汽车线束的发展史(三)——电气系统促进了低压连接器的迅速崛起

原创 线束世界 2024-05-06 08:39



在20世纪50年代,随着无线电设备、气候控制系统、电动窗户、雨刷及增强照明等设施的融入,汽车电气系统经历了重大变革。


汽车车内设施不断发展


布基线束演化为一个独立的复杂子系统,即底盘线束。


底盘线束原理图


航空连接器体积庞大、成本高昂,不适宜作为消费品,业界遂发展出一系列成本效益更高的塑料制多针连接器,以尼龙为原材料。


尼龙


这些初期的连接器采用注塑工艺,形成一对矩形对接壳体,内置有通过接触锁定机制固定的铲型端子。


内置所具备的铲形端子


壳体间的锁定依靠摩擦力及简易卡扣结构实现,后者集成于壳体内的孔洞中。此外,在车辆的易受外界影响的区域内,常用橡胶保护套来防护连接点。


硅橡胶


尽管相较于航空连接器,这些早期汽车用多针连接器在耐用性及端子数目上存在局限,但已能满足当时的汽车应用需求。


塑料制多针连接器


在未来二十年的发展过程中,部分国家的电子技术逐步融入车辆电气系统。


电气系统


最初主要体现在特定功能部件上,例如电压调节器、电子燃料喷射系统执行器、雨刷控制器、照明及雨刷控制系统,以及日趋复杂的线束。


电压调节器


雨刷控制器


线束布局逐渐趋于高密度化,而信号处理与传感功能也日渐成为这一新兴领域的组成部分。


复杂的线束组装


随着汽车工业进入新时代,车辆底盘线束设计已融合信号传递与感测功能。


汽车线束


现代线束设计采用多样化的导线横截面积、胶套及连接器件类型,旨在满足特定应用场景的需求,并在成本效益与可靠性间实现均衡。


胶套的运用


20世纪中期,新型导线绝缘材料的引入标志着技术进步,其中包括基于PP、XLPE、FEP、ETFA、TPE-U、TPE-E、PA以及SiR。


PP


XLPE


FEP


TPE-U


PA


相较于传统的PVC,这些新材料在电气性能、耐高温、耐磨损及耐碳氢化合物等方面展现出显著优势,并有能力实现更薄的绝缘层。然而,鉴于成本考量,这些先进绝缘材料仅在必要场合被选用。


TEFZEL


尤其是TEFZEL导线,因其卓越性能,已在赛车运动及军事规范中得到广泛应用。


早期参加赛车运动的赛车


在20世纪70年代,由于在电气属性、化学稳定性及优异的抗冲击能力方面的优势,TEF电线制成的圆形电连接器件被广泛应用于赛车领域。


ETFE


这种电线以其细薄却强韧的绝缘特性,实现了更为紧凑但极具耐久性的线束设计,以适应极端的赛事环境。


TEF圆形接头


同时期,美国针对燃料效率实施了更为严格的法规,迫使汽车生产商提升发动机效率并降低排放量。当这一要求与欧洲制造商对于燃料喷射技术性能优势的研究相结合时,预示着未来十年内电子引擎管理系统将得到逐步采纳。


复杂的线束系统


这些变革极大地提高了电路的复杂程度,现代电气系统因而融入了众多传感器与控制机电元件。随之而来,多引脚电连接器的设计标准化,能够支持高达100个连接点,相似于航空用连接器件。


引脚连接器


它们采用了精密制造的黄铜或铜合金薄片,经冲压与折叠工艺形成圆柱状插针以及相配套的插孔。尽管这些连接器的外壳通常为矩形设计,复杂造型同样普遍,并配有多样化的集成定位键。


铜合金薄片


圆柱状插针以及相配套的插孔


笔式与插槽式连接器则趋向于结合接触锁定与多种插入锁定机制,例如楔形锁定,不仅保障了牢固的锁定效果和简化了线束组装过程,也有助于将张力均匀地分散至整个连接器主体。


多种形态的楔形锁定


通常,这些连接器主体由PA、PBT、ABS塑料或尼龙等材料制成。


PA


PBT


ABS


通过精密的注塑工艺实现,采用一种或多种锁定机构来固定两部分,包括从简易的夹扣到外部锁定夹,乃至适用于大型连接器的强力组装限定锁定机构。


外部锁定夹


为了增强防风雨性能,在连接器的对接面及导线终端还可使用硅胶或氟橡胶密封件和导线垫圈。


密封件和导线垫圈




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