淺談車輛拖車接駁口的設計

【摘 要】文章簡要介紹13孔拖車接駁口的作用及失效的場景，分別從布置位置、結構設計和維修便利性幾方面闡述接駁口的設計要求，并且針對未來的布置優(yōu)化提出一些見解。

【關鍵詞】13孔拖車接駁口；磕碰損傷；布置位置；維修便利性

中圖分類號：U463.6 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（ 2024 ）10-0058-02

A Brief Discussion on the Design of Vehicle Trailer Connector

TU Lihong，WEI Weihua，LIU Qin，YU Yibin

（Jiangling Motor Co.，Ltd.，Nanchang 330001，China）

【Abstract】This paper briefly introduces the functions and failure scenarios of the 13-hole trailer connector，and expounds the design requirements of the connector from the aspects of layout position，structural design and maintenance convenience，and puts forward some views for future layout optimization.

【Key words】13-hole trailer docking port；bump injury；layout position；maintenance convenience

作者簡介

涂麗紅（1979—），女，副高級工程師，主要從事線束原理設計相關工作。

伴隨越野文化在國內的興起，越野旅行的需求持續(xù)攀升，愈來愈多的人喜愛上了這種帶著房車去越野的休閑生活方式。怎樣將越野和拖掛房車這兩種存在顯著差異的類型進行融合，將成為未來設計的一大重要課題。

1 接駁口設計標準

當車輛攜帶掛車出行時，由于掛車的遮擋，致使車輛的尾燈點亮情況無yAjje1tCgY1UxzpeYHjgYA==法被后車觀察到，這不符合《中華人民共和國道路交通管理條例》。拖車接駁口所起的作用便是將尾燈信號、電源及接地傳遞到掛車上。受地域因素影響，拖車接駁口的形式在不同國家和地區(qū)并非完全相同。例如，美國存在7孔圓頭接口、4孔扁頭接口或兩者結合的形式，坦桑尼亞等非洲國家有7孔圓頭和13孔圓頭2種，歐洲地區(qū)使用的是13孔圓頭接口。目前，國內主要使用的是13孔拖車接駁口，這與歐洲的使用形式相同，是依照ISO 11446的標準執(zhí)行的。該標準僅針對接駁口的尺寸規(guī)格以及各個針腳的定義作出了規(guī)定，并未對布置位置及防水等方面提出要求。首先，通過對比歐洲等地區(qū)的應用場景，用戶似乎很少駕駛帶有拖車接駁口的車輛進入水深較大的水域進行激烈駕駛，用戶對防水的接受程度也相對較高。其次，現(xiàn)有越野車型的拖車接駁口并非專為越野車型設計，大多數(shù)是從重卡上轉變而來。ISO 11446標準所應對的也是重卡的掛車接口，這間接致使現(xiàn)有的13孔拖車接駁口只能滿足IPX4的防水要求（涉水工況應至少滿足IPX7的要求）。隨著越野需求的增多，現(xiàn)有的標準已逐漸難以滿足用戶需求。

2 拖車接駁口設計

圖1為拖車接駁口設計電路圖。新車設計時會依據(jù)整車屬性要求，將拖車接插件放置在符合要求的位置，然而在實際的越野過程中，拖車接駁口可能因超限使用而出現(xiàn)磕碰，這種損毀會極大地影響用戶體驗。所以，在實際的方案設計過程中，應當充分考量布置位置的合理性以及換件的便利性。

2.1 布置位置

在當前已經(jīng)量產(chǎn)的車型中，拖車接口大多布置在后拖掛方管的附近，比如福特Ranger、長城炮、F150等。通常而言，在設計時要求拖車接駁口的布置位置應當處于整車離去角的邊界之上，以此確保在車輛的使用過程中，不會在車輛爬坡時發(fā)生磕碰。如圖2所示。

但在實際應用過程中，車輛在進行越野時難免存在超設計極限使用的情況。以巖石山路越野的使用工況為例，當車輛在攀爬石塊自然堆積的路面時，由于石塊松動導致車輛橫移或者后輪通過石塊后車身下落過程中，車輛無法按照理論設計的方式接近外物，導致拖車接駁口與石塊等局部突出物發(fā)生磕碰而破損。為降低這種風險，拖車接駁口設計應盡可能在方管上方。這樣能有效利用拖掛方管對來自于車底及車前方向的外物沖擊進行遮擋。當拖車接駁口無法布置在上方時，也可以將拖車接駁口固定在拖車方管后方，但要在下方增加一個遮擋結構，來降低來自底部的磕碰，如圖3所示。

2.2 接駁口結構設計

以安徽的馬丁公路越野工況為例，在整個過程中車輛需要涉水通過河灘。當水深較大以至于沒過拖車接駁口時，前端蓋板會受到水流的沖擊?，F(xiàn)有結構（圖4）中，前端蓋板將接駁口前端遮蓋，通過蓋板旋轉軸上的彈簧預緊力以及蓋板上的防水圈來實現(xiàn)接插件的防水。但受限于當前結構，當前端蓋板下部受到水流沖擊時，由于力臂較大，這極易導致接插件蓋板松動從而漏水。這或許會使得拖車接駁口內部觸點進水發(fā)生氧化，致使拖車接駁口對接時出現(xiàn)接觸不良的情況，掛車取電及燈光系統(tǒng)功能失效無法使用。

從結構方面進行評估，要解決前端蓋板松動的問題，可以通過兩種方式來實現(xiàn)：方式1是增大前端蓋板的壓緊力；方式2是對前端蓋板增加二次壓緊結構。其中，方式1若要增加壓緊力，在不改變力臂的情況下就需要增強彈簧的彈性以提供充足的反作用力。然而，受限于水流沖擊前端蓋板這個力受到水流速度、方向以及車速等眾多因素的影響，需要收集的數(shù)據(jù)較多，并且對彈簧的要求也會很高，執(zhí)行起來難度較大。其次，彈簧彈力過大在一定程度上還會增加拖車接駁口供應商的組裝難度，但這種方式也具有結構簡單，整車用戶的使用習慣無需改變的優(yōu)點。對于方式2而言，則能夠解決方式1中的評估難度大的問題。通過在前端蓋板的另一側增加金屬壓板（圖5），直接將前端蓋板壓緊，以一種相對簡單直接的方式解決被沖開的問題。

通過上述的結構優(yōu)化，理論而言，原有的拖車接駁口的防水等級能夠獲得有效的提升。為了對設計的可行性加以驗證，針對新設計的結構開展了相關的DV&PV驗證，如表1所示。通過淋水試驗、浸水試驗、涉水試驗這3個方面對防水的設計目標達成情況進行了驗證。經(jīng)過測試，所有樣品均無水進入接駁口內部端子接觸區(qū)域，滿足IPX7的防水要求，這符合整車設計時非飛濺區(qū)域的防水等級要求。通過扭矩測試，裝入扭矩均小于3.5N·m的要求，符合設計標準。在耐鹽霧性能方面，新設計的結構的基本結構完全沿用了優(yōu)化前的狀態(tài)，可以視作原方案設計。新增加的鐵片壓板采用的是成熟的防腐方案，而且相應的零件測試標準高于接駁口總成，因此其鹽霧性能是能夠滿足要求的。

但這種方案存在用戶誤操作的風險，即用戶在解除掛車去越野時可能會忘記將蓋板壓回，導致二次壓緊失效的風險。這對OEM而言不是最佳設計方案，后續(xù)可以基于這個結構進行優(yōu)化，避免客戶誤操作導致的失效風險。

2.3 維修便利及成本

以前文所提到的使用工況為例，拖車接駁口在實際使用的過程中，存在諸多的受損場景。然而，以上所有的措施都是在對布置及結構進行優(yōu)化，并不能完全確保拖車接駁口不會受損。所以，用戶在實際使用的過程中依然存在因拖車接駁口受損而導致失效的情況。一般而言，非承載式車型的拖車接駁口是由底盤線束引出的，如果車輛在未帶掛車出行時，用戶將車輛開往維修地點進行維修。這時需要更換底盤線束，可能需要維修點將車輛的上下車體進行分離才能夠完成更換，所產(chǎn)生的維修工時和難度是極大的，一根帶有拖車接駁口的底盤線的價值也遠遠高于一根單獨的拖車接駁口跳線。倘若帶上掛車出行時，快速換件的需求會更為強烈。為解決用戶的這種困境，在設計拖車接駁口時，應當考慮將拖車接駁口從底盤線束上分離出來，作為一個單獨的跳線固定在車上，通過Inline對接的方式與底盤線束連接。為提高維修換件的便利性，拖車跳線與底盤線束對接的位置應當盡可能地靠近拖車接駁口，并且對接位置應當盡可能做到無需拆件就能夠斷開的位置。隨著車輛普及率的提高，路面上的車輛越來越多，路面交通事故也在逐漸增加，裝有拖車接駁口的車輛在路面行駛時也不可避免地存在被追尾的情況。從這個角度來看，也需要提升拖車接駁口的更換成本及便利性。

3 針對越野場景的拖掛房車接駁口設計

越野旅行這一場景要求車輛能同時具備拖掛屬性及越野應用屬性，然而這兩者之間存在相悖。在越野時，由于陷胎、托底等原因導致車輛一些零件容易損壞，這是特別常見的情況，因此如何解決這一困境是相關設計的難點。從布置分析結果看，拖車_{fu5yFf8RrJcTXNK7wnS1TiZCJ9/X8Y0XvNr/bVFbdlU=}接駁口的位置越高越能有效避免磕碰，但太高的位置對于拖掛房車是不友好的。為了更好地解決磕碰的問題，國外坦途等一些車型已經(jīng)將拖車接駁口的固定位置調整到后牌照附近，這樣就能達到接駁口的固定位置更加遠離離去角邊界的目的，此時拖車接駁口能夠完全避免因過度的越野導致的損壞。但這種設計也需要解決一些其他的問題，比如說造型設計時一般是不允許外觀面上有突出物等。另外放在牌照一側可能會使得接駁口侵入到后牌照燈的光錐影響照明，針對這些問題，設計團隊需要評估如何在盡可能不影響使用性能的情況下滿足造型的設計要求，并且避免因對牌照燈進行遮擋造成的違章情況。

4 結束語

拖車接駁口作為拖車為掛車提供電源及燈光信號的重要連接機構，在設計時就應當充分考量用戶的使用場景以及維修便利性?，F(xiàn)有車型在設計拖車接駁口時，更多的還是依照常規(guī)的屬性要求來進行，并未考慮到實際越野過程中可能存在的突出物等對接駁口造成的損傷。尤其是在越野旅行場景下，拖車接駁口的使用體驗對于越野旅行用戶而言極為重要。

總的而言，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及方盒子車型的大熱，越來越多的越野需求被用戶提出。這要求設計團隊在設計時更多地關注用戶的越野場景，并且讓設計屬性與使用場景更加適配，以提升整車的越野性能以及用戶的用車體驗。

（編輯 凌 波）