線束插接件及端子的選型和統(tǒng)一化

陳 琴，沈曉青，韋南勇，李 龍

（浙江省青年乘用車集團有限公司，浙江 金華 321016）

插接件及端子是汽車線束的重要功能件。現(xiàn)代汽車正在向高品質(zhì)、多功能方向發(fā)展，電器件在整車中的比重與日俱增，插接件及端子的選取的優(yōu)劣直接決定著整車的性能。選取恰當?shù)牟褰蛹岸俗硬粌H能保證車輛性能的穩(wěn)定，而且能節(jié)約生產(chǎn)成本。因此，插接件及端子的選型已成設(shè)計師們考慮的重點之一。

插接件及端子是一種連接電子線路的定位接頭，是由2部分構(gòu)成，即插件和接件，一般狀態(tài)下是可以完全分離的。插接件也可以叫做護套，端子又稱接觸件。插接件與端子的裝配件稱作連接器，連接器通過接觸狀態(tài) （插入與拔出）的改變，實現(xiàn)所連電路的轉(zhuǎn)換目的。

1 插接件規(guī)劃與選擇

1.1 插接件的規(guī)劃

1）工作環(huán)境分區(qū) 首先根據(jù)開發(fā)車型的實際情況，對整車電器工作環(huán)境進行分區(qū)規(guī)劃。整車線束布置規(guī)劃示意圖見圖1。

2）線束間對接的分支回路數(shù) 依據(jù)圖1，以及車型的配置表，估算出各條線束間對接的分支回路數(shù)目。方式見表1。

1.2 插接件的選擇

插接件種類繁多，應用廣泛，在選型的時候一定要根據(jù)相應的特性要求選擇正確的型號。在設(shè)計中，制約插接件選型的因素主要有如下幾方面。

1）外形尺寸 插接件的尺寸是非常重要的，在實際設(shè)計中產(chǎn)品連接都有一定的空間限制，尤其是單板上使用的插接件，不能與其他部件干涉。同時，還要根據(jù)導線的截面積和通過電流的大小合理選擇插接件的外形尺寸 （如直式、彎式，T型，圓形，方形等）。

2）結(jié)構(gòu)形式 插接件的結(jié)構(gòu)形式直接決定著插接件的安裝方式。要根據(jù)實際的使用空間、安裝部位，選擇合適的安裝方式 （安裝有前安裝和后安裝，安裝固定方式有鉚釘、螺釘、卡圈、連接器本身卡銷快速鎖定等）。如防水型插接件，優(yōu)點是防水、防塵，主要工作在濕區(qū)。密封形式一般可分為整體密封和單孔密封，后者較為常用；采用的密封材料主要有橡膠密封塞和注膠密封塞，前者較為常用。又如自身帶掛接機構(gòu)的插接件，優(yōu)點是使插接件的固定更為方便，避免了插接件無固定而在行車中產(chǎn)生噪聲，并且使連接更可靠，該種插接件可分為直接掛接和卡扣掛接2種。

表1 線束間對接的分支回路統(tǒng)計

卡扣掛接中的卡扣又分以下2種:①護套本身自帶的卡扣；②護套本身有掛接位置，可以外掛卡扣 （選用卡扣時，還要考慮卡扣所適合的鈑金厚度）。

其中需要注意的是，線束間對接的插接件可考慮預留2至3個空腳位，便于后期功能擴展。

3）屏蔽 隨著通信產(chǎn)品的發(fā)展，EMC越來越受到重視，這時選擇插接件時需要有金屬外殼，同時線纜需要有屏蔽層，屏蔽層要與連接器的金屬外殼相連接，達到屏蔽效果。當然，也可以采用注塑方法，將插頭部位用銅皮包裹，線纜的屏蔽層與銅皮焊接在一起。

4）防誤插 在設(shè)計中，盡量避免在同一對接區(qū)域使用同一種插接件，以達到防誤插的目的。防誤插有兩方面:一方面是插接件本身，插接件本身旋轉(zhuǎn)180°、錯位錯誤連接將導致信號連接錯誤，此時需要注意盡可能選擇防誤插插接件，或者通過調(diào)整插接件相對位置關(guān)系，使裝配惟一化；另一方面，出于減少物料種類考慮，若幾種信號都采用相同插接件，此時就可能出現(xiàn)將A插頭插到B插頭上去，如果出現(xiàn)這種情況，可能引起嚴重后果 （非簡單警告，帶有破壞性），這時就需要注意，必須將A、B接口選擇為不同類型的插接件 ［例如:插接件A選為外凸 （male）型，B選為凹 （female）型］。 若無法避免，則可通過不同顏色加以區(qū)分。

5）通用性 在插接件的選擇過程中，要盡可能選擇通用的物件，尤其同系列產(chǎn)品之間，要盡量選擇具有很強的通用性的插接件，以減少物料種類，降低成本，同時降低供貨風險。

6）使用環(huán)境 插接件使用在室外、室內(nèi)、高溫、高濕、鹽霧、霉菌、寒冷等環(huán)境時，對插接件都有特殊的要求，如在發(fā)動機艙、底盤等較惡劣的環(huán)境下對接的插接件，由于溫度、濕度偏大且存在著很多腐蝕性氣體和液體，因此一定要選擇防水型插接件，其空位需用防水堵塞密封。同時還應注意護套材質(zhì)的選擇，如阻燃等性能。要根據(jù)不同的需求選擇不同材質(zhì)的插接件 （各種材質(zhì)的具體性能差異見表2）。

可根據(jù)實際情況在塑料中添加阻燃或增強材料，以達到增強或阻燃的目的，如添加玻璃纖維增強等，如離發(fā)動機艙高溫部位的插接件應選用耐高溫的尼龍護套；另外，插接件工作環(huán)境對插接件的顏色選取也會有影響，如基于汽車外觀的整體協(xié)調(diào)性，在發(fā)動機艙中應優(yōu)先選用黑色或深色的護套。

7）鎖定功能 為了防止插接件在配合時出現(xiàn)脫落，以保障良好接觸，需要插接件具有鎖定功能。插接件的鎖緊形式有殼體鎖緊和卡鎖機構(gòu)鎖緊。如帶壓線蓋的插接件，它可保證插接件插入的端子尾部壓接的導線不在插接件根部時出現(xiàn)不必要的晃動，減少插接件震動對導線的剪切力，提高線束的品質(zhì)；又如車門線束與車身線束對接時，最好選用帶卡鎖機構(gòu)的插接件，保證在車門頻繁的開閉中，避免出現(xiàn)對接松脫現(xiàn)象。

表2 插接件護套材質(zhì)的性能差異

8）成本 成本也是選型過程中比較重要的因素，隨著市場競爭的日益激烈，插接件自身成本以及加工成本需要綜合考慮。為了節(jié)約成本，在實際的設(shè)計中對于安全等級需求較低的用電設(shè)備，盡量選擇滿足其性能要求的國產(chǎn)件，駕駛室內(nèi)除地板外使用的插接件可選擇非防水型。

9）供貨情況 插接件的供貨會受到多方面因素影響，通用的插接件就要比不通用的插接件供貨情況好，國內(nèi)生產(chǎn)的要比國外生產(chǎn)的供貨情況好等。常見的插接器廠家標識參見附表。

10）拔插的頻率 插接件的拔插都有一定的壽命，插拔次數(shù)達到極限之后，插接件的性能就會下降。有些信號接口需要經(jīng)常插拔時，在選擇插接件的時候就要多注意插接件的拔插次數(shù)。

11）可承載電流 不同規(guī)格的插接件可承載的電流參見表3（國產(chǎn)類型）及表4（日韓系列）。

表3 國產(chǎn)類型的插接件可承載的電流

表4 日韓系列的插接件可承載的電流

另外，若用電設(shè)備供應商提供的插接件不滿足性能要求，則設(shè)計師有權(quán)要求其重新選擇，或由線束端確定用電設(shè)備端插接件的型號。

2 端子種類與端子選取原則

端子是能與對應導電元件構(gòu)成電路的導電元件。端子包括插針和插孔兩種，起到電氣連接的作用，所用材料為銅及其合金等的良導體，其表面進行鍍銀、鍍金或鍍錫處理，以提高耐腐蝕性、抗氧化性和防生銹。

2.1 端子種類

端子按形狀可分為片形系列、圓柱形系列、電線接頭系列。

1)片形系列端子采用H65Y或H70Y材質(zhì)，料厚為0.3～0.5。部分元件示意圖見圖2。

2）圓柱形系列端子采用H65Y或Qsn6.5-0.1材質(zhì)，料厚為0.3～0.4。部分元件示意圖見圖3。

3）電線接頭系列端子又分為U形、叉形及孔式3種形式。

①U形端子采用H62Y2、H65Y、H68Y或Qsn6.5-0.1材質(zhì)，料厚0.4～0.6，部分元件示意圖見圖4a；②叉形端子又稱為Y型端子，Y型端子采用H62Y2材質(zhì)，料厚0.4～0.6，部分表面進行鍍鎳處理，導電性能良好，部分元件示意圖見圖4b；③孔式端子一般采用H65Y、H65Y2為基材，料厚0.5～1.0，部分元件示意圖見圖4c。

2.2 端子的選取原則

需根據(jù)不同的插接件和不同的需求選擇不同鍍層的端子。對于要求性能較高的設(shè)備，如安全氣囊、ABS、ECU等用的端子，應優(yōu)先選用鍍金件以保證安全可靠性，但出于成本考慮，在滿足性能要求的前提下可選擇局部鍍金處理。具體的選取原則為:①保證端子與所選的插接件的合理匹配。②針對所壓接電線的線徑選擇合適的端子。③對于單孔防水插接件，要選擇尾部能壓接防水栓的端子。④確保連接的可靠性。端子選取時要保證與電器件、對插件的良好接觸，使接觸電阻降為最低，提高可靠性。如:面接觸要優(yōu)于點接觸，針孔式要優(yōu)于片簧式。在設(shè)計時要優(yōu)先選用雙彈簧式壓緊結(jié)構(gòu) （接觸電阻非常?。┑牟褰蛹＂葑杩蛊ヅ?。有些信號有阻抗匹配要求，尤其是射頻信號，對阻抗匹配要求更為嚴格，阻抗不匹配時會引起信號反射，從而影響信號傳輸。所以在選取端子時，一定要選擇阻抗匹配的端子。

這里，歸納了日系端子可承載電流與適用線徑對應關(guān)系，防水型端子可承載電流與適用線徑統(tǒng)計見表5，非防水型端子可承載電流與適用線徑統(tǒng)計見表6。

表5 防水型端子可承載電流與適用線徑統(tǒng)計表

表6 非防水型端子可承載電流與適用線徑統(tǒng)計表

3 統(tǒng)一化選型

插接件選型統(tǒng)一化不僅僅是指在同一車型上的插接件盡量選擇同一種插接件，而是指在不同車型上插接件選型也要盡量選擇同一種插接件。如某汽車廠家有A、B、C等多款車型，前霧燈插接件就可選擇同一種插接件。

3.1 統(tǒng)一化選型的好處

現(xiàn)在插接件的選型主要由汽車生產(chǎn)廠家確定，不同的工作環(huán)境和功能需求需要選擇不同的插接件。在線束設(shè)計時，一輛車盡量在滿足要求的情況下選取同類的或同一個廠家的插接件，可以方便管理、降低生產(chǎn)和設(shè)計成本，而且也能增加插接件間的替代性。

3.2 插接件選型統(tǒng)一化要求

1）外形尺寸和結(jié)構(gòu)形式滿足要求 任何時候，插接件選擇的前提就是滿足空間尺寸要求，其次是結(jié)構(gòu)形式要滿足要求。

2）工作環(huán)境要求基本相同 在設(shè)計中應根據(jù)各電器大概的工作環(huán)境對電器進行分類 （參見圖1），然后對工作分區(qū)一樣的電器件選擇同一類的插接件。

3）承載電流要求大致相同 在車中部分電器件要求的信號輸入一致，功率又近似相等，這時就可看情況考慮選取同一種插接件。

4）插接件實際使用引腳數(shù)基本相同 在整車線束中，對線束進行規(guī)劃后很多地方導線的根數(shù)基本相同，工作環(huán)境又一致時就可選用同一型號插接件。

5）位置必須不同 在選取同一型號的插接件時，必須考慮它們的安裝位置是不同的，否則當選不同顏色的同種插接件，以防止誤插。

6）接觸及安裝可靠性要求相同 在選取插接件時，還必須要考慮電器件對插接件接觸及安裝可靠性要求是否相同，若相同則可考慮選用同種級別的插接件，若不同，就要區(qū)分對待。

3.3 舉例說明

在青年蓮花L5D設(shè)計中，如左右側(cè)四車門開關(guān)的插接件工作環(huán)境 （均為低溫濕區(qū)）與安裝空間基本相同，承載電流相等，線束根數(shù)也基本一樣，四門開關(guān)位置不同，接觸及安裝可靠性要求相同，故可選用同一型號的插接件。再如安全氣囊插接件和室內(nèi)燈插接件工作環(huán)境一樣、承載電流相等，安裝位置基本相同，所需要的針腳數(shù)也基本相同，但安全氣囊對插接件的接觸及安裝可靠性要求比室內(nèi)燈對插接件要求的等級要高，就不能選為相同的插接件。

4 結(jié)束語

隨著汽車電子化程度的不斷提高，汽車線束中插接件的應用會越來越多。插接件及端子的選型工作也日顯重要，而選型的統(tǒng)一化在節(jié)約設(shè)計和生產(chǎn)成本方面就顯得尤為重要。在選擇連接器及端子的過程中，各種因素之間不是獨立的，經(jīng)常會相互作用，選擇的好壞在不同階段將不同程度影響產(chǎn)品的性能和生產(chǎn)成本，因此我們在選型過程中要綜合考慮，在選取最合適的插接件與端子的同時，盡可能選取同種或同類插接件，以達到產(chǎn)品最優(yōu)而成本最低的目的。

［1］陳天殷.汽車電器電磁兼容性及電磁干擾的抑制［J］.汽車電器，2007 （1）:57-59.

［2］QCT 417.1—2001，車用電線束插接器 第1部分定義試驗方法和一般性能要求［S］.

［3］GBT 5053.1—2006，道路車輛牽引車與掛車之間電連接器7芯24V標準型 （24N）［S］.

附表 常見的十大插接件廠家標識