自短路連接器的結構設計研究（下）

·簧片型自短路結構

簧片型自短路結構中接觸件采用的是簧片式結構，其基本設計原理同針孔型自短路結構。這種自短路結構的接觸件一般是成單圓周排列，體積較大，在此不作詳細介紹。

·自短路結構中的幾個關鍵問題

一個設計合理的自短路連接器除了應正確運用自短路原理之外，必須特別重視以下問題，如自短路結構可靠性、斷路可靠性、摩擦問題等。

自短路結構的可靠性

自短路功能是自短路連接器所具有的特色，自短路結構是整個連接器設計中的重中之重，一個設計合理的自短路結構首先應該是可靠的，這個可靠性可以從以下兩個方面來闡述。

第一、當連接器處于短路狀態時，短路功能應是可靠的。

連接器處于短路狀態最基本的要求是所有接觸件之間及其與外殼接觸良好，具體來說，這里面涉及到所有接觸件與短路件的接觸以及短路件與外殼之間的接觸。我們知道短路件是可以在連接器中作軸向運動的，處短路狀態時它是依靠彈簧頂住而避免往后退的，這就要求彈簧的彈力是足夠的，當連接器處振動、沖擊及加速度等環境時都必須確保短路件處于短路的位置。

相對于短路件與外殼之間的接觸而言，短路件與所有接觸件之間的接觸值得特別關注。在結構設計時必須確保各接觸件與短路件都產生良好的接觸，這個結構應能適應由于加工和裝配可能造成的一定的不一致性；同時它們應采用盡可能簡單的結構，盡可能地采用接觸件與短路件之間直接接觸，避免在兩者之間采用過渡件。為避免短路件在運動過程中受損，推薦的做法是將短路件設計成剛性的，而將接觸件設計成彈性的，如彈性開槽插針就是一種結構簡單的解決方案，當然采用麻花針則是一種更佳的方案。

第二、當連接器從斷路狀態恢復至短路狀態時，這個自動實現的過程應是可靠的。

當插頭與插座分離時，短路件的復位是靠彈簧的彈力實現的，這就要求這個過程中短路件受到的彈簧彈力始終大于在運動過程中受到的阻力。這個阻力由短路件與外殼之間的磨擦力及短路件與各接觸件之間的磨擦力組成，且后者是主要部分。在設計時應合理分布接觸件的位置，避免短路件受力不均產生傾斜的趨勢進一步增大阻力；單根彈性接觸件與短路件之間在保證良好接觸的前提下分離力盡可能地小，且接觸件直徑的過渡應合理，避免對短路件的運動產生不利的影響；彈簧的設計是個關鍵，從確保復位可靠的角度出發，彈力越大越好，當然得平衡彈力過大對插合操作的影響，另外必須確保連接器在多次插拔(如1000次)后和彈簧長期(如10年)處于最大壓縮狀態(頭座插合到位狀態)時彈簧都不得失效。

斷路結構可靠性

簡單地說，自短路連接器斷路的可靠性問題就是當連接器正常插合時，所有接觸件不得與短路件和外殼相接觸。其中以接觸件，與短路件不得接觸更為值得關注?？梢詮囊韵路矫鎭矸治觯?/p>

第一、插合狀態的保持應是可靠的。

一般說來，當自短路連接器插合到位時，短路狀態得到完全解除，接觸件與短路件處于不導通狀態。但當設計不合理或裝配不到位時，則可能發生短路件復位產生自短路現象和接觸件軸向固定不可靠產生自短路現象。其中造成短路板復位最大的可能就是插頭與插座產生了不正常的分離，其根源是連接機構的失效(如螺紋或卡口結構產生松動)。接觸件軸向固定不可靠產生自短路的原因是由于接觸件軸向固定結構設計不合理所致，在使用時發生接觸件后縮造成非正常短路的產生，往往會造成嚴重后果，在設計時推薦接觸件采用一件式結構并采用可靠的臺階固定。

第二、適當的安全距離和合理的絕緣措施。

要確保短路的可靠，適當的安全距離是必要的。安全距離指的是當連接器插合到位時，短路件與接觸件之間可能接觸到的地方最短的距離(圖4中所示的L)，一般來說，這個距離應為3nu'n左右。合理的絕緣措施指的是當短路件處斷路位置時它與接觸件之間采用的絕緣方法。通常的做法是在接觸件上套有絕緣套，這樣可以避免短路件與接觸件的接觸，當然也可以在接觸件上涂覆一層絕緣漆，但無論如何，都必須確保接觸件與短路件之間有良好的絕緣性能、耐電壓性能及耐磨性能。

摩擦問題

對于自短路連接器而言，除了一般連接器會產生的外殼之間及接觸件之間的摩擦之外，增加了短路件與外殼之間、短路件與接觸件、短路件與絕緣套之間的摩擦問題。雖然以上篇幅中已部分談到這個問題，但介于摩擦問題的嚴重性，在此著重強調一下。

磨擦一方面會增大短路件運動時的阻力，同時還會造成磨損并產生一定的磨屑。首先應盡可能考慮采用減小摩擦的結構，如絕緣套的外徑設計得比短路件的孔小一些，盡可能地減小摩擦；其次應采用減小摩擦的方法，如采用適當的潤滑措施(鍍金件浸除823溶液等)可有效地減小摩擦；最后針對不可避免的摩擦采用相應的應對補救措施，如增大彈簧的彈力來確保短路件復位的可靠性、絕緣套采用耐磨性能好的材料、在設計時應考慮采用相應的結構，確保即使有少量磨屑存在也能滿足連接器的絕緣、耐壓等性能。

連接機構的設計

自短路連接器一般都要求快速對接，對接后自動鎖緊，鎖緊解除要求容易、迅速等，必須選用恰當的快速插拔結構。備選的常用結構有：卡鎖式結構、推拉鎖緊結構、多頭螺紋結構及卡口式結構。采用卡鎖結構和推拉鎖緊結構都可能會因為插合力不太均勻造成手感不夠好，同時推拉鎖緊結構不適應用于在電纜可能遭受拉力的場合，可靠性不高。由于自短路連器嚙合距離較長，多頭螺紋結構一般也要旋轉螺套多圈，插合速度不如卡口式結構快。

卡口結構的作用機理是通過卡釘與螺旋槽的作用產生一個向前或向后的力，以快速完成插合或分離動作。針對自短路連接器的實際使用情況，卡口結構無疑是一種不錯的解決方案。連接器只需朝相應的方向轉動螺套一定角度，即可實現插合或分離，效率比較高。且插合或分離時軸向的力是通過旋合作用產生的，作用時手感較好。在自短路連接器中采用三卡釘卡口結構，可確保連接器可靠，穩定；同時在此結構中，配合波簧來使用，使連接器在對插后的鎖緊性更好，抗環境性能更強。

密封結構的設計

自短路連接器中的密封要求大多可采用一般連接器所用的方法來實現：如連接器與安裝面板之間的密封可采用密封墊或。形圈、連接器拼裝外殼之間通常采用。形圈來密封，連接器與電纜之間采用密封涵的結構形式、如配接的是安裝導線則采用封線體結構或采用灌膠的方法來密封、連接器的軸向密封最簡單的辦法是采用灌膠的方法來密封，要求高的場合可將接觸件與絕緣板注塑成一個整體，絕緣板與外殼之間則采用0形圈來密封。

這里特別強調的是采用卡口連接方式的自短路連接器中頭座連接界面的防水結構，如采用端面密封的結構無疑會增大嚙合時的難度，同時也由于卡口結構中防松槽的存在使頭與座之間必然存在間隙，如采用端面密封結構則在連接器受到振動時可能達不到密封效果。推薦采用徑向壓縮。形圈的來密封(如圖3、圖4所示)，對自短路連接器而言，一般要求在低溫下進行插拔，所以在選用。形圈應避免選用氯丁橡膠或丁氰橡膠，因為他們在低溫下會變硬，會增大插合力，使得插合的變得困難，不利于操作。推薦。形圈的材質選用硅橡膠，它能在低溫(-55℃)時保持良好的彈性。

結語

自短路連接器作為一類較特殊的連接器是近年來才為我們所認識和重視的，中電23所從2001年著手開始研制，目前已形成19芯、27芯等多個品種，已成功應用于多個重點型號工程。仍應對此類連接器作進一步的研究和拓展，以滿足不同的使用需求。