汽车研发:乘用车线束布置设计规范!

漫谈君 汽车大漫谈 2020-04-03

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我们的神经遍布全身,所以老司机看到下面这样漂亮、性感、优雅的小姐姐异常激动,如果被发现了,还会脸红,不好意思,就和神经有关系,而汽车上,线束就相当于汽车的神经,管控着车身带电的零部件。


今天

漫谈君就带你一起来看看

乘用车线束布置设计规范


漫谈君说 

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线束是电器的神经系统,对整车电器电子功能的实现起着至关重要的作用。在线束布置的总体设计中要充分考虑各相关的边界条件,对车身、动力总成、仪表台、底盘、内饰件必须充分、系统的了解,充分考虑各相关件对线束布置可能产生的影响,并对相关件的设计提出相应合理的要求。同时,我们要充分考虑整车的温度分布和震动,避免线束通过高温区,避免线束剧烈震动。




分类及走向


我们通常可以将汽车整车线束分成:前舱线束总成、发动机线束总成、变速箱线束总成、仪表线束总成、室内线束总成、门线束总成(四门不同)、顶棚线束总成、后行李箱线束总成、电瓶正负极线束总成、安全气囊线束总成等几个部分。



但是线束的划分和整车的结构和装配工艺有很大的关系,不必拘泥于以上的划分形式。力求达到结构简单、拆装方便、布局美观。同时,线束设计时,尽量采用模块化,减少回路。此外,根据具体车型可以采用转接线等形式的局部线束的设计。

在线束的布置中,通常有H,L,E,R型等多种布置形式,这些布置形式指的是在线束的布置走向中,类似于这些字母的形状或者变形形状,多数情况下是这几个字母的变形。这些总体的布置方式各有各的适用之处,根据实际情况灵活选用即可。如下左图为H型和E型结合,右图为E型和L型结合。





输入输出文件


线束的总体布置应在整车的P2阶段介入,需要收集整车电器件的配置表、2D布置图,动力总成和整车的布置结构,通过对其功能属性和装配需求进行分析最终输出线束的总体布置方案,具体过程如下所示。



完成后将这些初步的结论运用到线束的总体布置中。在对以上所有的资料进行充分的分析以后,进行线束的总体布置。要求线束结构简单、拆装方便。把主要的电器电子元件初步连接起来,并确定大概的线束划分方法。



在此过程中,要充分考虑线束的走向,过孔,固定,及温度震动等,把所有可能出现的情况尽可能的在设计初期考虑周全,避免以后出现颠覆性错误。此阶段十分重要,需要和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。



布置设计


线束布置由于所处条件差异,需区别对待,比如对于前机舱线束由于要考虑其周边所处环境,而且环境也最为恶劣,所以要对线束做保护处理,其它线束的布置也类似,要充分考虑其所处的环境。


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前机舱线束 

前舱线束的布置在整车线束的布置中占有重要的地位,他反映整车线束的布置水平。前舱线束所处的环境最为恶劣,要考虑防水、隔热、震动等等因素,需要对线束做好充分的保护。

同时,前舱线束最易被用户看到,需要具备良好的隐蔽性和外表的美观性。



1)前舱基本的电器件

前舱主要的电器件有动力总成及其附件部分,ABS系统、灯具、雨刮洗涤系统、电源系统、中央电器盒(也可以置于室内)及其他一些电器件。

2)前舱线束的基本走向

最常见的为n型布局方案。此方案为前舱线束从左侧进入前舱,然后沿左纵梁及防火墙分布,如图中红线所示。在中配置的发动机前排气,线束沿防火墙和两侧布置,离排气管较远。同时,线束基本采用普通扎带固定。



如上右图中红线所示,线束从右侧进入前舱,同样沿防火墙布置。但是在发动机为后排气,防火墙区域温度较高,所以部分线束采取特殊的保护措施。线束的固定也都采用扎带和P型卡固定。

3)注意事项

在前舱线束的布置中,由于前舱环境较为恶劣,零部件众多,空间相对狭小,所以在布置前舱线束的时候,要充分考虑前舱线束的走向、保护及固定。应注意的问题有:

  • 前舱热场的分布;

  • 过钣金的保护;

  • 线束的固定定位;

  • 线束和运动机构的干涉;

  • 接插件的固定;

  • 线束的包扎方式;

  • 周围零部件安装时是否与线束干涉等。


21

仪表线束的布置

仪表台集中全车大部分的操作开关和显示装置,聚集了多个控制单元,同时,线束对接的部分也往往设计在仪表台的两侧,所以,仪表台线束是整车最为复杂的线束之一。在线束设计应给与充分的重视和考虑。

1)仪表台的基本电器件

仪表台的基本电器件包括以下几个内容:



2)仪表线束的基本走向

下图为的仪表线束布置,沿仪表台横梁布置,各分支点固定在仪表台横梁及相关的支架上。另外,仪表线束插件众多,是整车线束中插件最为集中的部分,所以在布置线束的时候要做好各插件的区分,避免相同插件的使用;如有则用布置或者颜色区分开来。



3)注意事项

仪表线束大都沿仪表台横梁布置,也可和室内线束合为一体,但是在仪表台线束的布置中应考虑的问题如下:

  • 在仪表线束的装配中,采用不同装配方式,就应采用不同的线束设计布置方法,如对接件,搭铁的位置,线束分支的固定等;

  • 很多开关都是在仪表台装好以后再将开关装上,这样在线束设计的时候,必须把这些线束留长,裕度放大;

  • 仪表台下对接件多,需要充分考虑其固定,必要时应设计线束槽和线束支架。


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室内线束的布置

室内线束是全车最长最大的线束,它贯穿整个车身,是在整车的设计中首先要考虑布置的线束。他所牵涉到车身问题最多,所需要考虑的过孔问题也最多,在设计布置室内线束的时候,要对车身有一定的了解,同时在整车设计的过程中需要对车身提出进一步的要求,以利于线束的布置。



1)室内的基本电器件

室内部分的电器件相对较少,如电动座椅及加热,电子油泵、安全带开关、后轮速传感器、转角传感器等,位置也相对分散。

2)室内线束的基本走向

由于室内线束分别很广且起到连接各个线束的中介作用,该线束的布置方式随配置变化有较多种布置方式,如下表所述:下图为室内线束布置,为典型的H型线束结构,室内沿两侧纵梁布置,两侧的线束再经座椅横梁成为一体。油泵线束从后座椅下通过。线束采用扎带固定,部分使用海面胶条固定。

 


3)注意事项

室内线束和车身的关系最为密切,在设计的过程中,需要考虑到车身的问题也最多。在设计室内线束时,应注意以下几个方面的问题:

  • 车身过孔,室内线束会经过多个过孔,所以在设计的初期就应考虑这些过孔的位置及结构形状,同时也要考虑该位置和其他件的相对位置关系;

  • 室内线束路径和固定问题,在室内线束中,应重点关注A柱、门槛压板、座椅横梁、B柱、C柱、后座椅下部、后门开启拉线等区域;

  • 室内线束大多采用布胶带、或者PVC胶带缠绕,但是在局部的区域,如果过板金,则需要考虑保护;

  • 需要考虑和其他件的相对位置关系,如后座椅和下部通过线束的空隙是否足够。


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动力总成线束设计

动力总成线束包括发动机线束和变速箱线束,动力总成上传感器和执行器众多。在布置动力总成线束时,要充分考虑这些传感器的位置关系,并利用动力总成上的固定点或者利用其上的固定点设计支架来固定线束。

1)动力总成的基本电器件

动力总成的基本电器件包括以下内容:



2)动力总成线束的基本走向

在设计动力总成线束的时候,应先考虑动力总成的形状和电器件的分布情况,然后考虑ECU\TCU的布置位置,通常控制单元布置在仪表台的下方或者前舱内。

下图为的发动机线束布置,在中发动机控制单元布置在刮水槽中部,发动机线束从防火墙的中部过渡到发动机本体上,在发动机的左侧用了多个管夹固定线束走向,同时分别设计了线束卡槽固定点火线圈线束和喷嘴线束。整个发动机线束布置美观,固定可靠。



动力总成线束的布置需要充分分析动力的外形尺寸和电器件的分布位置,应充分借用现有的安装固定条件,设计固定支架,固定卡等安装固定线束,保持线束走向合理美观。

3)注意事项

动力总成上传感器执行器众多,且分布在不同的位置,线束布置固定的难度较大。在布置发动机线束时,应考虑并注意以下问题。



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门线束的布置 

1)门上的基本电器件

门线束相对较小,考虑的问题也相对较少,但是门上的运动机构及板金较多,要充分考虑这些内容,避免由于运动机构在运动过程中发生干涉或磨线现象。



2)门线束的基本走向

门线束的布置及走向相对比较单一,但其橡胶件部分的结构随着车型配置的变化和档次的提高,有着较大的不同之处:下图为左前门线束的布置,门线束经室内入车门后固定于门内板上,在过板金处加海面胶条保护。同时给安装在门护板上线束留足够的裕度,保证其安装。该种方案结构简单、可靠,性价比高,为最常用的门线束布置方案。



3)注意事项

门线束布置中应该考虑如下问题:

  • 门是运动机构,所以需要考虑门橡胶件和接口的设计,保证不在运动过程中产生干涉和摩擦;

  • 由于橡胶件暴露在外,会有雨水等落在橡胶件上,所以要考虑橡胶件的密封和孔的相对位置,尽量使门的过孔低于车身的过孔;

  • 门线束需要多次过钣金,需充分考虑如何保护线束;

  • 线束固定孔一定要被防雨帘保护或者使用防水卡丁;

  • 不同的车型,门的装配存在一定差异,在设计中要考虑装配的问题;

  • 门上运动机构较多,如玻璃升降,要避免在升降过程和线束产生干涉。


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其他线束布置

除以上的线束以外,其他的线束较小,如电瓶正负极线束,后除霜正负极线束,顶棚线束,后盖线束等,连接的电器件也较少,但是在线束布置的时候也需要加以考虑,避免出现布置上的问题。这些较小的线束通常有下列的电器件:蓄电池,后除霜,牌照灯,顶灯,天窗,行李箱开关等。这些线束连接的电器件较少。

其他线束连接时需考虑的问题如下。



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线束紧固件设计

在线束布置和线束产品的实际安装中,线束卡钉对整车线束布置设计的意义重大,他不仅能为线束提供普遍的固定,还能在特殊场合,以其相应的结构,满足线束的安装和紧固需求,下表中列出了常用的线束紧固件种类。

1)固定方式的种类

线束的固定方式多种多样,可以采用卡子,扎带,线槽,支架等多种方式,而且这些卡子扎带数量种类众多,并且可以满足不同的安装固定要求,列举部分如下:



可以利用孔,板金的边,螺栓等定位这些紧固件,具体的结构和形式见线束布置资料库。

2)紧固件类型的确认

根据紧固件的固定方式和锁紧方式选择紧固件的类型,实现线束的固定功能。紧固件由紧固结构和锁紧结构组成。紧固结构使紧固件的固定在依附物(如车身钣金)上,而锁紧结构使紧线束与紧固件紧紧贴合在一起,起到固定作用。

根据结构的不同,常用的紧固件有孔式紧固件、卡扣、管夹、钣金卡、金属扎带等。紧固件的种类众多,但是,在选择紧固件的时候应该力求种类简单,固定方式简单,在特殊的、没有其他的方案的情况下,再采用其他的紧固件。这样给线束的设计带来方便,可以降低成本。



3)紧固件应满足的环境要求

环境要求主要指紧固件的工作温度必须满足环境温度要求,装配位置在前舱的紧固件,一般工作温度应保证-40℃~120℃。在前舱通风性能改善的情况下,使得一些区域的温度小于120℃,可根据温度场试验确认实际温度,根据实际温度选用温度等级较低的紧固件。

装配位置在乘客舱的紧固件工作温度应保证-40℃~85℃。紧固件不具备防水功能,设计紧固件前应进行确认是否有防水的需求,如有防水要求,考虑其他方式。


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线束支架设计

在线束紧固件无法保证线束固定功能或者对线束布置外观要求较高的时候(如发动机前舱布线),应考虑用线束支架来固定线束。设计线束支架时需考虑如下因素。

1)满足线束的固定要求

线束支架保证线束的导向或者护套的固定,使线束布置美观;支架上有相应的锁紧结构,能够保证线束固定或者护套固定,固定结构可根据支架安装位置确定,一般为螺栓紧固(支架上的安装孔建议使用腰形孔),为保证支架的机械强度,必要时增加加强筋保证支架强度。



如果支架材料是塑料,支架的工作温度必须满足环境温度要求,装配位置在前舱的线束支架工作温度保证-40℃~120℃,装配位置在乘客舱线束支架工作温度应保证-40℃~85℃。如果是金属支架,要确认是否会受到腐蚀,是否需要进行热处理或电镀等。相应要求应在产品图纸或技术协议上进行明确规定。

2)考虑支架的装配

对线束起到固定作用,避免了线束磨损、烧蚀,有效地保护线束、保证了线束的可靠性,但设计线束支架时候应该充分保证安装支架和固定线束方便,确认是否有装配空间。确保线束拆卸方便。




结语


需要特别说明的是线束的布置需要充分考虑装配性和维修性。注意仪表台板贯通处(通过前壁板)的装配性。需要考虑贯通处的弯曲和集合限度。谋求易装配、易操作的姿态,装配时间短,并且考虑固定位置的操作性。同时为防止由于装配差异引起的干涉,线束连接处(插接件)设置在易操作处。

 


写在最后

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