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汽车连接器的设计要求与基本结构组件

2017-12-20
类别:基础知识
eye 208
文章创建人 拍明
  一般汽车需要用到的连接器种类有近百种,单一车型所使用的连接器约有数百个之多。随著人们对汽车在安全性、环保性、舒适性、智慧化等要求越来越高,汽车电子产品的应用日益增加,这将使汽车连接器应用数量呈现增长的情形。

  汽车连接器的九大设计要求:

  1.连接器触头材料的稳定、可靠;

  2.正向力稳定;

  3.连接器连接电路的电压和电流稳定;

  4.温度要求在规定的范围之内,包括周围的温度和自身的温升;

  5.较好的鲁棒性,汽车连接器必需能在恶劣的条件下可靠地工作;

  6.必需与高速长距离通信计算机用的连接器相同;

  7.连接器插入力:20.5kg以下;

  8.连接器保持力:2.5kg以上;

  9.温度适应性:-40~120℃。

  汽车连接器的四大基本结构组件

  一,接触件,是汽车连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性接触件和阴性接触件组成接触对,通过阴、阳接触件的插合完成电连接。

  阳性接触件为刚性零件,其形状为圆柱形(圆插针)、方柱形(方插针)或扁平形(插片)。阳性接触件一般由黄铜、磷青铜制成。阴性接触件即插孔,是接触对的关键零件,它依靠弹性结构在与插针插合时发生弹性变形而产生弹性力与阳性接触件形成紧密接触,完成连接。插孔的结构种类很多,有圆筒型(劈槽、缩口)、音叉型、悬臂梁型(纵向开槽)、折迭型(纵向开槽,9字形)、盒形(方插孔)以及双曲面线簧插孔等。

  二,壳体,也称外壳(shell),是汽车连接器的外罩,它为内装的绝缘安装板和插针提供机械保护,并提供插头插座插合时的对准,进而将连接器固定到设备上。

汽车连接器的设计要求与基本结构组件.png

  三,绝缘体,绝缘体也常称之为汽车连接器基座(base)或安装板(insert),它的作用是使接触件按所需要的位置和间距排列,并保证接触件之间和接触件与外壳之间的绝缘性能。良好的绝缘电阻、耐电压性能以及易加工性是选择绝缘材料加工成绝缘体的基本要求。

  四,附件,附件分结构附件和安装附件。结构附件如卡圈、定位键、定位销、导向销、联接环、电缆夹、密封圈、密封垫等。安装附件如螺钉、螺母、螺杆、弹簧圈等。附件大都有标准件和通用件。

  正是这四大基本结构组件使汽车连接器能够充当桥梁作用,稳定运行。

  设计标准

  随着汽车工业的快速发展,汽车上的各种功能件及各种零部件都在不断地向智能化、精细化及可靠性方向发展,对汽车连接器结构设计、外观设计及材料也提出了更高的要求。

  汽车连接器必需符合USCAR—20的标准,这是汽车电气连接器系统的性能标准,规定汽车连接器在整个使用周期内电气连接器接触面要始终可靠,包括以下几个因素:

  一、连接器触头的材料稳定、可靠

  二、正向力稳定

  三、电路的电压和电流稳定

  四、温度要求在规定的范围之内,包括周围的温度和自身的温升

  五、较好的鲁棒性

  六、必需与高速长距离通信计算机用的连接器相同,汽车连接器必需能在恶劣的条件下可靠地工作

  七、连接器插入力:20.5kg以下;

  八、连接器保持力:2.5kg以上;

  九、耐热性:—40~120℃

  选用原则

  1)电气因素

  电流要求:高电流,低电流,信号等级;决定了端子的类型/接触段的大小/电镀(0.64mm至8.0mm的针和公端子);稳态,循环,瞬态

  线径/绝缘层要求:电压降及/或抗腐蚀;决定了连接器的中心距

  2)位置/环境

  温度:发动机舱–密封,环境温度>105oC ,振动,流体相容性;乘客舱–非密封,环境温<85oC,主要是尺寸的因素较重要

  密封:潜在的高压喷射/飞溅;潜在的浸没;湿度;流体类型;对于设备连接器,设备是否密封

  3)标准

  标准:客户标准;机构标准;国内标准;国际标准

  连接器性能测试要求:包含在系统级的规范中;对于通用,福特和克莱斯勒来说通常是USCAR规范»发动机的相关应用有比较高的振动要求;其他整车厂一般有自己的标准(类似于USCAR);趋势: 设备端供应商对于对配端连接器的性能负责»设备占了板子拟合的连接器界面的一半»设备供应商被要求对于对配端的信息有很好的交流

  4)客户偏好

  端子类型

  设计特征

  偏好的产品策略:由采购主导-需要降低连接器系统的成本;通过设计竞争来决定;具体的应用: 福特–门连接器的设计竞争;福特: 偏好端子设计/ 供应商(关注于接触的界面);通用: 偏好端子设计(关注于连接器的孔位);克莱斯勒: 偏好端子/ 塑件供应商的策略

  5)区域偏好

  北美:USCAR 图纸/ 性能/ 设计标准»Tangless端子, TPA’s, CPA 规定;在很多实例中,线束供应商有很重要的影响

  欧洲:端子接触的设计影响很大/和主要的整车厂一起开发;偏好两片式端子,即使成本的压力以及北美移植业务迫使整车厂考虑北美的技术;接受Tangled 端子。”克隆“非常普遍;整车厂和供应商的长期关系

  亚洲:传统意义上受到丰田的影响。和YAZAKI及SUMITOMO 有长期的关系;关键在于好的品质和受信任的关系;非常关注于影响质保的装配能力(人体工程学);北美影响中国改变现状。低成本的解决方案是重点。

  6)物理因素

  大小;回路数;对配的位置;线束对接或者设备连接;机械主力特色:杠杆,螺栓;手工对接能力;高输入/输出的应用的多类型连接器;图纸要求

  7)装配

  线束:连接器的插入力

  可视,可听,可触的操作工反馈

  人体工程学

  高速手工操作

  质量和性能的可靠保证;实行在线测试/下班后的流程;TPA’s, CPA’s;可维修性;降低散件的数量(阶段性的偏好)

  在汽车的行驶中,汽车的各个零部件都要进行工作,而且各个部件之间要进行密切的配合,而且汽车中各个部件的配合中,汽车连接器起到了很重要的作用。不管是传统的汽车,还是新能源的汽车,在汽车工业中,连接器一直被工程师所器重。在一些交通事故分析中,人们发现,很多交通事故都是由连接器失效引起的。

  从汽车连接器的使用目的来说,为了能够确保汽车更好地行驶,我们可以将连接器的可靠性分成连接器在使用中的封闭性、汽车在行驶中防火花的性能,另外在汽车的行驶中,连接器还能够显示出屏蔽的性能和温度的控制性能。

  一般在讨论汽车连接器的封闭性的时候,针对汽车中的不仅对于水的密闭性能。在这一个领域中,现在国际中流行的管理规范是IP67,而且这个规范也是现在汽车封闭性行业中最高的级别。虽然在汽车不同的部位中对于防水的要求不同,但是很多汽车的生产厂家都会选择IP67来确保自己汽车的连接器的密闭性能。

汽车连接器的设计要求与基本结构组件.png

  在汽车的行驶中,电源是一个很重要的能量来源,不仅关系到发动机的正常工作,而且人们在开车的过程中,也经常会涉及到电源的使用。所以在汽车的电源系统中,汽车连接器有着不同的划分,在公端连接器和设备之间,在公端连接器和电缆之间,在公端和母端连接器之间,还有母端连接器和电缆之间都有一定的封闭措施可以去实施。

  在实现汽车连接器的密闭性能中,密封圈是一个常用的工具,这种工具可以将不仅可以实现不同孔位之间的固定的效果,还能够实现密封的效果。既能够保证汽车设备的稳定运行,又能够保证汽车设备在工作中的防水性能。密封圈在制作中大部分会使用硅橡胶这种材料,这种材料是通过液硅和固硅经过一定的化学变化之后制作出来的。

  现在汽车在使用中,电子电路技术是汽车工业中一个重要的方面,不仅在司机娱乐中,而且包括司机在驾驶中汽车的控制系统,电子线路技术在汽车的稳定工作中起到了重要的方面。

  为了保证电子线路技术能够稳定的工作,现在人们在汽车的生产中应用了很多屏蔽技术。这些屏蔽技术不仅在汽车的电子线路中起到了保护的作用,在汽车的部件中也起到能够抗干扰和抗辐射的能力,另外对于汽车连接器的稳定工作也能够起到保护的效果。这些屏蔽技术在汽车中可以分为内屏蔽和外屏蔽两种类型。

  在使用外屏蔽保护汽车连接器的时候,通常会使用两个相同的屏蔽壳体组装在一起形成一个屏蔽层,而且屏蔽层的长度能够覆盖整个连接器的长度,屏蔽层壳体上还要确保有足够的锁片结构来保证屏蔽层的可靠安装。另外使用的屏蔽材料不仅要经过电镀的处理,还要进行防止化学腐蚀的处理。


责任编辑:Davia

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