谈谈汽车线束常见的装配问题及设计要点

显示全部楼层 · 2023-10-30 02:29:34

01线束设计规范
1.1 线束设计流程
汽车线束设计原则应是以最短的电线距离、最少的电线根数、最合适的电线截面并选择合适的连接器及端子加以正确可靠的连接，从而提高工作的可靠性。完整的六级项目线束设计应包括：电器功能表设计、熔断器和继电器配置、原理图设计、三维线束及配电装置布置、线束二维图生成、线束及配电装置安装图生成、线束系统明细生成、线束装配验证、电气系统功能验证，图1为设计流程图。

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图1 线束设计流程
1.2 设计规范包含的子系统和零部件
设计规范包含的系统有：370电器原理图、374车身线束、362底盘线束；底盘线束包括车架线束1、车架线束2、发动机线束、变速器线束、翻转机构线束、起动机电源线、蓄电池线、搭铁线等；车身线束包括车身主线束、顶棚线束、左门线束、右门线束等。
1.3 设计要求
GB 7258-2012《机动车运行安全技术条件》条例8.6.2针对电器线束规定以下内容：电器导线应具有阻燃性，客车发动机舱内和其他热源附近的线束应采用耐温不低于125℃的阻燃电线，其他部位电线应采用耐温不低于105 ℃的阻燃电线，波纹管阻燃性能应达到GB/T 2408-2008表1中的V-0级要求，所有电器导线应捆扎成束、布置整齐、固定卡紧、接头牢固并在接头处装设绝缘套，在导线穿越孔洞时应装设阻燃耐磨绝缘套管，电器原件应连接可靠，乘员舱外部的接插件应具有防水要求。

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02整车线束分类
2.1 ETX整车线束分类
车身部分包括车身主线束总成、驾驶室顶棚线束总成和左/右门线束总成(带电动门窗)。其中，车身主线束总成连接的主要功能件包括仪表、继电器及保险、部分开关及前部灯具等；驾驶室顶棚线束总成连接的主要功能件包括收录机、行驶记录仪、示高灯、部分开关等；左/右门线束总成连接的主要功能件包括电机、后视镜加热等。
底盘部分包括前车架线束总成、后车架线束总成、发动机预装线束(非国Ⅳ车型)、翻转机构线束、变速器线束和电源线(蓄电池-至车架)。
底盘线束分类包括以下几个部分。
a)前车架线束总成：发动机ECU、发电机、起动机、电磁阀等。
b)发动机预装线束：发电机、起动机(有预装线束)等。
c)后车架线束总成：差速锁开关、第二油门、尾灯等。
d)翻转机构线束：翻转开关，蜂鸣器等。
e)变速器线束：空挡开关、倒挡开关、高低挡开关、取力器开关。
f)电源线：连接蓄电池到启动机。
2.2 选装部分
车辆还有部分选装总成，这包括制动线束总成、 ABS线束(驾驶室内)和盘桥线束总成。其中，制动线束总成包含电磁阀和轮速传感器；ABS线束包含ECU、ABS开关；盘桥线束总成则包括摩擦片开关。
03线束辅料及布置的技术要求
3.1线束辅料
3.1.1 导线的外保护
线束外包扎起到耐磨、阻燃、防腐蚀、防止干扰、降低噪声、美化外观的作用，包裹物的种类一般有胶带、波纹管、PVC软管、编织套管等，需根据线束所处不同环境选择不同的包裹物。一般情况下，按以下原则考虑。
a)在干区、固定良好、不受外界影响的地方，使用PVC胶带、布基胶带全缠或花缠或浸胶尼龙布包裹即可，这种结构具有柔性，便于布线，一般在仪表板的地方使用。PVC胶带应满足QB/T 2423-1998《聚氯乙稀(PVC)电气绝缘压敏粘带》要求。
b)在有可能与其他部件接触、摩擦、撞击时，采用波纹管保护。
c)在通过孔时，孔应该用橡胶护套保护，线束用波纹管或PVC软管。要在很狭窄的地方折弯，或者需跨过锐边时，还要使用护线板加以保护。如果是在排气管附近，还要采取隔热处理。不论用波纹管或PVC软管，在端头处，均应用PVC胶带封头。
d)对有特殊防水要求的电缆必须使用带密封胶的热缩管。
3.1.2 包扎用原材料的性能分析
a)波纹管在线束包扎中一般占比约60%，甚至更多。该产品主要特点是耐磨性较好，在高温区耐高温性、阻燃性、耐热性都很好。波纹管的耐温在-40 ℃～150 ℃间。它的材质一般分PP和PA2种。PA材质在阻燃、耐磨方面优于PP材质；但PP材质在抗弯曲疲劳性方面强于PA材质。波纹管又分为：开口波纹管、闭口波纹管、拉链式波纹管。
b)PVC管的功用和波纹管差不多。PVC管柔软性和抗弯曲变形性较好，而且PVC管一般为闭口，所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处，以便使导线圆滑过渡。PVC管的耐热温度不高，一般在80 ℃以下。
c)胶带在线束中起到捆扎、耐磨、绝缘、阻燃、降噪、作标记等作用，在包扎材料中一般占比30%左右。线束用胶带一般分PVC胶带、绒布胶带和布基胶带3种。PVC胶带耐磨性、阻燃性较好；耐温在80 ℃左右，降噪性不好，价格较便宜。绒布胶带和布基胶带材料为PET (聚酯纤维)。绒布胶带的包扎性和降噪性最好，耐温在105 ℃左右；布基胶带的耐磨性最好，耐温最高150 ℃左右。绒布胶带和布基胶带共有的缺点是阻燃性不好，价格昂贵。
d)编织套管在线束包扎中应用在高磨损环境中。主要特点是耐磨性较好，可适应电缆压缩时产生的膨胀和拉伸时的收缩，并可快速简便的对电缆进行包裹。编织套管柔软性和抗弯曲变形性很好，材质一般为PET，耐温在-40-150 ℃间。缺点是价格昂贵。
3.2 线束布置
线束布置是一个正向设计的过程，在设计早期就要严谨考虑实行并行工程，在整个车型开发过程中要充分考虑到线束布置空间的预留。这样可以提高线束布置的可靠性，避免产生问题，改进装配工艺，减少支架数量，降低材料成本，提高整车和系统的可靠性。
3.2.1 线束布置的基本要求
a)根据GB 7258-2012第8.6.2的要求：所有电器导线均应捆扎成束、布置整齐、固定卡紧、接头牢固，并在接头处装设绝缘套，在导线穿越孔洞时应装设阻燃耐磨绝缘套管或橡胶套。
b)各线束应按产品图样及技术文件的要求合理布置，连接正确，固定可靠，不得有线路松动、脱落和干涉现象，合理采用线束支架。
c)线束安装时，应远离热源，其中包括发动机排气管、空压机、发动机缸体高温部分等，距离不得小于120 mm，无法回避的地方，必须采用隔热保护措施，如图2所示，线束安装不得靠近风扇、传动轴等运动部件，距离不得小于80 mm。
3.2.2 线束实物安装捋顺操作规程
由于线束总成的柔性结构，不可能像刚性零部件一样，在图纸上完全确定其走向和固定节点。所以，线束的合理布置设计需经过3个阶段。
a)设计阶段：根据电器零部件固定位置，确定线束走向，完成线束总成设计；b)试装改进阶段：通过线束总成在样车试装，调整线束长度尺寸。
c)线束走向实物捋顺阶段：确定线束固定支架结构及固定位置、线束扎带的固定位置、车架上需要增加或移动的孔位等，使线束走向合理避让车架左、右纵梁内侧其他零部件。
04 现场常见线束布置问题解析及优化改进
4.1车架线束布置需远离热源
由图2所示可以看出线束设计走向必须远离热源。在布置空间紧张的重卡汽车中，可以设计隔热板或者给线束增加防热护套避免热源(如图3)。除了设计时避免热源，在装配时有热源的地方捆扎要合理紧凑。

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图2 远离热源举例

图3 隔热板设计
4.2线束与油管电源线
线束可以与制动管路同时捆扎，具有较大电流的(大于1A)的线束不与油箱或油管直接接触，应避免与油管捆扎在一起。设计时线束走车架第二排或者第一排孔捆扎，油管走最下面一排孔捆扎，油管过孔与线束过孔必须分开(见图4)。

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图4 线束装配中，油管与电源线需分开捆扎
4.3 线束固定
预留功能接头应设计带密封防护，其分支线束就近固定于干线上，不得堆积和散落(见图5)。

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图5 线束固定
线束在支架上的固定应防止支架棱边的磨损以及穿过孔洞时注意磨损，线束应该严格捆扎在支架里面不得与棱边干涉，在孔洞处增加防磨护套，线束拉带捆扎时不能捆扎太近，防止线束挤压变形，影响线束性能(见图6)。

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图6 线束固定，防止磨损挤压
4.4 电源线布置问题
电源线必须用管夹固定，同时电源线接头必须有绝缘防护罩。另外，电源线不得与金属油管、空调制冷用金属管、燃油管和燃油箱接触。
线束悬空部位，如有其他可依附物( 如气管等) 每200~250 mm与依附物固定一次，每400 mm与车架使用支架固定一次；如无依附物时每300 mm使用支架固定一次(见图7)。

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图7 电源线装配
05总结
汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路，汽车就成为一个没有血液的空壳，针对管线路在装配、检验过程中需控制的要素，如管线路走向不一致、管线乱、缺固定、管路相互干涉、交叉、漏气、外观等，目前技术文件所具有的装置图、原理图、照片图等仅表达了零部件之间的装配关系，在以后设计中图纸应该完全清楚的标示线束走向以及装配过程中应该注意的特性要求，设计图纸还需要进一步完善。