二次自锁机构在电气连接中的应用

张文建，王永安，梁明海，王志广

（河南天海电器有限公司，河南 鹤壁 458030）

众所周知，汽车 “经脉”电器电路的安全和可靠性在汽车整车性能上起着举足轻重的作用。各个汽车制造商和电器零部件供应商都采取了许多方法，来提高汽车电器电路的可靠性，保证汽车内部各个电器电路的连接。其中，二次自锁机构 （俗称卡子）在电气连接中的应用，有着突出的作用和效果。通常，汽车电器电路线束的各个分支、终端都是通过汽车连接器来实现电器电路联通和信号传输的。所谓汽车连接器，是指插头或插座安装在护套内的组合件，它通过电线附件在汽车内部起到导电或信号传输的作用。汽车连接器内部的插头、插座一般通过护套的挂台互相自锁在一起，实现电路连接，拆装方便，便于检修。而二次自锁机构的应用，使得这些配合更加安全、可靠。

1 二次自锁机构在电气连接中的意义

插头、插座在护套内的自锁配合，护套之间的自锁配合，这两种配合的好坏直接决定着电气连接的优劣。插头、插座在护套内的晃动量过大或可靠性低，会导致插头、插座虚接或者从护套中脱出，从而导致电气连接接触不良甚至断路，使汽车的某种功能失效。汽车连接器的自锁配合如果失效，则直接导致电路断路，汽车的某种功能丧失，给用户带来不便和危险。二次自锁机构在电气连接中的应用，则为这些配合加了一道 “保险”。在上述这些配合失效或可靠性不足的情况下，二次自锁机构就会起到重要的作用，提高可靠性或起到 “二次自锁”的配合作用。二次自锁机构在电气连接中的作用如下。

1）能够限制人为随意去除插头、插座，保证电路连接。

2）能够减少插头、插座在护套中的晃动，防止插头、插座脱落，提高电气连接的可靠性。

3）在连接器线数较多的时候，能够防止插头、插座在生产装配中装配不到位。

4）能够起到二次自锁插头、插座与护套配合的作用，进一步提高自锁配合的可靠性。

5）能够起到二次自锁汽车连接器配合的作用，进一步提高其可靠性。

6）能够缩减上述配合的间隙，减小因汽车振动产生的噪声。

7）可以防止生产线上的误操作，起到防错的作用。

8）在某些特殊的场合，二次自锁机构可以演变成外壳、控制杆等，起到保护和助力的作用。

图1是两种常见的护套二次自锁机构和端子二次自锁机构装配示意图。护套二次自锁机构限制护套挂台的移动，从而锁定护套挂台；端子二次自锁机构限制护套弹舌的晃动，从而保证端子的正常位置。

综上所述，二次自锁机构对于电气连接的工艺性、可靠性和方便性起着重要作用。

2 二次自锁机构的定义、分类和应用

2.1 定义

二次自锁机构，即上述的自动起到第2次卡接、夹紧、锁定等作用的装置、机构或零部件，在汽车电器零部件行业，一般通称为卡子或二次锁片。国外的汽车电器零部件行业对这些二次自锁机构的叫法也各不相同，有的公司统称为 “Secondary Lock”或 “Doub1e Lock”；有的公司把二次锁定护套间的配合称为 “Connector Position Assurance”， 简称CPA，把二次锁定端子和护套间的配合称为 “Termina1 Position Assurance”，简称TPA。二次自锁机构能有效地减少和控制2个甚至更多配合零件的晃动和脱离等失效模式，在汽车内部许多重要的电气连接中，发挥着重要作用。

2.2 分类

1）二次自锁机构按其在电气连接中起到的作用，可以分为护套二次自锁机构 （即CPA）、端子二次自锁机构 （即TPA）。其中端子二次自锁机构，按其在护套及端子上的位置，可以分为护套上（顶）部二次自锁机构、中部 （侧抽）二次自锁机构、下 （尾）部二次自锁机构。

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2）按其在生产装配中的次序，可以分为预装二次自锁机构、后装 （配发）二次自锁机构。

3）还有一些特殊的二次自锁机构，其形态、名称和作用都已经发生了变化，在起到卡接、夹紧作用的同时，还能起到保护插头插座、减轻人工劳动强度等作用，其本质原理和二次自锁机构都是相同的。

2.3 应用

二次自锁机构不但在连接器内有很多的应用，在汽车熔断丝盒内也有应用。目前，很多汽车制造商为了提高熔断丝盒的可靠性，都要求并实际应用了二次自锁机构，其原理和作用与连接器二次自锁机构都是相同的。

1）护套二次自锁机构

如图2所示，为一预装二次自锁机构，正处于预装位置。处于使用位置的护套二次自锁机构如图3所示。

如图2所示，护套二次自锁机构装配在护套上，在部位I自锁，位置固定，不会从护套上脱离，可以保证正常发货、运输至顾客，而护套挂台还有移动旋转的空间，可以正常和对配件配合。

如图3所示，顾客对配安装时，护套二次自锁机构被挤压至位置Ⅱ处自锁，位置固定，护套挂台由于在位置Ⅲ处被二次自锁机构挡住，故无法再移动、旋转和晃动，从而会牢牢与对配件自锁，实现提高配合可靠性的目的。

如图4、图5和图6所示，为一后装 （配发）二次自锁机构。

如图4所示，端子安装在护套内，护套弹舌在受到剧烈振动时，有可能向左晃动，从而使端子脱离出护套，造成电路虚接或中断。

如图5所示，在护套弹舌后面设计了端子二次自锁机构后，护套弹舌就没有空间晃动了，端子就可以固定在图5所示位置，实现电路连接。如果端子没有挂到护套弹舌上或者挂靠量很少，护套弹舌就会被挤压旋转占据端子二次自锁机构的位置，那么在安装二次自锁机构的时候，就会发现此问题，从而能避免装配不到位造成的断路。

如图6所示，在护套外部和二次自锁机构上都设计有挂台，避免二次自锁机构脱落，失去效用。

3）特殊结构的二次自锁机构

如图7所示，为一复杂的连接器系统，其外壳可以保护其内部的护套、端子和电线束，外壳内部的导轨可以二次自锁端子，加强端子在护套内的保持力，保证端子装配到位。其控制杆可以绕外壳上的轴旋转，使对配端沿着控制杆上的轨迹移动，从而轻松实现对配，降低人工操作强度。这些辅助机构和二次自锁机构的作用、原理是相通的，都是通过设计，加强电气连接中各个零部件的配合可靠性、安全性和方便性，从而提高整个汽车电器系统的可靠性。

3 二次自锁机构在设计开发中的原则

在汽车电气连接中设计开发二次自锁机构，是目前提高电气连接可靠性的常用方法。二次自锁机构设计合理，可以满足顾客的期望；如果设计不当，可能会起到相反的作用或其他的副作用。所以，在设计开发二次自锁机构的过程中，需要注意和考虑如下原则。

1）明确设计目的，使二次自锁机构能够起到应有的作用而不产生副作用；设计二次自锁机构，需要根据实际的使用空间要求，考虑二次自锁机构的各个方向的定位和自锁，参考以往设计经验，避免干涉和作用不足等多方面问题。

2）考虑二次自锁机构的装配和拆除，使设计方便批量生产和售后维修；二次自锁机构的工艺性是设计当中必须考虑的方面，以避免在实际使用中无法应用或者产生新的问题。

3）考虑从装配、运输到使用过程中，二次自锁机构所承受的各种外力的标准；特别是预装的二次自锁机构，承受外力后是否会轻易脱离护套，是否会进入到最终使用位置，造成返修或二次自锁机构失效，二次自锁机构所承受的这些外力都是必须考虑的。

4）要考虑和确定二次自锁机构自身的可靠性非常高，其失效可以忽略不计。

4 结束语

二次自锁机构在电气连接中的应用，提高了电气连接的可靠性和汽车运行的安全性。在汽车电气连接的线束设计以及线束终端设计中，二次自锁机构都得到了大量的应用。目前，各大汽车制造商对汽车的安全性提出了更高的要求，对各个汽车零部件供应商产品的可靠性和安全性也提出了更高的要求。二次自锁机构在电气连接中的应用将会越来越广泛，也将会在系统开发中占据越来越重要的地位。

［1］罗锦陵，章一舫，关友康.汽车电器产品手册［M］.上海：上海交通大学出版社，1994：682-697.

［2］康展权，张洪欣，王耀明，等.汽车工程手册·设计篇［M］.北京：人民交通出版社，2001：629-652，986-990.