連接器常見對配問題分類分析

【摘" 要】汽車連接器作為主導(dǎo)汽車線束電流和信號傳輸?shù)募~帶，連接器間的傳輸可靠性直接決定電流和信號的傳輸效果。文章從影響連接器對配的因素入手，分類介紹不同因素對連接器對配的影響，為連接器設(shè)計(jì)和選型提供參考。

【關(guān)鍵詞】對配；人機(jī)工程；結(jié)合力；連接器

中圖分類號：U463.6" " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）04-0054-02

Analysis on Common Pairing Issues of Connector

WANG Qi，LI Qiang，CHEN Lei，LIU Zhongyue

（Henan THB Co.，Ltd.，Hebi 458030，China）

【Abstract】As the main link for the transmission of current and signals in automotive wiring harnesses，the transmission reliability between connectors directly determines the transmission effect of current and signals. This article will start with the factors that affect connector matching，classify and introduce the effects of different factors on connector matching，and provide reference for connector design and selection.

【Key words】pairing；ergonomics install；force；connector

伴隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，人們對汽車各項(xiàng)功能的安全性和可靠性要求不斷提升。汽車連接器作為連接車身線束的紐帶，汽車連接器安全性和可靠性也愈加廣泛引起了人們的關(guān)注。本文在此背景下，通過對連接器使用過程中的跟蹤反饋排查，發(fā)現(xiàn)連接器的對配問題屬于較為常見的使用問題，該問題主要體現(xiàn)為連接器間對配困難。結(jié)合人機(jī)工程的要求，并依據(jù)連接器設(shè)計(jì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC/T 1067.1—2017規(guī)定，無特殊要求的前提下，連接器的結(jié)合力要求控制在75N以下[1]。影響連接器對配結(jié)合力的因素有很多，例如護(hù)套間的配合間隙過小、端子中心偏移、其它附件的干涉等。

1" 端子間結(jié)合力大

端子是組成連接器的關(guān)鍵部件，承載著連接器電流和信號傳輸?shù)闹黧w責(zé)任。為實(shí)現(xiàn)連接器傳輸?shù)目煽啃裕诓孱^端子和插座端子的接觸部位，需要插座端子的彈片給插頭端子提供足夠的正壓力，以確保可靠的電流和信號傳輸。

在插頭端子和插座端子的對配過程中，插座端子彈片正壓力、接觸面的粗糙度會(huì)直接影響端子的插入力。換言之，插頭端子和插座端子間的插拔力主要由摩擦力的大小和方向決定[2]。而對于多線連接器而言，由于端子數(shù)量較多，總體端子的插入力對結(jié)合力的影響尤為顯著。影響連接器端子插拔力的因素大致分為以下幾種。

1）端子表面粗糙度。連接器的插拔力也可以認(rèn)為是插頭端子和插座端子之間的摩擦力。根據(jù)摩擦力計(jì)算公式f = μ × Fn（Fn正壓力，μ動(dòng)摩擦因數(shù)）可知，摩擦力的大小與接觸面之間的正壓力和摩擦系數(shù)有直接關(guān)系。影響接觸件摩擦系數(shù)的因素包括接觸件材料、表面粗糙度、表面處理情況等。

所以，在產(chǎn)品選型過程中，對于有鍍層的產(chǎn)品，應(yīng)盡量減少生產(chǎn)過程對產(chǎn)品鍍層的破壞，同時(shí)嚴(yán)格控制產(chǎn)品外觀的品質(zhì)，避免產(chǎn)品接觸部位毛刺、油污等外觀缺陷，從而實(shí)現(xiàn)端子穩(wěn)定可靠的插拔力。

2）插頭與插座過盈量大，插座端子間隙小。插頭厚度尺寸L1和插座間隙尺寸L在設(shè)計(jì)上屬于過盈配合，以此實(shí)現(xiàn)插頭端子和插座端子間足夠的正壓力，滿足電流和信號傳輸效果的可靠性。而過度的過盈配合結(jié)構(gòu)（L1gt;L），會(huì)導(dǎo)致插頭端子頭部受到更大的插座端子彈片的正壓力，根據(jù)摩擦力的計(jì)算公式：f = μ × Fn，正壓力Fn的增加會(huì)直接導(dǎo)致端子插入力升高。另外，插座端子自身材料的彈性模量是影響正壓力的關(guān)鍵指標(biāo)，這也是同種結(jié)構(gòu)的青銅和黃銅的端子插拔力并不完全一致的原因。端子間隙示意圖如圖1所示。

3）插頭端子頭部導(dǎo)向結(jié)構(gòu)、倒角處毛邊。為實(shí)現(xiàn)連接器插頭端子和插座端子的順利對配，插頭端子在頭部一般都會(huì)設(shè)計(jì)相應(yīng)的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，以提高端子對配初始階段的舒適性。如果插頭端子的導(dǎo)向結(jié)構(gòu)過小或者導(dǎo)向處有明顯毛邊（圖2），無法實(shí)現(xiàn)端子間可靠的對配導(dǎo)向，就可能出現(xiàn)插頭端子和插座端子對配干涉問題，造成連接器的對配困難。

2" 空護(hù)套結(jié)合力大

造成空護(hù)套結(jié)合力大的主要原因有：①插頭護(hù)套和插座護(hù)套之間因設(shè)計(jì)或者后期生產(chǎn)過程變差而導(dǎo)致的配合處尺寸超差，引起裝配干涉；②插頭和插座安裝配合部位的頭部缺少導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致連接器對插不順暢；③防水型連接器密封圈過盈量過大。為實(shí)現(xiàn)連接器密封的要求，插座護(hù)套尺寸M要大于插頭護(hù)套中密封圈尺寸N，也就是要求一定的過盈量，而隨著過盈量的增加，由此產(chǎn)生的裝配阻力也會(huì)增加，故而密封圈過盈量也不易過大。連接器密封結(jié)構(gòu)如圖3所示。

所以連接器在滿足產(chǎn)品基本性能的同時(shí)，也要關(guān)注產(chǎn)品的裝配可靠性。避免連接器配合尺寸干涉問題，同時(shí)要在對配結(jié)構(gòu)前端設(shè)置有導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，密封圈的過盈量在滿足必要的防水性能前提下，應(yīng)盡量減小密封圈的厚度，以減少連接器對配困難問題的發(fā)生。

3" 多線連接器缺少助力結(jié)構(gòu)

多線連接器一般指連接器孔位在12線以上的產(chǎn)品，該類連接器因?yàn)槎俗虞^多，端子自身產(chǎn)生的插入力已經(jīng)超過或者接近行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的75N指標(biāo)[1]，如果單純地降低端子插入力會(huì)影響端子的電接觸，產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果。故對于該種類型的連接器，在連接器設(shè)計(jì)時(shí)一般會(huì)根據(jù)產(chǎn)品的使用部位和操作空間要求，采用相應(yīng)的助力結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減小連接器結(jié)合力的目的。

常見的助力結(jié)構(gòu)有螺紋助力、軌道助力以及螺栓助力。而對于一些市場上早期開發(fā)的連接器，鑒于之前對于人機(jī)工程考慮不夠完善，有些多線連接器在設(shè)計(jì)之初無助力結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致無法滿足目前的標(biāo)準(zhǔn)和使用要求，而對于無助力結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，也會(huì)隨著市場的更新?lián)Q代，逐漸被新型助力結(jié)構(gòu)產(chǎn)品所取代。連接器助力結(jié)構(gòu)如圖4所示。

4" 端子與護(hù)套配合間隙過大

端子安裝進(jìn)護(hù)套后，端子與護(hù)套之間屬于間隙配合以滿足裝配端子的需要。但如果端子與護(hù)套間隙過大，特別對于插座端子而言，就會(huì)出現(xiàn)端子的漏銅問題，連接器對配過程中會(huì)存在插頭端子與插座端子漏銅部位干涉的風(fēng)險(xiǎn)，影響與插頭端子的對配。如圖5所示。

對于插頭端子與護(hù)套配合，它們之間的配合間隙要求就更為嚴(yán)格，因?yàn)椴孱^端子插頭部位距離定位箱體位置的距離較長，插頭端子與護(hù)套的配合間隙對插頭部位位置度影響就更為明顯。所以，在滿足端子正常裝配需要的前提下，應(yīng)盡量減小插頭端子與護(hù)套的配合間隙，從而減少連接器對配問題的發(fā)生。插頭端子與護(hù)套配合如圖6所示。

5" 插頭中心線與插座中心線不一致

連接器的對配中心要滿足插頭端子和插座端子對配后，2種端子不應(yīng)該受到相互影響的側(cè)向力。特別是對于背靠背形式的連接器，設(shè)計(jì)過程一定要確認(rèn)實(shí)際的對配中心，護(hù)套孔開口中心未必與實(shí)際對配中心重合，這點(diǎn)務(wù)必要注意。對配中心和護(hù)套開口中心如圖7所示。

6" 連接器對插到位聲響不明顯

連接器對配響聲是一種檢驗(yàn)連接器對配到位的探測方式，QC/T 1067.1—2017規(guī)定，連接器對插到位產(chǎn)生的聲音等級應(yīng)高于環(huán)境聲音，潮濕前7dB，潮濕后5dB[1]。而有些產(chǎn)品在連接器對配到位后，仍舊無法產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)要求的聲響，不利于操作人員對安裝效果的判斷，也屬于造成裝配困難的因素之一。出現(xiàn)這種失效模式的主要原因有連接器的選材韌性過高、連接器掛接位置竄動(dòng)方向間隙過小等。

7" 其它因素

影響連接器對配的因素還包括：連接器缺少防錯(cuò)結(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤裝配；對配過程缺少舒適的手持部位；端面密封的連接器密封壓縮量過大。對端面密封示意如圖8所示。

8" 結(jié)束語

綜上所述，影響連接器對配的因素主要來源為端子插拔力、連接器對配對插中心一致性以及密封件密封量的影響等。影響連接器對配的因素是一個(gè)復(fù)雜的交互影響，要從多方面進(jìn)行預(yù)防，所以在連接器設(shè)計(jì)和選型時(shí)，要充分評估材料選擇的合理性，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，并利用尺寸鏈計(jì)算，確保產(chǎn)品在極限狀態(tài)下滿足對配的要求，同時(shí)結(jié)合人機(jī)工程的要求，使產(chǎn)品不僅要能用，還應(yīng)該要好用。

參考文獻(xiàn)：

[1] QC/T 1067.1—2017，汽車電線束和電氣設(shè)備用連接器 第1部分：定義、試驗(yàn)方法和一般性能要求[S].

[2] 王文玲. 汽車連接器端子正向力分析[J]. 汽車零部件，2013（3）：101-102.

（編輯" 楊凱麟）