变速箱档位开关触点烧蚀故障原因分析及设计改进.doc

变速箱档位开关触点烧蚀故障原因分析及设计改进打开文本图片集摘要：本文结合开关产品故障件的拆解情况对开关触点烧蚀 现象的原因进行了深入分析并从材料厚度和接触结构两方面对触 点进行优化利用对比试验确认改进效果通过综合考虑各方面因 素最终确定优化方案提髙触点可靠性提升开关产品质量关键词：翘板开关;触点烧蚀；电侵蚀1前言档位开关是重型汽车机械式变速器总成上配备的一种用以指 示变速器档位信息的电器元件一般采用的为翘板式开关作为一 种传感机构档位开关将接收到的来自操纵机构的压力信号转换为 开关型电信号从而将变速箱的档位信息传递至整车的显示仪表及 控制电路档位开关发生故障后将会严重的影响整车的安全可靠 使用根据不完全统计档位开关产品的故障数量约占变速器总成故 障数量的近十分之一因此档位开关产品的质量可靠性提升对于 变速器总成质量的提升具有重要意义通过对失效件的拆解发现 触点烧蚀现象占比最高达56. 86%我们针对该失效模式进行了深 入研究2触点烧蚀原因分析翘板式开关目前所有开关中布局最简易、安装最方便、功能 最全面的开关之一在翘板开关的翘板上有一个圆形的触点用来 控制开关电流的接通和关断按触点初始状态可将开关分为“常 开（NO） ”和“常闭（NC）"两种。

本文以当下变速箱上使用最为广泛的常闭式翘板开关作为研 究对象工作原理：自由状态时开关内部的动片与静片贴合电路接 通工作状态时开关顶杆受到外力经由一系列力的传递塑料衬套 压缩弹簧同时带动接线片（动片）向上运动两触点与静接线片（静片）断开开关由常闭转换为断开当外力消失在弹簧力的作 用按钮回位动片回位开关又由断开转换为闭合根据研究资料发现在大气中开断电路时只要电压超过12V-20V 被开断电流超过0.25A〜1A在触点间隙中通常会产生一团温度极 高发出强光且能够导电的圆柱形的气体一直到电弧熄灭触点间隙 成为绝缘介质之后电流才被断开这种现象就是电弧电弧是有触 点开关电器动作过程中必然发生的物理现象目前变速箱上的档 位档位开关的工作电压12V〜24V工作电流一般不超过lAo因此开 关在正常工作过程中必然会频繁发生电弧现象触点在工作过程中由于接触电阻和电弧放电而产生很大热量 使材料发生融化和蒸发并导致触点熔焊、材料消耗、材料转移等 现象称之为电侵蚀但同时在动、静触头的接触中相互摩擦接触 面也得以自动清扫这称之为自洁作用触点烧蚀现象就是电侵蚀 累积到一定程度而产生的3触点设计改进在不改变工况的条件下要想动静触点在工作分断时不产生电 弧是不可能的只能通过改善触点的抗电弧侵蚀性能减缓触点材料 的烧蚀速度和转移速度从而延长触点使用寿命。

当前开关触点大多采用银合金（银镰合金.银钻合金等）由 于在开关的使用过程中开关触点除承担电路的接通、分断和隔离 等功能外还需承担一定的载流作用而一般载流件的首选材质多为 铜合金现有开关产品触点使用的即为铜基银合金材料 AgCdO12/Cu其中AgCdO12覆层的厚度为0.2〜0.3从目前拆解的 情况来看AgCdO12层耐电侵蚀的能力尚不能满足实际使用需求 研究表明银触点的厚度大小直接影响着其导电性能的優劣因此 可以考虑增大银合金的覆盖厚度以减少开关闭合时电火花的产 生、延长使用寿命对于开关触点的接触形式一般有面接触、线接触和点接触三 种作为一种低压开关我们现有开关产品采用的为面接触结构但 由于其自洁作用较差受电侵蚀影响较大缩短了触点寿命因此可 以尝试其它的触点接触形式提高触点的自洁作用延长触点寿命根据以上分析我们对开关触点的改进尝试着从两个方面着 手首先调整触点银合金材质的厚度其次调整触点接触结构的 接触方式结合当下的实际情况我们对开关产品设计了以下四种 优化方案并进行对比试验：方案一触点材料为铜基银合金 AgCdO12/CuAgCdO12层厚度为0. 4〜0. 5；方案二触点材料为银合金 AgCd012；方案三平面触点改为弧面触点且触点材料为银合金 AgCd012；方案四平面触点改为弧面触点且触点材料为铜基银合金 AgCd012/CuAgCd012 层厚度为 0. 4〜0. 5。

4试验验证将四种方案的产品样件按照相关企业标准中电负荷试验的方 法同时进行对比测试通过试验情况来看前三种试验方案都可以使开关电负荷寿命 得到提高满足当下企业标准的要求但纯银合金AgCdO12触点成 本较髙且AgCdO12硬度较低触点的钾接工艺不易控制因此综合 考虑各方面因素最终选取方案一的改进措施5结论目前针对开关触点烧蚀的改进措施已经逐步落实到位改进后 的产品也已投入到生产使用之中我们也在对新产品的市场使用 情况进行积极的跟进造成触点烧蚀的原因有很多种这种优化方 案只能提高触点的耐电侵蚀寿命但并不能彻底的解决触点烧蚀问 题同时引起开关失效的原因不止触点烧蚀一种因此开关产品质 量可靠性的提升还需要我们继续研究逐步优化参考文献[1]何新.跷板式开关装置机械动态性能分析[D].南京理工大学20[2]QC/T632—2000汽车用翘板式开关技术条件[31QC/T198 一 1995汽车用开关通用技术条件[4] 倪剑生朱卫国庄万水.汽车综合开关耐久性能试验台结构 设计[J].汽车电器20— (1) : 55-56.[5] 郭鹤桐唐志远王兆勇.电沉积抗电侵蚀的复合镀银层 [p]1987.第#页共5页。