汽车新型搭铁端子的设计与应用

线束中国 2024-04-17 09:11

摘 要:随着汽车功能越来越多,汽车电路系统越来越复杂,在汽车上搭铁端子数目也越来越多,汽车搭铁端子是汽车线束中的重要零部件。文章研究了汽车新型搭铁端子的设计与应用,通过介绍新型搭铁端子的构造,阐述新型搭铁端子的应用场景,展示了一种全新的搭铁端子形式。采用此新型搭铁端子,能够实现汽车搭铁端子安装方便性、固定可靠性的提升。




前    言


随着汽车技术的发展,汽车信息化、智能化程度越来越高,整车线束内部需要更多的搭铁端子来满足整车电气功能的需要。目前,汽车搭铁通过使用普通片式搭铁端子外加锯齿片结构实现,具体为:锯齿片对搭铁部位的车身钣金实施刮漆后,通过搭铁端子与钣金连接,最终实现汽车电路搭铁(接地)。





1 传统搭铁端子形式及缺点


1.1 传统搭铁端子形式

传统结构:片式搭铁端子结构,通过外加锯齿片结构对钣金刮漆,实现搭铁,采用单独搭铁点设计,如图1 所示。


1.2 传统搭铁端子的缺点

(1)装配工艺繁琐,多个搭铁点,需多次装配,安装方便性欠佳,生产装配效率低;

(2)整车线束搭铁性能差,易发生接触不良,搭铁固定可靠性欠佳;搭铁端子需配合锯齿垫圈使用,完成搭铁前的刮漆操作;

(4)搭铁端子在螺栓打紧过程中,易发生搭铁端子跟转问题,往往需要端子和车身钣金设计防跟转限位特征。发生跟转后,端子与线束压接部位容易受损,引起电线挣脱,易引起电路故障。





2 新型搭铁端子设计


2.1 设计目标

为解决上述传统搭铁端子的缺陷,本文通过创新设计一种新型搭铁端子,解决汽车传统搭铁端子多点固定、操作繁琐问题;解决搭铁端子在螺栓打紧过程的跟转问题;同时实现搭铁端子自身刮漆功能;提升搭铁端子的固定可靠性。

2.2 设计思路

本文设计的新型搭铁端子,其搭铁端子自身应该能够实现多个搭铁点的共点设计,搭铁端子自身应该具有刮漆功能,搭铁端子安装后应具有极高的安全可靠性。进一步,通过新型搭铁端子的应用,能够在搭铁安全性、可靠性、使用方便性三个方面,实现了对传统搭铁端子的超越。

2.3 新型搭铁端子结构设计

2.3.1 搭铁端子组合体构成

搭铁端子组合体由四个搭铁端子片构成:由下至上依次为搭铁端子片1、搭铁端子片2、搭铁端子片3、搭铁端子片4。搭铁端子组合体采用层层压实的结构设计形式,具体设计如下:搭铁端子片1 带锯齿结构特征,搭铁端子片2、搭铁端子片3、搭铁端子片4 结构特征完全相同。本文将对搭铁端子片1 和搭铁端子片2详细说明,如图2、图3所示。



2.3.2 搭铁端子片结构特征

搭铁端子片1 特征:具有钩状部结构特征11 和钩状部结构特征12,具有突出部结13、突出部14、突出部15(见图4)。


其中突出部13 特征:突出部13 上具有凸台结构19,其中突出部19 与钩状部11 位置关系为对角设计,且两者所对应的圆弧长度彼此相等,其中突出部19 紧挨钩状部12 设计,且两者所对应的圆弧长度相等(见图4)。

其中突出部14 特征:突出部14 上具有凸台结构18,其中突出部14 紧挨钩状部11 设计,且两者所对应的圆弧长度相等(见图4)。

其中突出部15 特征:突出部15 上,具有限位孔16和凸台结构17。其中,凸台结构17 为弧形结构(有利于端子凸台旋转进入限位孔)。限位孔16 大小与凸台结构17大小相等(也可以孔略大于凸台设计),组合体中上端子的限位孔16与下端子的凸台17 对应,实现两个端子卡接(见图4)。

其中组合体上端子的突出部13 与下端子的钩状部12 对应,实现卡接,两端子卡接部位有两处,端子上的凸台结构19 有效增加卡接牢靠效果。其中,钩状部11、钩状部12 对端子实现上下卡接限位,限位孔16 对端子实现左右运动限位。同时,端子组合体中八个钩状部中相邻的两个之间也会形成左右运动限位,进一步防止上下端子之间相互大范围旋转运动(见图4);

搭铁端子2,搭铁端子3,搭铁端子4,同样具有以上特征,且完全相同。特别之处:搭铁端子1 底部巧妙设计有一圈锯齿结构特征9,可使端子安装过程中,实现对钣金表面自动刮漆(见图5)。


2.3.3 搭铁端子组合体的组装过程

(1)两个搭铁片的组装。上、下两个端子的安装过程:首先,上下端子中部两圆孔对齐;下一步实现上下端子面接触;然后,顺时针旋转,完成两端子片卡接(同理搭铁端子片3、搭铁端子片4 也是如此安装方式)。

(2)四个搭铁片的组装。完整端子组合体安装过程:四个端子彼此两两压实,构成四个端子的组合体(见图6)。


端子组合体整体设计要点:端子钩状部的上下高度差略大于两个端子自身厚度,此设计使钩状部最顶端能够略高于端子3 的平面,这样,当端子4安装后,实现端子3与端子4会存在微小的过盈配合,这样端子4实现三处固定,在上下作用力的作用下,顶部端子4固定会更加可靠。这样的设计特点巧妙之处还在于,当端子组合体安装于钣金平面时,螺栓打紧过程中,端子4 会压紧钩状部的过盈配合点,发生形变,利用弹性力,实现端子防松,实现固定更加可靠的目的。





3 新型搭铁端子的应用


新型搭铁端子应用的有益效果如下:

3.1 集成化高

线束制作设计时,根据设计原理,可将四个搭铁端子设计于同位置,实现整车线束搭铁点的集成设计。

3.2 方便性优

搭铁安装时,将搭铁端子通过螺栓、螺母结构,打紧固定,打紧过程中,锯齿结构有效将车身钣金表面油漆刮除,代替人工或另外使用锯齿垫圈进行刮漆处理(见图7)。


3.3 安全可靠性高

单个搭铁端子固定时,端子易随着螺栓的打紧而跟转,而此四层搭铁端子结构,环环相扣,层层压实,在打紧过程中,有效降低端子跟转现象。此组合端子采用“环环相扣式”结构,螺栓打紧时,螺栓首先作用于搭铁端子4,然后逐步传导,四个端子产生螺旋式传力运动,最终到下部搭铁端子位移要比单个端子打紧过程发生的旋转运动要小得多,有效降低端子跟转现象,减轻端子尾部线束受力,防止线束损坏。

3.4 性能优

每个端子上、下、左、右四个方向都实现了限位固定,四个端子压实后,构成一整体结构,这样形成的端子组合体固定可靠,接触电阻小,搭铁性能优。





4 结   论


本文设计的新型搭铁端子,利用层层压实,环环相扣式的结构设计形式,解决了传统搭铁端子存在的弊端,且在搭铁的安全性、可靠性、使用方便性三个方面,实现了对传统搭铁端子的超越,能够在各类汽车设计中广泛应用,且具有广阔的应用前景。


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来源:《汽车实用技术》,作者:孙丰超(安徽江淮汽车集团股份有限公司)


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