汽车插接器端子和护套配合弹性结构分析

2012-12-23王武军王冠军张献军

汽车零部件 2012年3期

王武军，王冠军，张献军

(河南天海电器有限公司，河南鹤壁458030)

0 前言

汽车电线束是对汽车进行电信号控制的载体，有汽车神经之称，而插接器用于汽车电路各连接点的连接，其质量好坏，直接影响电力或信号的传递，因此，汽车用电线束插接器［1］是汽车上的重要零部件之一。汽车用电线束插接器的研发也越来越得到汽车制造企业及连接器供应商的重视。

汽车插接器的电气连接元件端子依靠塑料外壳护套进行固持和定位。一般是通过弹性结构的弹性变形，实现端子和护套的装配，装配到位后弹性结构还原实现护套对端子的定位。文中分析了端子和护套配合常见弹性结构的结构特点、材料选择、优缺点等。

1 端子和护套配合弹性结构的作用和分类

汽车用插接器的主要功能是实现电气连接［2］，因此，一对相互配合的端子(公端子和母端子)是插接器的核心部件。而固定并保护端子的一对护套(公护套和母护套)也是插接器的重要组成部分。在实际使用时，公端子和母端子在线束生产时首先装配进入自己的适配护套，最后在汽车装配生产线上实现插接器(装配有端子的公护套和母护套)的对接。因此，端子和护套配合问题的关键是采用合适的弹性结构，保证在端子装配进入护套时，弹性结构变形，以实现端子的顺利装配。端子装配进入护套后弹性结构还原，以实现护套对端子的有效定位。

端子和护套配合弹性结构分为端子弹性结构和护套弹性结构。不同的结构对端子和护套的材料有不同的要求。设计时应按插接器的使用环境、通电条件、环境等因素综合考虑［3］，选择合适的结构和材料。

2 结构分析

2.1 端子弹性结构

端子上采用弹性结构是指将端子和护套装配所需要的弹性结构设计在端子上，在端子和护套装配过程中，通过设计在端子上的弹性结构受力变形，实现端子和护套的装配。在端子和护套装配到位后，设计在端子上的弹性结构由于受力解除而恢复为原始状态。该弹性结构和设计在护套上的挂台结构的配合，保证护套对端子的有效定位，如图1 所示。

采用此种结构时，端子装入护套后弹性结构复位性能差，造成端子在护套内定位的可靠性降低。根据使用情况的要求，通常会采用两种方法来提高端子在护套内定位的可靠性:一是增加二次定位结构(如图1 所示);二是端子采用双层材料结构，即内部使用导电性能相对较好的材料以保证电器连接部分具有良好的导电性能，外部使用弹性好的材料以保证弹性结构装配完成后能恢复至原始状态，实践中有很多是两种方式混合使用的情况(如图2 所示)。

2.2 护套弹性结构

护套上采用弹性结构是指将端子和护套装配所需要的弹性结构设计在护套上，在端子和护套装配过程中，通过设计在护套上的弹性结构受力变形，实现端子和护套的装配。在端子和护套装配到位后，设计在护套上的弹性结构由于受力解除而恢复至原始状态。该弹性结构和设计在端子上的挂台结构的配合，保证护套对端子的有效定位(如图3 所示)。

采用此种结构时，端子装入护套后，弹性结构一般复位性能良好。但护套韧性不好时，弹性结构易断裂。韧性过剩时会使强度降低，端子在护套中的保持力降低从而造成端子易从护套中分离出来，成为汽车电路的隐患。为解决此问题，除了护套设计时要根据具体使用情况，兼顾韧性和强度选择合适的塑料材料外，通常也会采用二次定位结构，以提高安全系数。图3 所示的二次定位机构是专用于护套上采用弹性结构的一种常见结构，图2 所示的二次定位机构是护套上采用弹性结构的情况和端子上采用弹性结构的情况均可使用的一种常见结构。

3 材料选择

3.1 端子材料选择

汽车插接器端子常用材料有:紫铜、黄铜、青铜。根据它们的硬度情况又可分为软、半硬、硬三种状态［4］。这三种材料中，紫铜应用较少，一般用于接地孔式或叉式接头等。黄铜和青铜应用较多。黄铜的导电性能比青铜好，而青铜的硬度和弹性比黄铜好。

选择端子材料时首先要考虑实现电力或信号传输的能力，即材料的导电率。对于电力传输来说，选择高导电率的材料可以避免产生大量焦尔热，对于信号传输来说，选择高导电率的材料可以减少电路中的电压损耗。

对于端子弹性结构来说，由于弹性结构要求在端子和护套装配过程中产生变形，而在装配完成后复位，所以，要求弹性结构的材料具有弹性好的特点。当端子使用单一材料时，其复位性能可满足弹性结构要求，导电率可满足电力或信号传输要求。例如，QSn6.5 -0.1 是一种较常用于此种结构的材料，可兼顾导电性和弹性要求。当端子使用双层材料时，内部电力或信号传输部分材料主要满足导电率要求，例如H65。外部弹性结构部分主要满足复位性能要求，例如1Cr18Ni9。

对于护套弹性结构来说，端子材料主要满足导电率的要求即可。如果考虑弹性的话，主要是从端子所要求的正向力角度考虑选择具有一定弹性的材料。