电喇叭的工作原理、故障原因及改进措施

上汽通用五菱汽车股份有限公司质量部 李文顺

喇叭是汽车信号装置中必不可少的一个零件，电喇叭相对于气动喇叭而言，具有质量小、装配方便、声音悦耳的优点，在汽车上得到了广泛的使用。

一、电喇叭的作用

通过发出响声警告行人和过往车辆，以保障行车安全。

二、电喇叭的分类

电喇叭分为触点式电喇叭和无触点式电喇叭两种。

三、电喇叭的结构及工作原理

（一）触点式电喇叭

盆形触点式电喇叭结构如图1所示。电喇叭初始状态为触点闭合状态，按下电喇叭按钮，电喇叭内部形成通路，电流流向为：蓄电池正极→线圈2→触点7→喇叭按钮10→搭铁→蓄电池负极。线圈通电产生磁力后，吸动上铁芯及衔铁下移，使膜片下拱，上铁心及下铁心发生撞击，衔铁下移过程中将触点顶开，线圈电路被切断，磁力消失，由于膜片自身有弹性，膜片带动上铁芯及衔铁一起回位，触点又闭合。于是，线圈中又有电流流过而产生磁力，上铁心和衔铁又被吸下，膜片下拱，上铁心及下铁心发生撞击。如此循环，膜片因振动发出声音，同时，共鸣板与膜片发生谐振，把声音放大，并使声音变得悦耳。

（二）无触点式电喇叭

无触点电喇叭用晶体管代替触点，电路原理图如图2所示。三极管VT5处于导通状态时，线圈通电产生磁力；三极管VT5处于截止状态时，线圈断电，磁力消失。VT5导通、截止相当于触点式电喇叭的触点闭合、断开。按下喇叭按钮的瞬间，VT1导通，VT2、VT3截止，VT4、VT5导通，喇叭线圈通电，产生磁力。此时，电容C1充电，充电电流流向为：蓄电池正极→R1→R3、R4组成的并联电路→可调电阻R6→R7→电容C1→VT1的c极→VT1的e极→VD2→喇叭按钮→搭铁→蓄电池负极。C1电容充电使VT2 的b极电压上升，当VT2 b极电压上升至导通电压时，VT2、VT3导通，VT1、VT4、VT5截止，喇叭线圈断电，磁力消失。此时，电源对电容C1反向充电（相对于上次的充电电流方向），充电电流方向为：蓄电池正极→R1→R2→电容C1→VT2的b极→VT2的e极→VT3的b极→VT3的e极→VD2→喇叭按钮→搭铁→蓄电池负极，使VT2的b极电压下降。同时，电容C2充电，充电电流方向：蓄电池正极→R1→R3、R4组成的并联电路→R5→电容C2→VT2的c极→VT2的e极→VT3的b极→VT3的e极→VD2→喇叭按钮→搭铁→蓄电池负极，使VT1的b极电压上升。当VT1的b极电压上升至导通电压时，VT1导通。此时，VT2由于b极电压下降而迅速截止。于是，VT3截止，VT4、VT5导通，喇叭线圈通电，产生磁力。周而复始，使膜片在下拱和复位之间循环。

图1 盆形触点式电喇叭

图2 无触点电喇叭电路图

图2中VT1、VT2、VT3构成一多谐振荡器，稳压管VS的作用为给此振荡器提供稳压电源，使其振荡频率稳定。二极管D1的作用为稳压管提供温度补偿。VD2起到电源反接保护作用。调节R6的大小，可调节音量的大小。VT4、VT5组成一藕合放大器，电流经过放大后，通过喇叭线圈时，能够产生足够大的磁力，使膜片振动。

四、电喇叭故障原因及改进措施

（一）电喇叭不响

1.膜片开裂

膜片开裂的初始阶段，电喇叭声音沙哑；如果继续使用，由于喇叭内部进泥水、灰尘，触点、触点臂被腐蚀，喇叭会无法鸣响。

故障原因：膜片厚薄不均匀，喇叭折弯处没有圆滑过渡，棱角明显。膜片振动时，较薄处或折弯处为应力集中区域。

改进措施：修整或更换冲压膜片的冲头，使冲头表面平整，且冲头的折弯处修整成R角圆滑过渡。

2.喇叭触点碎裂

故障原因：触点材料脆性大。电喇叭工作时，汽车用盆形电喇叭触点闭合、断开的频率一般为250～300Hz，使得触点温度较高，触点在高温下的抗拉强度变小，脆性变大，触点闭合所产生的冲击能量使触点碎裂。

改进措施：选用钨合金作触点材料。钨铜合金由于拥有抗拉强度高、热膨胀系数低的的优点，得到广泛应用。

3.喇叭触点柄断裂

电喇叭触点的装配工艺为：先把触点柄铆接在触点臂上，然后把触点焊接在触点柄上。触点柄如断裂，则会导致线圈回路断路。

故障原因：

（1）触点柄材料抗拉强度低，无法承受触点闭合时所产生的冲击能量。

（2）触点柄的制造工艺存在缺陷。例如，一喇叭制造商的制造工艺为：先把材料由Φ2.5圆钢冷挤到Φ5圆柱体，再切削到小端直径为Φ4及大端直径为Φ4.7的凸台（即加工成直径大小不等的两个相连圆柱体）。此加工工艺易造成触点内部有气孔，使触点的抗拉强度变得较低。

改进措施：

（1）选用抗拉强度较高的不锈钢材料，抗拉强度≥350MPa，对每一批次的入库材料均抽样检测抗拉强度。如发现抗拉强度不合格的材料，则作退货处理。

（2）改进制造工艺，触点柄直接冷墩成形，可避免材料加工过程中产生塑性变形。

4.喇叭触点氧化或烧蚀

喇叭触点被氧化后，电阻变大；喇叭触点如被烧蚀，则会导致上、下触点间的接触压力小，甚至离空。

故障原因：触点表面未镀防护层或防护层所用材料未起到保护作用。

改进措施：触点表面镀镍，有条件的，可先镀银，再镀镍。

5.触点臂断裂

故障原因：触点臂选用材料抗腐蚀性能差（某一喇叭制造商选用型号为60Si2Mn的钢材，结果触点臂在表面处理过程中，被氯离子点腐蚀。由于喇叭工作时，内部温度较高，经氯离子点腐蚀的触点臂很容易被氧化，抗拉强度变低，在触点闭合、断开所产生的冲击能量作用下断裂）。

改进措施：触点臂材料改为不锈钢材料。

6.喇叭进水

喇叭进水后，导致内部元件被氧化，加剧触点的烧蚀。故障原因：喇叭密封不严，选用敞开式透气孔。

改进措施：改善密封性能，透气孔改为隐敝式透气孔，使水无法进入电喇叭内部。

（二）电喇叭声音沙哑

膜片开裂可导致声音沙哑，这在电喇叭不响的原因分析及改进措施中介绍过。电喇叭与周围零件干涉也会发生声音沙哑现象，改进措施为把电喇叭与周围零件的距离更改为15mm以上。

（三）电喇叭间歇性不响

此类故障多发生于带喇叭柱的车型。故障原因为喇叭柱弹簧力过小，导致喇叭柱与方向盘上的导电盘接触力不够大，从而导致两者之间接触电阻过大。改进措施为适当增大喇叭柱与导电盘的接触力。以下为电喇叭间歇性不响的质量改进案例：

为了解决售后方向盘转向异响问题，某汽车制造商于2011-7-30把某一车型的喇叭柱弹簧压缩量达到3mm时的弹力由2.5±0.3N改为1.5±0.3N。更改后，生产现场出现电喇叭间歇性不响的故障。故障表现为：方向盘转到某一角度，按电喇叭按钮，电喇叭不响。

攻关小组用更改前的喇叭柱弹簧更换故障车上的喇叭柱弹簧，故障消失；把方向盘锥孔下端面至导电盘的距离增大0.5mm，故障也消失。这说明，适当增大弹簧力，或适当增大方向盘锥孔下端面至导电盘的距离，均是解决电喇叭间歇性不响问题的方法，但必须以不发生转向异响为前提。该公司最终采取了把方向盘锥孔下端面至导电盘的距离增大0.5mm的措施。措施实施后，故障消除。

触点式电喇叭由于故障率高，即使采取改进措施提升质量，平均使用寿命也比无触点电喇叭短。但由于无触点电喇叭价格较贵，是同类型触点式电喇叭价格的2倍以上，未能广泛投入使用。因此，电喇叭的发展方向为研发性能优越、价格低廉的无触点电喇叭。

[1]古永棋,赵明主编.汽车电器及电子设备[M].重庆:重庆大学出版社,1993.

[2]高元伟,吕学前主编.汽车电气设备构造与维修[M].北京:人民交通出版社,2011.

[3]蔡兴旺主编.汽车构造与原理(下册)[M].北京:机械工业出版社,2004.

[4]王盛良主编.汽车电气设备构造与检修技术[M].北京:机械工业出版社,2010.