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上，新能源汽車與傳統汽車的內部結構區別有些大，新能源汽車用電機代替發動機，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傳輸系統的作用，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定的電流。因此，線束對于整個電氣系統的穩定運行至關重要，扮演著數據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 設置調節機構控制松緊

如何來調節插頭夾持的松緊度，并且增設一個機構來進行調節。

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繞。這一設計可以在整個線束中提供穩定的電力傳輸。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機構。該調節機構由L 字形調節條和調節螺栓構成，可以通過調節螺栓穿過調節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：選取產品的連接件部位有無起皮、龜裂、變形現象、氣泡、皺紋、麻點；產品顏色有無變化；產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，評價本產品連接件部位和導線部位的綜合性能[4]。

2.2 技術指標

產品連接部位無起皮、無龜裂、無變形現象；產品顏色無變化；產品導線部分無變形、導線絕緣層無破損、無龜裂現象；在耐高溫特性中產品連接件部位無汽泡、無皺紋、無起皮、無麻點、無變形現象；產品顏色無變化。產品導線部位無變形、導線絕緣層無融變、無溜痕；對產品進行耐溫度沖擊實驗，在ISO 6722—4/50 個循環/高溫125 ℃，低溫-40 ℃條件下要保證產品連接件部位無起皮、無龜裂、無變形現象；產品顏色無變化。產品導線部位無變形、導線絕緣層無破損、無龜裂現象；在耐鹽霧性條件下的GB/T 2423.17—2008/中性鹽霧/20 個循環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、無變形現象；產品顏色無變化，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、破損等現象，并且在環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。綜合以上檢測數據可知，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 個循環測試，中性鹽霧20 個循環測試下，保護線束各部分性能均為合格，導線部位沒有破損、龜裂現象，連接件連接牢固，沒有出現起皮、變形等問題。

4 結 論

針對目前新能源汽車發動機線束的主要技術難題，以增加新能源汽車線束發動機線束的防松等方面作為主要攻關基礎，開發新型結構的保護線束，實現在較低成本的基礎上提高新能源汽車發動機線束的各項性能指標，實現汽車線束的防松，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域，提高使用順暢性。

4.4 設置調節機構控制松緊

新能源汽車線束引入了調節條和調節螺栓，組成調節機構。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插頭的夾持松緊度。

經研究與試制，成功研發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。并根據國內使用的環境因素，進行了多項結構創新，實現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，發揮了較好的經濟效益和社會效益，與市場上新能源汽車線束相比本產品價格合理、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境，市場競爭優勢十分明顯[5]。