基于新能源汽车线束螺旋咬合型防松头的设计

郭剑峰，方 宁

（浙江创格科技股份有限公司，浙江 诸暨 311816）

0 引 言

近年来，新能源汽车得到了快速发展，并且在市场上所占比例也在不断增加，因此新能源汽车零件供应商拥有巨大的机会，在新能源汽车的快速发展过程中,线束是其最主要的汽车配件之一[1]。在市场竞争力的表现上，新能源汽车与传统汽车的内部结构区别有些大，新能源汽车用电机代替发动机，增加了动力电池和其他一些零部件，所以新能源汽车上的线束也有所改变，随之也带来安全隐患，为保证高压线束的正常工作，端子连接的牢固性必不可少。线束在汽车中具有类似神经传输系统的作用，不仅负责传递电信号，还要确保电路连接的可靠性以及向电子电气部件提供规定的电流。因此，线束对于整个电气系统的稳定运行至关重要，扮演着数据或电源信号传递和交换的重要角色[2]。

一般而言，新能源汽车的线束主要由护套、端子和电线等组成。螺栓连接是常见的端子与插头的连接方式，但螺栓越多存在的人为失误的风险也就越高，具有一定的局限性。由于振动等因素，线束中插接的端子在使用过程中经常会自行松脱，使得端子与插头脱落，从而影响线束的正常运行，从而导致汽车出现故障[3]。

1 主要技术问题及结构设计

1.1 关键技术和问题

1.1.1 咬合型防松头技术

如何防止在长期使用过程中插接的端子由于振动等原因而自动松脱。

1.1.2 避免端子旋出设计

如何对套筒进行运动范围的设置，避免在实际使用过程中端子旋出。

1.1.3 提升线束的使用顺畅程度

如何设计线束保护装置，使其既可以保护线束，又使得线束使用流畅。

1.1.4 设置调节机构控制松紧

如何来调节插头夹持的松紧度，并且增设一个机构来进行调节。

1.2 设计方案

汽车电机线束包含护壳、端子和电线，在实际使用中，插接的端子经常容易松脱影响正常使用，为了解决端子自动松脱问题，新能源汽车线束推出了一种采用螺旋咬合型防松头的设计。该线束由多根电线组成，每个线束端点都连接有多个端子和防松头，后者包括套筒和定位条。具体来说，套筒可以与端子进行螺纹连接，而定位条则在套筒外围环绕。这一设计可以在整个线束中提供稳定的电力传输。防松头的定位条一端被固定在套筒上，而另一端则夹紧端子插头。这样的设计可以提供更好的连接稳定性。线束的主视图如图1 所示。

图1 线束主视图

新能源汽车线束端子设计时在外壁处设置了外螺纹，并在外螺纹的两端设有限位凸圈。相应的，套筒的内壁处配备了与外螺纹相匹配的内螺纹。这样可以提供更可靠的连接，防止插头松动。端子主视图如图2 所示。

图2 端子主视图

设计定位条呈L 字形，防松头的定位条在靠近套筒中轴线一侧的自由端有一个凸出部分，该凸出部分与定位条的主体之间有一斜面。

新能源汽车线束中，防松头的调节机构主要是用来调整各个定位插头的松紧程度。此外，每个定位条之外都配备有调节机构。该调节机构由L 字形调节条和调节螺栓构成，可以通过调节螺栓穿过调节条的螺纹孔来固定定位条。在螺旋咬合型防松头的主视图剖视图中，可以清晰地看到防松头的相关结构（图3）。

图3 新能源汽车线束防松头的剖视图

2 技术性能指标

2.1 检验标准选定

研究连接件部位和导线部位的评价指标有：选取产品的连接件部位有无起皮、龟裂、变形现象、气泡、皱纹、麻点；产品颜色有无变化；产品导线部位有无变形、导线绝缘层有无破损和融变、溜痕、龟裂现象；非金属材料部位有无损伤和导线芯体有无腐蚀，测量标准见表1。

表1 国家标准选定

在一定的试验环境条件下，通过对连接件部位和导线部位进行耐高温、耐低温、阻燃特性测量和耐温度冲击实验，评价本产品连接件部位和导线部位的综合性能[4]。

2.2 技术指标

产品连接部位无起皮、无龟裂、无变形现象；产品颜色无变化；产品导线部分无变形、导线绝缘层无破损、无龟裂现象；在耐高温特性中产品连接件部位无汽泡、无皱纹、无起皮、无麻点、无变形现象；产品颜色无变化。产品导线部位无变形、导线绝缘层无融变、无溜痕；对产品进行耐温度冲击实验，在ISO 6722—4/50 个循环/高温125 ℃，低温-40 ℃条件下要保证产品连接件部位无起皮、无龟裂、无变形现象；产品颜色无变化。产品导线部位无变形、导线绝缘层无破损、无龟裂现象；在耐盐雾性条件下的GB/T 2423.17—2008/中性盐雾/20 个循环中非金属材料部位无损伤；导线芯体无腐蚀。

3 试验验证

耐低温特性检测采用GB/T 2423.1—2016 进行检测，检验结果为保护线束连接部分及导线部位均无起皮、龟裂、变色、变形等情况，并且低温情况下导电能力无明显改变。耐高温特性检测：采用GB/T 2423.2—2008 进行检测，检验结果为无汽泡、无皱纹、无起皮、无麻点、无变形现象；产品颜色无变化，并且在高温情况下导线部分无变形、导线绝缘层无融变、无溜痕现象；阻燃特性检测:采用GB 8410-2006进行检测，检测结果显示导线各部位能够承受HB等级（要求对于3～13 mm 厚的样品，燃烧速度小于40 mm/min）；耐温度冲击试验:采用ISO 6722—4 进行检测，检测结果显示连接件部位及导线部位均无起皮、变形、龟裂、破损等现象，并且在环境极度变化的情况下导电能力无明显变化；耐盐雾特性检测:采用GB/T 2423.17—2008 进行检测，检测结果显示导线非金属部位无损伤，导线芯体无腐蚀，并且导线的导电能力无明显影响。综合以上检测数据可知，在低温-40 ℃下进行48 h 测试，高温125 ℃下进行100 h测试，高温低温冲击50 个循环测试，中性盐雾20 个循环测试下，保护线束各部分性能均为合格，导线部位没有破损、龟裂现象，连接件连接牢固，没有出现起皮、变形等问题。

4 结 论

针对目前新能源汽车发动机线束的主要技术难题，以增加新能源汽车线束发动机线束的防松等方面作为主要攻关基础，开发新型结构的保护线束，实现在较低成本的基础上提高新能源汽车发动机线束的各项性能指标，实现汽车线束的防松，使用更加顺畅，从而为新能源汽车在市场激烈竞争中提供有力保障。其创新点如下：

4.1 咬合型防松头设计

本文新能源汽车线束的防松头由套筒和定位条组成，定位条围绕着套筒来设置，该设计让插头的一端与套筒固定，另一端则夹紧端子插头以实现连接，这样可以避免端子和插头分离，保证线束能够长时间使用。

4.2 避免端子旋出

端子的外壁上，安装带有限位凸圈的外螺纹，从而限制套筒的运动范围，有效地避免了在实际使用中套筒旋出。

4.3 提升线束顺畅程度

可以通过在L 字形定位条的自由端设置梯形凸起，并在凸起靠近套筒中心轴侧设置垫片，使汽车线束与插头外部的凹槽相匹配。同时，这种设计也便于穿过插头外部的凸起区域，提高使用顺畅性。

4.4 设置调节机构控制松紧

新能源汽车线束引入了调节条和调节螺栓，组成调节机构。通过旋转螺栓可以施加压力到接头上，可以通过这种设计来调节插头的夹持松紧度。

经研究与试制，成功研发了一种具有螺旋咬合型防松头的新能源汽车线束实用型产品。在设计过程中充分运用CAD、UG 和CREO 相关软件，通过对端子结构进行一定的改进，完善了端子的各项指标。并根据国内使用的环境因素，进行了多项结构创新，实现了线束与端子的良好接合，有效避免端子和插头相分离，保证线束工作正常，发挥了较好的经济效益和社会效益，与市场上新能源汽车线束相比本产品价格合理、性能可靠，保证线束的正常使用而且比较适合我国的使用环境，市场竞争优势十分明显[5]。