基于新能源汽車線束螺旋咬合型防松頭的設計

郭劍峰，方 寧

（浙江創(chuàng)格科技股份有限公司，浙江 諸暨 311816）

0 引 言

近年來，新能源汽車得到了快速發(fā)展，并且在市場上所占比例也在不斷增加，因此新能源汽車零件供應商擁有巨大的機會，在新能源汽車的快速發(fā)展過程中,線束是其最主要的汽車配件之一[1]。在市場競爭力的表現(xiàn)上，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的內部結構區(qū)別有些大，新能源汽車用電機代替發(fā)動機，增加了動力電池和其他一些零部件，所以新能源汽車上的線束也有所改變，隨之也帶來安全隱患，為保證高壓線束的正常工作，端子連接的牢固性必不可少。線束在汽車中具有類似神經(jīng)傳輸系統(tǒng)的作用，不僅負責傳遞電信號，還要確保電路連接的可靠性以及向電子電氣部件提供規(guī)定的電流。因此，線束對于整個電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運行至關重要，扮演著數(shù)據(jù)或電源信號傳遞和交換的重要角色[2]。

一般而言，新能源汽車的線束主要由護套、端子和電線等組成。螺栓連接是常見的端子與插頭的連接方式，但螺栓越多存在的人為失誤的風險也就越高，具有一定的局限性。由于振動等因素，線束中插接的端子在使用過程中經(jīng)常會自行松脫，使得端子與插頭脫落，從而影響線束的正常運行，從而導致汽車出現(xiàn)故障[3]。

1 主要技術問題及結構設計

1.1 關鍵技術和問題

1.1.1 咬合型防松頭技術

如何防止在長期使用過程中插接的端子由于振動等原因而自動松脫。

1.1.2 避免端子旋出設計

如何對套筒進行運動范圍的設置，避免在實際使用過程中端子旋出。

1.1.3 提升線束的使用順暢程度

如何設計線束保護裝置，使其既可以保護線束，又使得線束使用流暢。

1.1.4 設置調節(jié)機構控制松緊

如何來調節(jié)插頭夾持的松緊度，并且增設一個機構來進行調節(jié)。

1.2 設計方案

汽車電機線束包含護殼、端子和電線，在實際使用中，插接的端子經(jīng)常容易松脫影響正常使用，為了解決端子自動松脫問題，新能源汽車線束推出了一種采用螺旋咬合型防松頭的設計。該線束由多根電線組成，每個線束端點都連接有多個端子和防松頭，后者包括套筒和定位條。具體來說，套筒可以與端子進行螺紋連接，而定位條則在套筒外圍環(huán)繞。這一設計可以在整個線束中提供穩(wěn)定的電力傳輸。防松頭的定位條一端被固定在套筒上，而另一端則夾緊端子插頭。這樣的設計可以提供更好的連接穩(wěn)定性。線束的主視圖如圖1 所示。

圖1 線束主視圖

新能源汽車線束端子設計時在外壁處設置了外螺紋，并在外螺紋的兩端設有限位凸圈。相應的，套筒的內壁處配備了與外螺紋相匹配的內螺紋。這樣可以提供更可靠的連接，防止插頭松動。端子主視圖如圖2 所示。

圖2 端子主視圖

設計定位條呈L 字形，防松頭的定位條在靠近套筒中軸線一側的自由端有一個凸出部分，該凸出部分與定位條的主體之間有一斜面。

新能源汽車線束中，防松頭的調節(jié)機構主要是用來調整各個定位插頭的松緊程度。此外，每個定位條之外都配備有調節(jié)機構。該調節(jié)機構由L 字形調節(jié)條和調節(jié)螺栓構成，可以通過調節(jié)螺栓穿過調節(jié)條的螺紋孔來固定定位條。在螺旋咬合型防松頭的主視圖剖視圖中，可以清晰地看到防松頭的相關結構（圖3）。

圖3 新能源汽車線束防松頭的剖視圖

2 技術性能指標

2.1 檢驗標準選定

研究連接件部位和導線部位的評價指標有：選取產(chǎn)品的連接件部位有無起皮、龜裂、變形現(xiàn)象、氣泡、皺紋、麻點；產(chǎn)品顏色有無變化；產(chǎn)品導線部位有無變形、導線絕緣層有無破損和融變、溜痕、龜裂現(xiàn)象；非金屬材料部位有無損傷和導線芯體有無腐蝕，測量標準見表1。

表1 國家標準選定

在一定的試驗環(huán)境條件下，通過對連接件部位和導線部位進行耐高溫、耐低溫、阻燃特性測量和耐溫度沖擊實驗，評價本產(chǎn)品連接件部位和導線部位的綜合性能[4]。

2.2 技術指標

產(chǎn)品連接部位無起皮、無龜裂、無變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無變化；產(chǎn)品導線部分無變形、導線絕緣層無破損、無龜裂現(xiàn)象；在耐高溫特性中產(chǎn)品連接件部位無汽泡、無皺紋、無起皮、無麻點、無變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無變化。產(chǎn)品導線部位無變形、導線絕緣層無融變、無溜痕；對產(chǎn)品進行耐溫度沖擊實驗，在ISO 6722—4/50 個循環(huán)/高溫125 ℃，低溫-40 ℃條件下要保證產(chǎn)品連接件部位無起皮、無龜裂、無變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無變化。產(chǎn)品導線部位無變形、導線絕緣層無破損、無龜裂現(xiàn)象；在耐鹽霧性條件下的GB/T 2423.17—2008/中性鹽霧/20 個循環(huán)中非金屬材料部位無損傷；導線芯體無腐蝕。

3 試驗驗證

耐低溫特性檢測采用GB/T 2423.1—2016 進行檢測，檢驗結果為保護線束連接部分及導線部位均無起皮、龜裂、變色、變形等情況，并且低溫情況下導電能力無明顯改變。耐高溫特性檢測：采用GB/T 2423.2—2008 進行檢測，檢驗結果為無汽泡、無皺紋、無起皮、無麻點、無變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無變化，并且在高溫情況下導線部分無變形、導線絕緣層無融變、無溜痕現(xiàn)象；阻燃特性檢測:采用GB 8410-2006進行檢測，檢測結果顯示導線各部位能夠承受HB等級（要求對于3～13 mm 厚的樣品，燃燒速度小于40 mm/min）；耐溫度沖擊試驗:采用ISO 6722—4 進行檢測，檢測結果顯示連接件部位及導線部位均無起皮、變形、龜裂、破損等現(xiàn)象，并且在環(huán)境極度變化的情況下導電能力無明顯變化；耐鹽霧特性檢測:采用GB/T 2423.17—2008 進行檢測，檢測結果顯示導線非金屬部位無損傷，導線芯體無腐蝕，并且導線的導電能力無明顯影響。綜合以上檢測數(shù)據(jù)可知，在低溫-40 ℃下進行48 h 測試，高溫125 ℃下進行100 h測試，高溫低溫沖擊50 個循環(huán)測試，中性鹽霧20 個循環(huán)測試下，保護線束各部分性能均為合格，導線部位沒有破損、龜裂現(xiàn)象，連接件連接牢固，沒有出現(xiàn)起皮、變形等問題。

4 結 論

針對目前新能源汽車發(fā)動機線束的主要技術難題，以增加新能源汽車線束發(fā)動機線束的防松等方面作為主要攻關基礎，開發(fā)新型結構的保護線束，實現(xiàn)在較低成本的基礎上提高新能源汽車發(fā)動機線束的各項性能指標，實現(xiàn)汽車線束的防松，使用更加順暢，從而為新能源汽車在市場激烈競爭中提供有力保障。其創(chuàng)新點如下：

4.1 咬合型防松頭設計

本文新能源汽車線束的防松頭由套筒和定位條組成，定位條圍繞著套筒來設置，該設計讓插頭的一端與套筒固定，另一端則夾緊端子插頭以實現(xiàn)連接，這樣可以避免端子和插頭分離，保證線束能夠長時間使用。

4.2 避免端子旋出

端子的外壁上，安裝帶有限位凸圈的外螺紋，從而限制套筒的運動范圍，有效地避免了在實際使用中套筒旋出。

4.3 提升線束順暢程度

可以通過在L 字形定位條的自由端設置梯形凸起，并在凸起靠近套筒中心軸側設置墊片，使汽車線束與插頭外部的凹槽相匹配。同時，這種設計也便于穿過插頭外部的凸起區(qū)域，提高使用順暢性。

4.4 設置調節(jié)機構控制松緊

新能源汽車線束引入了調節(jié)條和調節(jié)螺栓，組成調節(jié)機構。通過旋轉螺栓可以施加壓力到接頭上，可以通過這種設計來調節(jié)插頭的夾持松緊度。

經(jīng)研究與試制，成功研發(fā)了一種具有螺旋咬合型防松頭的新能源汽車線束實用型產(chǎn)品。在設計過程中充分運用CAD、UG 和CREO 相關軟件，通過對端子結構進行一定的改進，完善了端子的各項指標。并根據(jù)國內使用的環(huán)境因素，進行了多項結構創(chuàng)新，實現(xiàn)了線束與端子的良好接合，有效避免端子和插頭相分離，保證線束工作正常，發(fā)揮了較好的經(jīng)濟效益和社會效益，與市場上新能源汽車線束相比本產(chǎn)品價格合理、性能可靠，保證線束的正常使用而且比較適合我國的使用環(huán)境，市場競爭優(yōu)勢十分明顯[5]。