，所述驱动装置驱动所述压力与位移传感器直线移动，所述计算机通过所述数据采集装置与所述压力与位移传感器连接。

使用时，通过驱动装置驱动压力与位移传感器移动，压力与位移传感器推动齿条移动，此时，压力与位移传感器得到齿条的位移与压力数据，当齿条移动时，带动齿轮转动，主动曲柄转动，此时，转轴与从动曲柄转动，主动曲柄与从动曲柄同轴线设置，开关的转动轴线也为该轴线，转轴围绕该轴线公转，转轴将转动动力传递给执行机构鸭嘴触头，鸭嘴触头与开关的连接实现人手按压的模拟，当齿条朝向一个方向移动时，鸭嘴触头将向上提起开关，数据采集装置采集压力与位移传感器中的数据并传送到计算机，计算机记录、显示、分析开关按压过程及其抬起过程的按键力及其位移曲线，实现开关在按压过程中的按键力及位移测试。开关被向下按压的运动过程与提起过程类似，只是齿条向另一个方向运动，不再赘述。综合对比待测的开关安装前后的按键力及其位移曲线变化情况，分析得到去除外在干扰下(空载时的设备干扰)的真实按键力及其位移曲线。测试完一个开关后可以将鸭嘴触头切换到其它未测试开关继续测试。并且，在整个测试过程中，将实际人手按动开关时的曲线运动改为直线运动的方式进行测试，也就是压力与位移传感器只需要测量直线运动的齿条即可，提高了测量准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的开关按键力与位移的测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的测试工装的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的转轴与鸭嘴触头的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的开关与鸭嘴触头的接触式连接的结构示意图。

上图1-4中：

底盘1、竖直导轨2、横梁3、计算机4、测试工装5、X轴移动装置6、Y轴移动装置7、数据采集装置8；

基座501、定位块502、开关503、轴承座504、主动曲柄505、转轴506、从动曲柄507、鸭嘴触头508、橡胶垫509、顶珠弹簧510、齿轮511、齿条512、双头螺栓513、压力与位移传感器514、驱动装置515。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参考图1-图4，图1为本实用新型实施例提供的开关按键力与位移的测试装置的结构示意图；图2为本实用新型实施例提供的测试工装的结构示意图；图3为本实用新型实施例提供的转轴与鸭嘴触头的结构示意图；图4为本实用新型实施例提供的开关与鸭嘴触头的接触式连接的结构示意图。

本实用新型实施例提供的开关按键力与位移的测试装置，包括计算机4、测试工装5和数据采集装置8，测试工装5包括基座501、主动曲柄505、转轴506、从动曲柄507、鸭嘴触头508、齿轮511、齿条512、压力与位移传感器514、驱动装置515，驱动装置515可以为步进电机，图2中由于装置的连接关系，驱动装置515并未体现，但参照图1应能清楚分辨驱动装置515与其他结构之间的关系，其中，主动曲柄505设置在基座501的一侧，从动曲柄507设置在基座501的另一侧，转轴506的一端与主动曲柄505固定连接，其另一端与从动曲柄507固定连接，鸭嘴触头508固定在转轴506上，开关503设置在基座501内且鸭嘴触头508与开关503接触式连接，主动曲柄505与齿轮511同轴固定连接，齿轮511与齿条512啮合，压力与位移传感器514与齿条512的一端连接，驱动装置515驱动压力与位移传感器514直线移动，计算机4通过数据采集装置8与压力与位移传感器514连接。

使用时，通过驱动装置515驱动压力与位移传感器514移动，压力与位移传感器514推动齿条512移动，此时，压力与位移传感器514得到齿条512的位移与压力数据，当齿条512移动时，带动齿轮511转动，主动曲柄505转动，此时，转轴506与从动曲柄505转动，主动曲柄505与从动曲柄507同轴线设置，开关503的转动轴线也为该轴线，具体的，即图2中从动曲柄507与基座501连接的轴承座504的轴线，转轴506在一定角度上围绕该轴线公转，转轴506将转动动力传递给执行机构鸭嘴触头508，鸭嘴触头508与开关503的连接实现人手按压的模拟，当齿条512朝向一个方向移动时，鸭嘴触头508将向上提起开关503，数据采集装置8采集压力与位移传感器514中的数据并传送到计算机4，计算机4记录、显示、分析开关503按压过程及其抬起过程的按键力及其位移曲线，实现开关503在按压过程中的按键力及位移测试。开关503被向下按压的运动过程与提起过程类似，只是齿条512向另一个方向运动，不再赘述。综合对比待测的开关503安装前后的按键力及其位移曲线变化情况，分析得到去除外在干扰下(空载时的设备干扰)的真实按键力及其位移曲线。测试完一个开关503后可以将鸭嘴触头508切换到其它未测试开关503继续测试。并且，在整个测试过程中，将实际人手按动开关503时的曲线运动改为直线运动的方式进行测试，即测试工装5用于运动的传递及运动形式的转换，将直线运动转换为曲线运动，模拟人手按压待测的开关503，那么也就是压力与位移传感器514只需要测量直线运动的齿条512即可，提高了测量准确度，具体的，压力与位移传感器514测量的是齿条上512的压力及齿条512的位移数据。

并且，数据采集装置8还能够控制驱动装置515，即步进电机，可以精确控制步进电机的位移，从而精确控制鸭嘴触头508的摆动角度，并将测试过程中采集到的按键力及位移数据输出至计算机4进行显示、分析处理。主动曲柄505、从动曲柄507、齿轮511、齿条512均可采用塑料材质，以减小工装本身负载对于测量结果的影响。

为了进一步优化上述方案，转轴506的中部为矩形块，鸭嘴触头508上设置有矩形孔，鸭嘴触头508通过矩形孔固定在矩形块上，具体的，为鸭嘴触头508上设置有与矩形块相配合的矩形孔，转轴506穿过鸭嘴触头508上的矩形孔将鸭嘴触头508固定在转轴506上的矩形块上，矩形块上间隔设置有定位孔，鸭嘴触头508上设置有与定位孔配合使用的顶珠弹簧510，在实际使用时，矩形块对鸭嘴触头508起到径向定位的作用，然后顶珠弹簧510伸入一个定位孔中时可以将鸭嘴触头508轴向定位固定在矩形块上，当需要移动位置时，只需要用力推动鸭嘴触头508，顶珠弹簧510会自动从这个定位孔中缩回并随着鸭嘴触头508的移动进入到另外一个定位孔中，使鸭嘴触头508可以在横向上进行位置调整，以切换测试开关503。其中，鸭嘴触头508的鸭嘴中设置有橡胶垫509，可以在测试过程中对开关503进行保护，避免划伤，并能够使鸭嘴触头508与开关503保持紧密配合。

具体的，压力与位移传感器514通过双头螺栓513与齿条512的一端连接。驱动装置515为步进电机。基座501上设置有用于将开关503定位在基座501上的定位块502。每次从基座501上更换开关503时，更加的方便，该定位块502与开关503为直线滑轨的定位方式，方便开关503的更换和快速定位。

为了进一步优化上述方案，上述的开关按键力与位移的测试装置还包括定位装置，定位装置包括底盘1、两个竖直导轨2、横梁3、X轴移动装置6、Y轴移动装置7，其中，两个竖直导轨2固定在底盘1上，横梁3的两端分别与一个竖直导轨2水平连接，其中，横梁3是在两个竖直导轨2之间水平放置的，其上下移动也是保持水平状态，Y轴移动装置7设置在底盘1上，X轴移动装置6设置在Y轴移动装置7上，基座501固定在X轴移动装置6上，即测试工装5固定在X轴移动装置6上。使用时，驱动装置515是安装在横梁3上的，驱动装置515为步进电机，为了实现自动化，需要驱动装置515找正压力与位移传感器514后推动压力与位移传感器514移动，那么X轴移动装置6和Y轴移动装置7能够实现XY平面上的定位，使得驱动装置515顺利的找正压力与位移传感器514，同时，采用横梁3架设在两个竖直导轨2的结构，使得横梁3能够上下移动，竖直导轨2用于在垂直方向上调整横梁3的位置以适应不同的测试工装5。

为了提高移动精度，X轴移动装置6和Y轴移动装置7均为丝杠移动装置。

具体的，在测试时：

首先在未安装待测的开关503的工况下通过步进电机带动鸭嘴触头508进行运动，通过数据采集装置8采集按键力及位移数据，然后由计算机4进行记录、分析、显示；

然后在测试工装5上安装待测的开关503，通过X轴丝杠移动机构和Y轴丝杠移动机构对待测的开关503在XY平面上进行定位，使用定位块502对定位好的待测的开关503进行进一步的固定，防止在X轴方向上发生移动；

测试开始后，横梁3上的步进电机4推动测试工装5上的压力与位移传感器514向下移动；

压力与位移传感器514通过双头螺栓513与齿条512连接，带动齿条512向下直线运动；

齿条512与齿轮511啮合传动，从而使齿轮511转动，实现直线运动与转动的运动转化；

齿轮511带动主动曲柄505、转轴506、从动曲柄507绕着待测开关503的旋转轴506旋转，主动曲柄505、从动曲柄507和待测的开关503为同轴线设置，将转动动力传递到执行机构-鸭嘴触头508；

鸭嘴触头508将向上提起开关503，计算机4记录、显示、分析开关503按压过程及其抬起过程的按键力及其位移曲线，实现开关503在按压过程中的按键力及位移测试；

开关503被向下按压的运动过程与提起过程类似，只是步进电机向上运动，不再赘述；

综合对比待测的开关503安装前后的按键力及其位移曲线变化情况，分析得到去除外在干扰下(空载时的设备干扰)的真实按键力及其位移曲线；

测试完一个开关后可以将鸭嘴触头508切换到其它未测试开关503继续测试，顶珠弹簧510及定位孔在切换过程中还能起到定位作用。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。