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(lái)，新能源汽車得到了快速發(fā)展，并且在市場(chǎng)上所占比例也在不斷增加，因此新能源汽車零件供應(yīng)商擁有巨大的機(jī)會(huì)，在新能源汽車的快速發(fā)展過(guò)程中,線束是其最主要的汽車配件之一[1]。在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的表現(xiàn)上，新能源汽車與傳統(tǒng)汽車的內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)別有些大，新能源汽車用電機(jī)代替發(fā)動(dòng)機(jī)，增加了動(dòng)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(lái)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(fù)責(zé)傳遞電信號(hào)，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(duì)于整個(gè)電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要，扮演著數(shù)據(jù)或電源信號(hào)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(hù)套、端子和電線等組成。螺栓連接是常見(jiàn)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(fēng)險(xiǎn)也就越高，具有一定的局限性。由于振動(dòng)等因素，線束中插接的端子在使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)自行松脫，使得端子與插頭脫落，從而影響線束的正常運(yùn)行，從而導(dǎo)致汽車出現(xiàn)故障[3]。

1 主要技術(shù)問(wèn)題及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 關(guān)鍵技術(shù)和問(wèn)題

1.1.1 咬合型防松頭技術(shù)

如何防止在長(zhǎng)期使用過(guò)程中插接的端子由于振動(dòng)等原因而自動(dòng)松脫。

1.1.2 避免端子旋出設(shè)計(jì)

如何對(duì)套筒進(jìn)行運(yùn)動(dòng)范圍的設(shè)置，避免在實(shí)際使用過(guò)程中端子旋出。

1.1.3 提升線束的使用順暢程度

如何設(shè)計(jì)線束保護(hù)裝置，使其既可以保護(hù)線束，又使得線束使用流暢。

1.1.4 設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制松緊

如何來(lái)調(diào)節(jié)插頭夾持的松緊度，并且增設(shè)一個(gè)機(jī)構(gòu)來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

1.2 設(shè)計(jì)方案

汽車電機(jī)線束包含護(hù)殼、端子和電線，在實(shí)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(dòng)松脫問(wèn)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(shè)計(jì)。該線束由多根電線組成，每個(gè)線束端點(diǎn)都連接有多個(gè)端子和防松頭，后者包括套筒和定位條。具體來(lái)說(shuō)，套筒可以與端子進(jìn)行螺紋連接，而定位條則在套筒外圍環(huán)繞。這一設(shè)計(jì)可以在整個(gè)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)時(shí)在外壁處設(shè)置了外螺紋，并在外螺紋的兩端設(shè)有限位凸圈。相應(yīng)的，套筒的內(nèi)壁處配備了與外螺紋相匹配的內(nèi)螺紋。這樣可以提供更可靠的連接，防止插頭松動(dòng)。端子主視圖如圖2 所示。

圖2 端子主視圖

設(shè)計(jì)定位條呈L 字形，防松頭的定位條在靠近套筒中軸線一側(cè)的自由端有一個(gè)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(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)主要是用來(lái)調(diào)整各個(gè)定位插頭的松緊程度。此外，每個(gè)定位條之外都配備有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。該調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由L 字形調(diào)節(jié)條和調(diào)節(jié)螺栓構(gòu)成，可以通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓穿過(guò)調(diào)節(jié)條的螺紋孔來(lái)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(guān)結(jié)構(gòu)（圖3）。

圖3 新能源汽車線束防松頭的剖視圖

2 技術(shù)性能指標(biāo)

2.1 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)選定

研究連接件部位和導(dǎo)線部位的評(píng)價(jià)指標(biāo)有：選取產(chǎn)品的連接件部位有無(wú)起皮、龜裂、變形現(xiàn)象、氣泡、皺紋、麻點(diǎn)；產(chǎn)品顏色有無(wú)變化；產(chǎn)品導(dǎo)線部位有無(wú)變形、導(dǎo)線絕緣層有無(wú)破損和融變、溜痕、龜裂現(xiàn)象；非金屬材料部位有無(wú)損傷和導(dǎo)線芯體有無(wú)腐蝕，測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選定

在一定的試驗(yàn)環(huán)境條件下，通過(guò)對(duì)連接件部位和導(dǎo)線部位進(jìn)行耐高溫、耐低溫、阻燃特性測(cè)量和耐溫度沖擊實(shí)驗(yàn)，評(píng)價(jià)本產(chǎn)品連接件部位和導(dǎo)線部位的綜合性能[4]。

2.2 技術(shù)指標(biāo)

產(chǎn)品連接部位無(wú)起皮、無(wú)龜裂、無(wú)變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無(wú)變化；產(chǎn)品導(dǎo)線部分無(wú)變形、導(dǎo)線絕緣層無(wú)破損、無(wú)龜裂現(xiàn)象；在耐高溫特性中產(chǎn)品連接件部位無(wú)汽泡、無(wú)皺紋、無(wú)起皮、無(wú)麻點(diǎn)、無(wú)變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無(wú)變化。產(chǎn)品導(dǎo)線部位無(wú)變形、導(dǎo)線絕緣層無(wú)融變、無(wú)溜痕；對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行耐溫度沖擊實(shí)驗(yàn)，在ISO 6722—4/50 個(gè)循環(huán)/高溫125 ℃，低溫-40 ℃條件下要保證產(chǎn)品連接件部位無(wú)起皮、無(wú)龜裂、無(wú)變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無(wú)變化。產(chǎn)品導(dǎo)線部位無(wú)變形、導(dǎo)線絕緣層無(wú)破損、無(wú)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(gè)循環(huán)中非金屬材料部位無(wú)損傷；導(dǎo)線芯體無(wú)腐蝕。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

耐低溫特性檢測(cè)采用GB/T 2423.1—2016 進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)結(jié)果為保護(hù)線束連接部分及導(dǎo)線部位均無(wú)起皮、龜裂、變色、變形等情況，并且低溫情況下導(dǎo)電能力無(wú)明顯改變。耐高溫特性檢測(cè)：采用GB/T 2423.2—2008 進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)結(jié)果為無(wú)汽泡、無(wú)皺紋、無(wú)起皮、無(wú)麻點(diǎn)、無(wú)變形現(xiàn)象；產(chǎn)品顏色無(wú)變化，并且在高溫情況下導(dǎo)線部分無(wú)變形、導(dǎo)線絕緣層無(wú)融變、無(wú)溜痕現(xiàn)象；阻燃特性檢測(cè):采用GB 8410-2006進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示導(dǎo)線各部位能夠承受HB等級(jí)（要求對(duì)于3～13 mm 厚的樣品，燃燒速度小于40 mm/min）；耐溫度沖擊試驗(yàn):采用ISO 6722—4 進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示連接件部位及導(dǎo)線部位均無(wú)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(dǎo)電能力無(wú)明顯變化；耐鹽霧特性檢測(cè):采用GB/T 2423.17—2008 進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果顯示導(dǎo)線非金屬部位無(wú)損傷，導(dǎo)線芯體無(wú)腐蝕，并且導(dǎo)線的導(dǎo)電能力無(wú)明顯影響。綜合以上檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，在低溫-40 ℃下進(jìn)行48 h 測(cè)試，高溫125 ℃下進(jìn)行100 h測(cè)試，高溫低溫沖擊50 個(gè)循環(huán)測(cè)試，中性鹽霧20 個(gè)循環(huán)測(cè)試下，保護(hù)線束各部分性能均為合格，導(dǎo)線部位沒(méi)有破損、龜裂現(xiàn)象，連接件連接牢固，沒(méi)有出現(xiàn)起皮、變形等問(wèn)題。

4 結(jié) 論

針對(duì)目前新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)線束的主要技術(shù)難題，以增加新能源汽車線束發(fā)動(dòng)機(jī)線束的防松等方面作為主要攻關(guān)基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)新型結(jié)構(gòu)的保護(hù)線束，實(shí)現(xiàn)在較低成本的基礎(chǔ)上提高新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)線束的各項(xiàng)性能指標(biāo)，實(shí)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(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)中提供有力保障。其創(chuàng)新點(diǎn)如下：

4.1 咬合型防松頭設(shè)計(jì)

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(lái)設(shè)置，該設(shè)計(jì)讓插頭的一端與套筒固定，另一端則夾緊端子插頭以實(shí)現(xiàn)連接，這樣可以避免端子和插頭分離，保證線束能夠長(zhǎng)時(shí)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(yùn)動(dòng)范圍，有效地避免了在實(shí)際使用中套筒旋出。

4.3 提升線束順暢程度

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

4.4 設(shè)置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制松緊

新能源汽車線束引入了調(diào)節(jié)條和調(diào)節(jié)螺栓，組成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。通過(guò)旋轉(zhuǎn)螺栓可以施加壓力到接頭上，可以通過(guò)這種設(shè)計(jì)來(lái)調(diào)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(shí)用型產(chǎn)品。在設(shè)計(jì)過(guò)程中充分運(yùn)用CAD、UG 和CREO 相關(guān)軟件，通過(guò)對(duì)端子結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的改進(jìn)，完善了端子的各項(xiàng)指標(biāo)。并根據(jù)國(guó)內(nèi)使用的環(huán)境因素，進(jìn)行了多項(xiàng)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，實(shí)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(jì)效益和社會(huì)效益，與市場(chǎng)上新能源汽車線束相比本產(chǎn)品價(jià)格合理、性能可靠，保證線束的正常使用而且比較適合我國(guó)的使用環(huán)境，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)十分明顯[5]。