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汽车连接器可靠性设计(4)连接器护壳可靠性设计

 yeshuheng 2022-10-03 发表于江苏

连接器护套的作用:

(1)是将连接器进行绝缘;

(2)是利用护套的限位自锁对连接器定位,防止对接时连接器产生轴向运动;

3)是保证与电器件的良好对接。护套既可与电器设备对接,又可相互连接

4)增加了防水措施,不同结构采用了不同的防水橡胶密封塞,有的是整体密封,有的是单孔密封;

5)增加了护套对接后的卡锁结构使线与线间或线与器件间的接触电阻降为最小;

6)增加了护套的挂接结构,使护套的固定更为方便,也避免了由于护套无固定而产生的噪声

7)增加了护套的压线盖,以保证护套中插入的连接器尾部压接的导线不在护套根部时出现不必要的晃动,以减少导线的剪切力,提高线束的品质;

护套的材料设计

连接器护套最常用的塑料为聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、ABS、聚丙烯等。聚酰胺习惯上称尼龙品种有几十种之多。与一般塑料相比其优点是耐磨、韧性好,重量轻,耐化学品、耐热、耐寒性好,易成型,可自润滑,无毒,易染色。缺点是吸水性大,介电性能不高,尺寸稳定性差。根据其特点,主要用于那些耐热性要求低、尺寸要求不高、形状较复杂的一般要求的连接器。应用于汽车的车身及驾驶室内。聚对苯二甲酸丁二醇酯( PBT )属热塑性结晶型树脂,PBT纯树脂性能并不突出,有的指标还 很低,如热变形温度仅 58℃,而成型收缩率则高达 1.5﹪~2﹪,力学性能大都不如其它工程塑料。但是经玻璃纤维复合增强后,综合性能大为提高,如 PBT 纯树脂与 30﹪玻 纤增强的 PBT 树脂相比,拉伸强度由55MPa 提高到135MPa ,介电强度由 2 16 / KV mm 提高到 2 24 / KV mm ,热变形温度提高到 210℃;成型收缩率呈各向异性的趋势,流动方向

0.25﹪,垂直方向为 1﹪。玻纤增强的 PBT 树脂,可在 130~140℃的高温下长期使用, 是通用工程塑料中最高的,机械强度也名列前茅,并具有优良的电性能、抗化学腐蚀、 减摩耐磨、阻燃、尺寸稳定性和成型加工性好等特点。根据以上特点,增强 PBT 材料 被广泛应用在汽车连接器上,特别适用于发动机室等温度较高的地方,是其它材料所不能代替的。 ABS 塑料是由丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚的热塑性塑料。ABS 塑料件具有耐热不高、耐寒性低、耐候性差且不透明、不耐燃、脆性大等缺点。因而 ABS 塑料不适用于耐候性要求高、形状复杂的汽车连接器,主要是应用在汽车的车身及驾驶室内。 聚丙烯的主要优点是具有较高的弯曲疲劳寿命、很好的耐热性,制品能耐 100℃以 上温度(长期工作温度 110)。但其强度和刚度较低,在常温和低温下冲击韧性较差;且易老化,在光热作用下会变形变质。因此,其不作为连接器选材,只适用于一般的扎带、 卡脚。

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护套的工艺设计

针对材料的性能和制品特点进行模具设计,因为制品量大,要求尺寸精度高,故采 用了按其形状和功能镶拼的方法。为了出现问题时能迅速替换,采用了型腔标准模架。

PA6为原料,制备护套的工艺流程:

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子在护套内强度的计算

端子在护套内固定点强度的计算主要是端子弹性倒刺和护套的弹性支撑挂台的强度计算。当端子在护套中固定后主要受轴向拉力作用,此时端子倒刺受弯曲载荷,护套挂台受剪切载荷,弹性支撑挂台还受弯曲载荷作用。当端子的材料选定后,适当增加端子倒刺宽度和合理设计倒刺形状完全可以保证倒刺的弯曲强度满足要求(最大保持力)。

当护套材料选定及端子和护套的配合间隙确定后,弹性支撑挂台的弯曲变形量

(横向位移)较小,一般情况下弯曲强度也能满足要求。强度计算的重点是弹

性支撑挂台的剪切强度。

强度计算实际上就是确定弹性支撑挂台的宽度和高度。端子结构尺寸 确定时,端子的窗口宽度就为定值,那么挂台的宽度必须小于窗口宽度。可以在要求范

围内先设定弹性支撑挂台的宽度值,这样就可以计算出挂台的高度。

连接器附件的设计

汽车连接器的附件主要包括锁紧块、卡圈、密封圈和密封塞、螺钉、螺母和弹簧卡圈等。螺钉、螺母和弹簧卡圈是根据安装的需要而设计或选用,如连接器与连接器之间或连接器与开关、电器和电子设备之间的固定。因为一般情况下汽车电器使用的是大电流,而且汽车行驶过程中有颠簸和振动,大当接触件之间的总插拔力无法保证传递的电 信号和耐振动的要求时,设计就需要从增加安装附件的角度去考虑保证。当连接器的安装位置恶劣环境如安装在汽车的发动机附近和底盘时,为了满足环境性能要求,就必须设计或选用密封塞或密封圈,保证连接器的端子的防尘和防水。当连接器和一些传感器和ECU 对插时,为了满足电性能要求,需要接触件(端子)在护套或连接器中有较大的保持力和较小的间隙,就必须设计或选用锁紧块或卡圈,保证端子的相对固定。

连接器互换性设计

汽车连接器互换性设计是指端子在护套中以及插头和插座之间的配合间隙设计,端子在护套中的间隙不但要影响端子的装配和固定,而且会影响连接器的接触电阻和机械强度。

端子(插孔和插片)必须按照设计的形状和尺寸以及装配方向才能在护套中正确的安 装和固定,从而保证插孔和插片在护套中可靠的固定、插头和插座的配合、插片和插孔的可靠接触,实现可靠的连接和传递电信号。当端子和护套的配合间隙过小时,端子就 可能无法装入护套;间隙过大时,插头和插座插入时,端子在护套中会倾斜,造成插入力 大而且插孔和插片的接触不是面接触或线接触而是点接触,接触电阻过大,尤其在带电 插合时危害更大,或者端子不是在设计的位置固定,造成端子在护套中的保持力达不到设计要求。当插头和插座的配合间隙过小时,插头无法装入插座间隙过大时,即使插头能插入插座,也可能使接触件受弯曲力或剪切力的作用,在汽车行驶过程中的振动作用下产生变形或影响电信号的可靠传递。锁紧块和护套座之间的间隙设计仍然是为了保证锁紧块在基座中的正确装配和锁紧接触件,保证端子在护套中的可靠固定。

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