车用电线束插接器的设计.pdf

车用电线束插接器的设计 王武军 。王荣喜 ，韩新权 ( 河南天海 电器有 限公 司 ，河南 鹤壁4 5 8 0 3 0 ) 1 王武军 摘 要：从设计输入 、插接器端子材料选择 、端子载流能力设计 、插 接器 护套 的材料选择 、护套 的结构设计 等方 面 ，介绍车用 电线束插接器的设计 。 关键词 ：插接器 ；设计输入 ；材料选择 ；载流能力 ；结构设计 中图分类号 ：U 4 6 3 6 2 文献标识码 ：A 文章编 号 ：1 0 0 3 8 6 3 9 ( 2 0 1 5 ) 0 4 0 0 3 3 0 3 De s ig n o f Ve rde W ir in g Hla m e s s Co n n e ct o r WA N G Wu - j u n ，WA N G R o n g - x i，H A N X in - q u a n ( H e n a n T HB E l e ct r i c C o ，L t d ，H e b i 4 5 8 0 3 0 ，C h i n a ) Ab s t r a ct ：T h e d e s i g n o f v e h i cl e h a r n e s s c o n n e ct o r i s i n t r o d u ce d h e r e in cl u d i n g d e s ign i n p u t ，ma t e r ia l s e l e ct io n o f co n n e ct o r t e r mi n a l ，t e r mi n a l cu r r e n t - ca r r y i n g ca p a ci t y ，ma t e ri a l s e l e ct i o n a n d s t r u ct u r e d e s i g n o f co n n e ct o r j a ck e t Ke y wo r d s：co n n e ct o r ；d e s ig n i n p u t ；ma t e ri a l s e l e ct i o n；cu rre n t ca r r y in g ca p a cit y；s t r u ct u r e d e s ig n 目前 ，中国汽车行业插接器的生产多为仿制 国 外产品 ，经常因使用条件 的变化而出现品质 问题 。 如何根据 自身的使用条件设计出高品质的插接器 。 成为近年来 中国汽车插接器行业研究 的重点。 1 设计 输入 插接器设计之前 从客户或其它多种渠道收集 相关设计信息作为插接器设计的依据，收集到的这 些信息通常作为插接器设计时的设计输入 。设计输 入 的完整性和正确性直接关系到插接器 的可靠性 ， 并进 而影 响到汽车各 电器功能件 的安全性 和可靠 性 。一般插接器设计前的设计输入包括以下内容。 1 )电气 因素 。包 括 电流 、电压 、使用 线径 、 回路通 电时间等。 2 )环境因素。包括环境温度 、湿度 、环境要 求的密封等级、环境的耐化学品要求等。 3 )物理因素。包括大小 、回路数 、线线连接 或线板连接等。 4 )装配。插拔力要求、安装空间等。 5 )标准。客户要求的执行标准。 2插接 器 的设计 汽车插接器一般 由护套和端子组成 。端子是插 接器的核心部件 。负责提供导通 电讯 的路径并在接 触界面形成稳固的接触 1 。护套负责对端子 的固定 并对端子提供机械和环境保护。因此 ，插接器的设 计一般包括端子 的设计和护套 的设计2 个方面 。 2 1 端子的设计 由于汽车插接器 的主要功能是实现 电流或信号 的传递 ，因此 。汽车插接器端子是汽车插接器 的核 心部件 端子的设计也是汽车插接器设计的关键。 2 1 1 端子的材料选择 端子的材料选择是端子设计 的一项重要 内容 。 端子材料选择不当时可能会 出现接触方面的问题并 最终影响导电能力 ，或者出现端子本身的导电能力 不 能满足要求 的情况 ，并 进而导致功 能失效 的后 果 。端子常用材料如表1 所示 。 表 1 端 子 常 用 材 料 汽车插接器用在不 同的位置时环境温度往往有 很大差别 。而环境温度较高时对端子材料的抗应力 松驰能力有相应 的要求 2 。根据设计经验 ，应保证 应力释放3 0 o 0 h 以上仍能维持7 0 以上 的初始正向 力 3 。黄铜材料在1 0 0 以下的环境温度下能满足此 要求 。青铜材料在1 2 5 以下的环境温度 下能满 足 此要求 铍铜材料能满足此要求的环境温度可达到 1 5 5。如果选材不 当，由于应力释放造成端子的 收稿 日期 ：2 0 l 4 - o 9 2 8 作者简介 ：王武军 ( 1 9 6 9 1 0 _ ) ，男 ，河南偃师人 ，高级工程师 ，硕士，主要从 事汽车用插接器、电器盒开发和推广工作。 汽车电器 2 0 1 5年第4期 正向力减小 ，会使连接点接触电阻增大 ，从而造成 局部发热 ，情况严重时会形成局部发热和接触 电阻 增大的恶性循环并最终形成插接器护套烧蚀 。 2 1 2 端 子 载流 能力设 计 端 子 的载流 能 力是 指 在一 定 的使 用 环境 下 端 子 承受 电流 大小 的能 力 。 载流 能 力 的 主要 依 据 是设 计输入 中对 电气因素的要求 ，同时又和环境 因素 、 物理 因素密不可分 。一般来说 ，端子 的载流能力和 端子的规格 、材料 、正向力、镀层 、适配线径 、环 境温度 、回路数等 因素有关。因此 。材料选择完成 后 ，设计端子 的载流能力 主要包括设计 端子 的规 格 、结构 、正 向力 、镀层等。 1 )端子规格设计 。虽然影响端子载 流能力的 因素很多 但材料选择完成后端子规格是决定端子 载流能力的主要 因素。一般设计时先根据设计经验 初步确定端子的规格 。端子设计完成后再综合其它 因素验证端子的载流能力 。根据设计经验 ，常温下 端子规格和电流的关系见表2 。 表 2端子规 格和电流对应 关系( 7 0 ) 规格 m m电流 A 线径 ram 规格 ra m电流 A 线 径 m m 0 6 4 3 0 5 3 1 3 5 2 0 4 1 1 5 5 O 8 5 3 6 5 2 5 5 1 6 2 8 1 5 1 6 _ 3 3 0 6 2 1 2 7 1 3 2 6 4 8 4 0 8 2 8 3 1 5 3 8 1 9 5 5 5 l0 2 ) 端 子结 构 设 计 。端 子 结 构 设 计 主 要 是 根 据 端子设计输入选择母端子的结构类型。端子的常见 结构类 型有弹舌结构 、双管结构 、双悬臂结构等 ， 见 图1 。 一 弹舌结构 ( b ) 双管结构 【d双悬臂结构 图 1端子 常见 结构 弹舌结构一般适用于规格为3 0 以下 的端子 ，其 特点是结构 复杂( 制造难度高 ) 、材料厚度小( 耐 电流能力小) 、体积小 ( 适合较多孔位插接器 ) 。车 用控制器 、E C U、电流小于1 5 A的端子等常使用 弹 舌 结构 。 双管结构一般适用于规格为4 8 7 8 之 间的端子 其特点是结构简单( 制造难度 低 ) 、材料厚度大 ( 耐电流能力较大) 、体 积大 ( 一般不适合较 多孔位插接器 ) 。保 险端子、继电器端子 、风扇类产品、马达 类 产 品等 常使用 双 管结 构 。 汽车电器 2 o 1 5 年第 4期 双悬臂结构一般用于对正 向力有特殊要求的端 子 。如环境温度较高时单一端子材料设计 难以满足 正 向力应力 释放要求时 使用双悬臂与不锈钢夹紧 组合结构，可很好地满足设计要求 。 3 )正向力设计 正向力的定义与计算可参考 汽车电器2 0 1 2 年第 1 2 期 车用 电线束插接器端 子正向力探讨一文。设计正向力时应满足以下要 求 ：表面镀锡端子正 向力最小应大于2 N，最 大 值根据装配要求确定。表面镀金端子正向力可小 至 1 N。设计 正向力 时应 充分考虑接触 电阻的要 求，正向力越大，接触电阻越小。插接器的振动 等级较高时易产生瞬断 ，可通过增加正向力改善瞬 断问题 。正向力会严重影响 电镀层的耐磨耗性 。 4 )表 面镀 层设计 。端子表 面镀 层 的作用有 ： 美观 、防腐 、耐磨 、提 高导 电性能 、提高可焊性 等 。不 同的镀层作用也不同 ，设计时应根据要求选 择合适的镀层 。镀层一般包括贵金属镀层( 如金 、 银等 )和非贵金属镀层( 如锡 、镍等 ) 。贵金属镀 层一般用于正向力要求较小 ( 小于1 N)或可靠性 、 安全性要求较高的情况。而非贵金属镀层一般用于 防腐 、提高导 电性 、提高可焊性等。表面镀锡是最 常见的非贵金属镀层 ，一般汽车插接器端子超过百 分之九十的情况均使用镀锡的表面处理方式 。 2 2护 套 的设 计 护套的作用主要是对端子进行机械和环境保护 ， 因此 护套设 计 的主要 内容是材 料 选择 和结 构设计 。 2 。 2 1 护套 的材料选 择 护套 的材料选择是护套设计 的一项重要 内容 。 护 套 的材 料选 择 不 当时可 能会 出现绝 缘 、耐压 、耐 温方面的问题 ，从而使插接器不能满足使用要求 。 汽车插接器护套常用材料有 ：聚酰胺( 俗称尼 龙 ) 、聚对苯二 甲酸丁二醇酯( P B T ) 、A B S 等。汽 车插接