汽车线束固定件设计选用原则

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线束固定件的目的是固定线束走向、防止线束与周边件的干涉、防止线束损伤以及防止线束来回串动产生噪声等,选择合理的固定件可以避免很多干涉问题。本文线束工程师之家根据自己的设计经验,从实际出发,对汽车线束固定件的选型原则及注意事项进行总结。

1 扎带卡扣的种类及特点

线束上用到的固定件主要有扎带、卡扣、管卡、管夹、护套卡扣、卡钉等,根据使用情况,可将固定件分为5种,详见表1。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/design-and-selection-principles-for-harness-clip/

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1.1 扎带类型

扎带可分为杉树型、箭头型、焊接螺柱型、卡钣金型、粘贴型等多种类型。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/design-and-selection-principles-for-harness-clip/

1) 杉树型扎带:因其扎带头类似于杉树而得名。杉树型相对于其他几种的优点是适配板厚范围大,缺点是拔出力小于箭头型,因其适配板厚范围大,固定头占用空间大。其中,杉树型扎带又分为:普通型、偏置型、抬高型以及带管卡型,如图1所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/design-and-selection-principles-for-harness-clip/

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2) 箭头型扎带:有着高拔出力,当听到“咔哒”一声,使用者即能感受到箭头已安全固定到位,箭头型扎带相对于其他几种的优点是固定牢靠,卡接头占用空间小,缺点是适配板厚范围小。箭头型扎带又分为:普通型、带管卡型、无保护型、半保护帽型、偏置型以及抬高型,如图2所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/design-and-selection-principles-for-harness-clip/

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3) 焊接螺柱型扎带:主要用于车身上无法开孔的部位,车身上焊接螺柱,扎带安装在螺柱上实现线束固定。常见焊接螺柱型扎带又分为:可横向调整扎带、不可横向调整扎带、低平可横向调整扎带、带保护帽扎带等,如图3所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/design-and-selection-principles-for-harness-clip/

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4) 卡钣金型扎带:用来捆扎和引导钣金边缘的线束,不需要钻孔,直接卡在钣金上。其优点是安装方便、无需开孔,缺点是易划伤钣金,不建议固定在车身钣金上。常见卡钣金型扎带的类型如图4所示。

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5) 粘贴型扎带(图5):撕开上面的塑料薄膜后,粘贴使用。其优点在于装配方便,无需对手件做任何工作。缺点是操作繁琐,固定不牢靠,且成本较高。

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1.2 卡扣类型

卡扣可分为杉树型、箭头型、焊接螺柱型、钣金型等多种类型。

杉树型卡扣分为偏置、一字和半一字3种,如图6所示。其相对于其他几种的优点是适配板厚范围大,缺点是拔出力小于箭头型,因其适配板厚范围大,固定头占用空间大。箭头型卡扣分为:一字、半一字、偏置一字、偏置半一字、“L”型走向以及组合卡扣,如图7所示。箭头型扎带相对于其他几种的优点是固定牢靠,卡接头占用空间小,缺点是适配板厚范围小。

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焊接螺柱型卡扣主要用于车身上无法开孔的部位。车身上焊接螺柱,卡扣通过安装在螺柱上来实现线束固定,主要分为一字卡和组合卡,如图8所示。

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钣金型卡扣是特别设计用来捆扎和引导钣金边缘的线束,不需要钻孔,直接卡在钣金上,主要分为一字卡和偏置一字卡两种,如图9所示。其优点在于安装方便,无需开孔,缺点是易划伤钣金,不建议固定在车身钣金上。

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1.3 管卡

管卡安装方便、简单,但其使用直径有限,且有些种类固定不牢靠。管卡分为钣金固定管卡、带固定管卡以及双管卡等,如图10所示。

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1.4 管夹

管夹一般安装在需要牢固固定的线束上,其优点是固定牢靠,具有导向支撑作用,缺点是成本高,且安装较其它卡扣复杂,拆卸困难。管夹分为P型管卡、(组合式) 带固定的双管卡两种,如图11所示。

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1.5 护套卡扣

护套卡扣是用来确保定位连接器到基板的零部件,其优点是装配简单,拆卸方便。护套卡扣分为箭头型、杉树型、组合型以及钣金卡等,如图12所示。

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2 基于车身开孔方式的选型

车身常见的开孔型式有通孔、非通孔/螺纹孔、螺柱、钣金边或其他锐边等,故卡扣选型时,除匹配开孔大小外,需适配钣金厚度,同时需考虑卡扣安装到位后,卡扣头部与周边环境件间隙。常见通孔钣金开孔形式如图13所示。

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非通孔主要是指应用于变速箱体等铸造件上的螺纹孔,需选用适配螺纹孔内径的卡扣。螺柱(图14) 包括车身上凸焊螺柱及固定件的双头螺柱,需选用匹配螺柱直径大小的卡扣。

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钣金边或其他锐边,无法开孔或焊接螺柱的位置,选用钣金卡扣固定,但不推荐使用,尤其湿区环境下,不建议固定在钣金件上,易造成漆面划伤,钣金腐蚀生锈,且钣金卡使用时需考虑安装定位。

3 基于整车环境的选型

1) 依据车身环境选择线束固定件。线束固定件选型要满足整车环境要求,车身不同区域温度、防水、降噪、颜色等要求各不相同,所选线束固定件要满足所处位置的环境要求。

2) 车身环境温度要求。车身环境不同区域温度分布各不相同。前机舱环境温度在-40~125℃之间,部分区域在125℃以上,例如高温区EGR、排气歧管、氧传感器区域。驾驶舱环境温度在-40~85℃之间。线束固定件要依据区域温度要求选择满足耐温要求的固定件。

3) 线束固定件常用材料耐温等级。不同材料的线束固定件耐温范围不同,在设计选型时要根据固定件使用温度范围合理选型。一般前机舱温度范围在-40~125℃之间,在设计选型时要特别注意。如果线束布线时能合理避开高温区,也可以选择耐温等级在-40~105℃之间的固定件,以便降低设计成本。

4) 车身环境防水、防尘、降噪等要求。为防止水、灰尘等进入室内,同时降低噪声,与驾驶室内相关湿区需要考虑密封和降噪。线束固定件作为所在区域需要密封的一部分,需要用到防水固定件,一般将前舱、底盘、四门、前后保区域定义为湿区。

4 基于标准及工厂生产的选型

1) 应符合主机厂的标准、规范和工程技术人员的要求。主机厂标准一般都规定了紧固件的技术要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输及贮存等。除此之外,主机厂的工程师可能也会对固定件的选取有某些特殊要求,在选用固定件时应注意这些要求。

2) 优先选用扎带(杉树型),尽量避免选用钣金卡、管卡。线束固定件中扎带安装方便、简单,其相对于绑胶带卡扣固定更可靠,线束不容易脱落,且价格相对便宜,在线束中使用最广泛。在满足设计要求的前提下,

要优先考虑选用扎带。针对车身钣金孔不同的板厚要求,杉树型扎带可以满足多种板厚的要求,有利于减少物料的种类,所以在设计选型时,优先考虑杉树型扎带。在设计需要偏置时,如果扎带不能满足要求,优先选用杉树型卡扣。尽量避免选用钣金卡,由于钣金卡固定时会破坏车身漆面,暴露区域有腐蚀的风险,对于外观性要求高的位置慎重选用,且其固定位置精度一般不易保证,如必须选用时,建议选用塑料类型的,不破坏车身漆面,或用于固定在非金属件上。尽量避免在管路上采用管卡固定线束,因为一般在其上采用管卡固定的效果会比较差,且固定状态一般很难保证,此种方式最好只用做进行管线隔离之用。

3) 增加共用性,减少新物料。线束固定件的设计选型应考虑共用性,在满足设计要求的情况下,尽可能选择较少的固定件物料种类。对于客户来说,较少的种类有利于车身钣金的开孔;对于我们来说,较少的种类利于生产制造,有利于进一步压缩采购、物流和生产制造的成本。同时在满足设计要求的前提下,尽量不开发新物料件,有利于进一步降本和控制产品品质的稳定性。

4) 从数据库内选型,并选择具有成本优势的固定件。尽量使用现有件,减少新采购件。在满足设计要求的前提下,有多个物料都满足要求时,选用具有价格优势的固定件,从设计源头降低线束成本,减少物料品种,提升线束总成可靠性。

5) 保证整车线束布局的美观整洁性。线束固定件的设计选型应满足线束整车布线环境要求以及整车技术要求,保证整车线束布置的美观性、整洁性。在前机舱内,要求线束固定件的颜色和周围电器件颜色保持一致,要求为黑色或深色,禁止使用白色。在驾驶室内,因有内饰件覆盖,颜色没有特殊要求,但建议以黑色为主。

5 结语

随着自动驾驶及智能网联技术的不断发展及5G技术应用,车内的电器功能越来越多,导致线束要连接的电器功能也越来越多,同时面对线束布置的空间会越来越小,环境越来越恶劣。通过了解汽车线束固定件的选型设计原则,可以帮助我们在线束布置设计过程中,快速地在不同的环境中选择合适的固定件,以确保整车线束的安全可靠。

作者:卫强

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