接插件是如何锁止的,连接器锁止装置分类分析

2022年6月1日产品开发评论1,630阅读模式

线束接插件也叫做连接器,连接器间的装配可靠性直接决定电流和信号的传输效果,关于连接器是如何锁止的,本文线束工程师之家从连接器间锁止形式入手, 分类介绍几种连接器的锁止方式。

伴随着汽车行业的快速发展,人们对汽车的功能和舒适性要求不断提升,对汽车连接器的要求也更加严格。同时受制于汽车空间的限制以及连接器自身可装配性的要求,汽车连接器结构也随之向着多元化的方向发展。

汽车连接器是连接车身线束的纽带,连接器间的锁止,既要满足配合的可靠性,也要满足连接器的可装配性,标准要求连接器的结合力不得大于75N,由此连接器装配锁止结构也呈现多元化的发展方向。本文将从不同的视角分类介绍几种常见的连接器锁止结构,方便人们理解连接器的不同锁止装置,同时也可以作为连接器选型的参考。

目前市场上常见的汽车连接器锁止结构大致分为5类:挂鼻扣合式、齿轮啮合式、螺栓助力式、钢卡锁止式和螺纹锁止式。

1 挂鼻扣合式

挂鼻扣合式的锁止结构是常见的锁止结构,依靠的是护套自身挂鼻的弹性变形,最终实现连接器锁止和解锁。目前挂鼻扣合式按照挂鼻的结构形式大致分为两种:内嵌式挂鼻结构(图1) 和外拆式挂鼻结构(图2)。这两种结构比较简单,操作起来也很方便。但同时也存在以下不足。

1) 内嵌式挂鼻结构在没有专用解锁工具的前提下,往往是操作者通过徒手按压挂鼻的一端来解锁。如果连接器挂鼻两侧的空间过小(参见图1尺寸L,有时尺寸L过小,小于拇指的宽度),工人操作起来很不方便。

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图1 内嵌式挂鼻结构

2) 外拆式挂鼻结构如果解锁的过程中没有专用解锁工具,直接通过徒手解锁,操作极其困难,且容易造成操作事故。

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图2 外拆式挂鼻结构

除此之外,还有一种通过按压式解锁鼻的方式进行解锁的锁止装置。设计方案见图3。

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图3 按压式解锁鼻结构

较之内嵌式挂鼻和外拆式挂鼻两种结构,这种结构解决了内嵌式的解锁空间限制问题和外拆式需要用专用解锁工具的问题。但这种结构对于连接器外部防护有更加严格的要求,务必确保车身不得有其他部件碰撞、挤压解锁挂鼻装置,造成连接器的松脱。

2 齿轮啮合式

齿轮啮合式锁止装置是利用齿轮之间的啮合,配合杠杆的原理,实现解锁装置的助力。该装置由以下3部分组成:插头护套、锁止装置主体和插座护套,如图4所示。图5为齿轮啮合式锁止装置的啮合示意图。

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图4 齿轮啮合式锁止装置分解示意图

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图5 啮合过程示意图

该锁止装置有以下特点:该结构装置运用了齿轮啮合的原理,将连接器间的轴向运动转化为了绕旋转中心的转动,更加符合操作者的操作习惯。其次,结构运用了杠杆原理,有效降低了操作难度,提高了连接器的可装配性。但是,该锁止装置结构较为复杂,各部件的配合精度要求较高,对于模具精度要求也更高,开发费用和周期相对较长。另外,因啮合处要承受较大应力,所以对于产品材料强度也就有很高的要求,相应增加产品的成本。

3 螺栓助力式

该种啮合方式主要是通过螺栓与螺母在啮合过程中将螺栓的转动转化为轴向运动的特性,实现连接器锁止。参见图6,螺母固定在护套2中,螺栓装配在护套1之中,通过螺栓的转动,可以实现护套1和护套2间的相向运动,最终完成连接器的锁止。

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图6 螺栓助力锁止方式示意图

该锁止装置连接器之间的锁止力来自于螺栓和螺母的配合,由于螺栓可以承受较大的扭矩,也就可以转化为更多的轴向力。所以该锁止装置主要应用于超多线连接器的装配过程中。这种结构的不足之处是:结构中需要额外增加螺栓和螺母的装配,无形中增加了连接器的复杂性和开发成本。

4 钢卡锁止式

该种锁止结构区别于传统挂鼻扣合式之处为:本锁止挂台为单独的一个弹性钢卡,可以为连接器的配合提供更大的结合力。

该锁止结构在使用时,首先应将锁止钢卡率先与插座护套进行装配,利用钢卡自身的弹性实现其与护套的锁止(图7),然后再进行插头护套和插座护套的装配。通过钢卡上两处凸起部位与插头护套挂点的挂接,实现连接器的锁止(图8)。

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图7 钢卡安装示意图

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图8 钢卡锁止方式示意图

该种结构的解锁是通过对弹性钢卡施加正向力来完成,较之传统挂鼻扣合式结构,钢卡的抗变形能力更强,可以使用在相对复杂的环境中。另外,钢卡的强度要明显强于护套的弹性挂鼻,所以挂接的可靠性也相对更高。但这种结构需要单独开发并装配一个钢卡,增加了装配复杂性,同时开发成本和周期也相对有所增加。

5 螺纹锁止式

螺纹锁止式结构的工作原理是通过在一端护套上设计环形槽,另一端护套嵌套一个可以自由转动的连接环,并且在连接环内侧设计挂接凸起。使用时只需将插头护套和插座护套装配至初始安装位置,然后旋转连接环,通过连接环上凸起结构在环形槽中的移动,即可实现连接器的锁止,见图9。

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图9 螺纹锁止装置示意图

该锁止结构的特点是:通过将连接器装配时的轴向运动转化为侧向转动的形式,实现了装配助力的目的。该种结构主要应用在端面密封形式的连接器中。

总结

综上所述,挂鼻扣合式结构主要用于连接器线数较少,线束承载力值较小,周边环境比较理想的情况。齿轮啮合式结构主要应用于多线连接器的装配过程,可以在一定程度上减小连接器的结合力。螺栓助力式主要应用于超多线的连接器的锁止,通过将扭矩转化为轴向力的方式,实现连接器的锁止,钢卡锁止式可以用于连接器线数较少,线束承载力值较大,周边环境较为复杂的情况。螺纹锁止式主要应用在端面密封形式的连接器中。

连接器的锁止装置是为了实现连接器间的挂接可靠性,从而满足电流和信号传输。文中介绍的几种锁止结构都有自身的特点,建议大家根据实际工况需要进行选择。

注:本文来自《汽车电器》杂志2021年第8期,作者:苑静, 李建锋, 李汶桦, 李林峰, 于洪湘,河南天海电器有限公司。

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