汽车线束布置设计及原则

2021年6月15日
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谈谈线束布置的设计方法和设计原则。

一、汽车线束布置设计

在线束布置设计中, 设计工程师要充分考虑各相关的边界条件, 必须对车身、动力总成、仪表板、底盘、内饰件充分系统地了解,并能对相关件的设计提出相应合理的要求。

设计工程师要考虑整车电器件的二维布置图、整车的外形图、整车的布置结构(如发动机横置、纵置、前置、后置, 左舵还是右舵等基本情况)。了解整车电器件的功能属性, 特殊要求(如与其它件间的位置要求、电器电子特性要求)。识别出高温区、震动区、强电磁干扰区(如点火线圈、刮水电动机等)。

整车各个电器件位置、车身等结构不同,其设计方式也有所不同,因此选择合理的布置方式就显得比较重要。在整车线束中,可以将线束分成几部分:前舱线束总成、发动机线束总成、仪表线束总成、地板线束总成、门线束总成、顶棚线束总成、后行李厢线束总成、蓄电池线束总成。但是线束的划分和整车的结构、装配工艺也有很大的关系,不必拘泥于以上的划分形式。如:日系车型线束划分比较细,而德系车型线束基本是一条线。

根据汽车线束布置的划分,有H、L、E、R 型等多种布置形式。常用布线方式有H型( 图1)、E型(图2)。在线束布置方案的设计阶段,至少要做出2 种以上的方案来进行分析评审,在方案形成后还要和整车总布置及车身部门讨论方案的可行性,确定车身是否能够做出线束需要的结构或形式来满足线束的要求。然后再对2种以上的方案进行可行性分析评审,并确定主选方案和备选方案。这个阶段十分重要,需要与各相关部门及工程师充分讨论,明确输入输出信息,把以后所有可能出现的重大问题解决完毕。

汽车线束布置设计及原则

图1 H型线束布置示意图

汽车线束布置设计及原则

图2 E型线束布置示意图

二、 汽车线束布置原则

1、 考虑安装方便性及装配工艺可行性

1) 线束的插接件应布置在手可以触及的位置,或简单拆卸一些车身件后,可以触及插接件。对于只能用一只手插拔的插接件,另一端插接件应固定在车身上。

2) 考虑线束和插接件过孔空间、过孔的密封、插接件固定,满足在实际情况下穿线和插接操作的方便性和高效性;如仪表、音响、空调面板等维修率比较高的电器件或者开关,其后端线束预留到可以容易插拔的长度。

3) 不在临近位置布置型号和颜色均相同的插接件, 做好各插件的区分,避免装配过程中出现误插,损坏线束和用电器。

2、考虑线束的固定和保护

1) 根据线束的走向、车身的具体形状,合理设置固定点,在没有支点的直线距离上两固定点间距一般不大于300 mm;在钝角拐点位置可布置一个固定点;在直角拐点需布置2个固定点;在线束中避免出现锐角拐点。

2) 按照线束的走向、尺寸,合理选择固定卡扣,并标明其位置,在固定卡扣的安装方向上,必须有足够的空间以方便卡扣的安装、拆卸。

3) 在和其它线束、电器件连接的插接件位置,在插接件前不大于120 mm的合适位置处增加固定点,以减少插接件内的端子承受震动。在主线束的分支处增加固定点,固定点距离支点不大于100mm。

4) 为了保持线束与周边的间隙,有些位置需要使用硬管或夹板,以保证线束不变形。为了保证线束的方向性,部分位置应使用带定位的卡扣。

5) 插接件较多时,要充分考虑其固定的位置,必要时应设计线束槽和线束支架,线束外漏与车身产生摩擦的部分用波纹管进行保护。

6) 不直接和车身锐边接触,要增加保护,避免车身锐边损坏线束外部绝缘层,振动或运动件连接的插件要有固定,避免振动在线束上的传递。

3、避免和周围零部件干涉

1) 线束布置应沿边、沿槽(车身上设计的走线槽),避免线束直接承受压力。与管路间隙均匀、与周围零部件间隙合理;如座椅,要考虑通过线束的空隙是否留够,是否与其它零部件产生摩擦。

2) 安装在振动或运动部件上时,应视实际情况,相关联的线束必须留有足够的长度。此预留长度根据部件振动幅度、运动件的最大运动行程确定。保证预留长度能够不使振动在线束上传递、不使线束承受拉力。

3) 与运动零部件之间的间隙应根据需求进行确定, 如:刮水电动机连杆的间隙、皮带、风扇、齿轮、凸轮等一般要求大于25 mm,换挡机构在布置的时候要充分考虑与线束是否存在干涉。

4、避免高温区、管路

1) 避免线束布置过于靠近高温区,如不能避开,则应增加隔热罩保护线束(至少在80mm以上),对于无隔热罩的线束,其间距至少在160 mm以上,如排气系统、EGR和增压系统及其相关的阀等高温部件。但线束距离排气消声器高温区域至少200 mm,距离排气歧管至少30mm。

2) 不与燃油管路、制动管路使用相同的固定点,不与燃油管路、制动管路交叉或接触。

3) 线束的布置还需考虑周边的其它管路,如水管、真空管等,也不要与这些管路存在接触干涉。

5、考虑线束布置的过孔

1) 设计初期就应考虑过孔的位置及结构形状,同时也要考虑该位置和其它件的相对位置关系。

2) 线束如从驾驶室内向室外通过钣金孔,外部线束必须低于过线孔,避免线束上的液体进入室内。

3) 四门线束和座舱线束连接时,车门上过线孔应低于车身侧围上过线孔。

4) 必须保证线束上橡胶件的可靠性。线束过孔胶套必须安装可靠,在正常使用情况下,胶套不能脱离安装位置。

6、考虑防电磁干扰

1) 避开零部件电磁干扰源,将一些信号线的位置布置到尽可能离干扰源、电喇叭、电机类用电器等较远的位置。

2) 传感器信号电源线应避开大电流零部件的电源线,其间隔应大于300mm,合理布置用电器,缩短信号线的长度。

3) 一些关键系统、重要系统的搭铁线单独布置在一个位置,避免受到其它搭铁线的干扰。

7、美观性

1) 线束布置要顺其自然,走向不牵强,机舱线束能放到横梁下方的,不放到上方;能放到内侧的,不放到外侧。

2) 线束走向应与依附件方向一致,在投影方向上, 按横平竖直的棋盘式排列,线束尽量避免斜方向布置。

3) 线束布置要颜色协调、大小均匀,机舱线束建议全部采用深色插接件,发动机上方的线束如果太乱, 建议开发整体线束护板。

8、其它原则

1) 插接件尽量避免垂直布置,以防尘防水。插件不要布置在雨水聚集区域或汽车外部,必须布置在上述区域时要采用防护措施。采用胶塞或胶套、在插件内添加凡士林等方法,避免插件内进水使端子表面氧化。

2) 考虑其安全性。在汽车碰撞时,线束不能受到挤压。线束挤压破裂,内部短路会瞬间引起火灾,对驾乘人员造成二次伤害。

3) 线束布置还应结合电气原理,根据电气原理的要求,合理设计线束走向和出线方向。

4) 线束布置还应结合其二级供应商,如插接件、固定件、橡胶件等厂家,通过双方的沟通,选择合适的设计方案。

三、结束语

线束布置涉及到车身及其附件、动力总成、底盘、电器等众多零件,在设计时,需要将这些元素综合考虑,在线束布置的前期将潜在的问题都规避掉,从而保证线束后期设计制造和装配的各种性能品质。

作者:刘振超

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