汽车连接器接口分类及其应用

2024-11-26 16:51:18 879

汽车线束作为汽车的“中枢神经系统”，负责连接电路，传输能源和信号，广泛分布于汽车的各个功能组件中，是汽车网络的关键组成部分。连接器是线束或电器间连接的关键电器模块或单元，为电器连接提供了既便捷又可靠的接口。这些连接器分为插头连接器和插座连接器两种，包括匹配的插头/插座端子、插头/插座外壳，并涉及到CPA、TPA或PLR等结构设计，部分密封件还可能配备密封圈或密封塞等附件。除此之外，线束之间的连接不仅依赖于常用的连接器，还可以通过U型接头或直接采用超声波焊接的方式进行连接。

连接的定义和分类

连接根据其工作原理分为3大类：形锁合连接、摩擦锁合连接以及材料锁合连接。形锁合连接是指通过被连接件或者附加固定零件的形状相互锁合，使其产生连接作用，比如铰制孔用螺栓连接，卡扣挂钩连接；摩擦锁合连接是指通过被连接件的压紧，在接触面产生摩擦力阻止被连接件的相对移动，达到连接的目的，比如承受横向载荷的紧螺栓连接、过盈连接；材料锁合连接是指在被连接件间涂氟附加材料或者通过分子之间的力将零件连接在一起，如胶接、焊接等。

连接根据可拆性分为可拆连接和不可拆连接。可拆连接是不需要破坏连接中的任一零件就可以拆开的连接，故多次拆装无损于其使用性能，比如插接件的连接基本上属于可拆卸连接。不可拆连接是至少必须破坏连接中的某一部分才能拆开的连接，比如双层件端子钢卡和本体连接，端子和线束的连接，线束和线束U型连接或者焊接均属于不可拆卸连接。

02 汽车连接器连接界面的分类

汽车连接器和外部的连接界面一般分为端子插接连接界面、导线和端子压接连接界面、端子和PCB焊接连接界面以及绝缘壳体间连接界面。

2.1 端子插接连接界面

连接器作为连接线束单元或电器单元的中间部件，起到传递电流或者信号的金属接触体的作用，一般以插头端子和插座端子的形式存在，亦或是通过螺栓紧固孔式端子连接。上述连接提供了可拆卸连接称之为端子接触连接界面，这种连接界面一般是形锁合连接和摩擦锁合连接。低压连接器接触连接界面和护套示意如图1所示，高压连接器端子接触连接界面和护套示意如图2所示，孔式端子和螺栓连接界面示意如图3所示，Fakra连接器接触界面和护套示意如图4所示。

2.2 端子和导线连接界面

连接器的端子一般和导线连接单元连接，这种连接提供不可拆卸连接的连接界面，一般是摩擦锁合连接或者材料锁合连接。比如常用的机械冷压接和焊接，机械冷压接又有开式压接和闭式压接。端子和导线开式冷压接连接界面示意如图5所示，端子和导线闭式冷压接连接界面示意如图6所示，孔式端子和导线超声波焊接连接界面示意如图7所示。

2.3 插PIN端子和PCB连接界面

连接器端子除了和导线连接外，也有通过板端连接器和电器的PCB连接，从而形成了不可拆卸的端子PCB连接界面。这种连接界面一般是材料锁合连接。板端连接器的PIN针被锡焊接，插PIN端子和PCB连接界面示意如图8所示。

2.4 绝缘壳体附件连接界面

端子的连接保护需要护套等绝缘壳体进行保护，不同的连接界面需要有不同类型的壳体（护套）附件，绝缘壳体附件的连接产生壳体连接界面。连接器端子需要先装入，固定到护套绝缘壳体中，然后通过壳体之间的锁合而产生连接界面，为端子的连接提供可靠的周边环境。因为考虑安装便捷和维修拆卸方便，要求是可拆卸连接，一般有挂钩连接、CPA或者螺纹壳体连接，这种连接一般是形锁合连接界面。

图9为低压连接器绝缘壳体连接界面，图10为高压连接器绝缘壳体连接界面，图11为Fraka绝缘壳体连接界面。

连接界面设计验证项目

连接器连接界面分类和验证项目汇总见表1。以上4种连接界面囊括了连接器和外部连接的一般连接方式，目前的连接方式还是属于有线接触式连接，连接的可靠性主要通过强大稳定的机械性能来保证。各种连接界面的性能要符合行业标准或者企业标准，论述包含各个连接界面主要技术要求；端子的电连接要求；接触电阻或者压接/焊接电压降要求；瞬断、温升等性能要求；端子和导线连接机械性能要求拉脱力要求；壳体之间的连接要求满足自锁装置强度等机械性能要求。

国内行业标准参照QC/T 1067—2017，美标参照USCAR-2或USCAR-21关于连接器的试验验证标准。

结束语

在设计待连接的部件时，应同步选定连接类型，此选择应基于使用需求和经济考量。多数情况下，选择不可拆卸连接是出于制造成本及工艺上的考量；而选择可拆卸连接则更多是基于结构布局、安装便捷性、运输需求以及维修便利性的考虑。在具体决定连接类型时，还需综合考量连接的加工可行性以及待连接部件的材料、尺寸、形状等要素。在设计连接时，除了需关注强度、刚度以及经济性这些基本要素外，在某些应用场景下，还需额外考虑连接的密封性能和耐久性要求。

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