汽车电气原理图到2D线束图的设计二
3.1.5 仪表线束固定和保护设计
不同的车型有不同的固定保护方式, 但目的都是为了安全、减振、降噪、节省空间。目前随着对成本和空间要求的越来越高, 经济简单又可靠的固定保护方式越来越受到厂家的青睐, 不像过去满车的护板和各式各样的固定架、固定板, 既增加线束质量、占用空间, 又使成本大大增加。常用塑料扎带、扣钩把线束固定在钣金孔上成为目前线束固定方式的主流。以某SUV汽车仪表线固定设计为例 ，总结固定和保护设计的注意事项如下：
汽车线束
3.1.5.1 固定
1) 中央电器盒一般用钢板条、螺栓等固定 ,或电器盒本身设计的固定结构直接安装在车身上 ,目的是牢靠同时维修要方便。该车仪表电器盒在四角各设计一个螺栓孔, 直接用螺栓把熔断器盒固定在仪表板下方, 不用借助支架固定。
2) 仪表线束固定采用日系车常用的固定方式,即采用7×12椭圆钣金孔, 平均每隔300 mm左右用塑料扎带或卡扣把仪表线紧固在孔内。①选用或设计扎带的时候一定要注意钢板的厚度,如果扎带卡钢板部位尺寸设计不合理松动太大,容易引起噪声并降低扎带的寿命 ,长时间会使扎带在固定处折断 ;如果卡得太紧,长时间受力也会影响扎带的使用寿命。②扎带分布既不要太密也不要距离太远,线束尽量要贴紧车身防止撞击产生噪声。③线束固定尽量要平顺,拐弯要过渡缓和,不要太紧也不要太松。
3) 对接的插接件固定分2种方式: 一种是插接件本身带有卡扣或装配上卡扣直接把插接件固定在车身钣金孔内, 这种方式既简单又节省成本, 同时装配方便; 另外一种是把对接的几对插接件装配在带固定装置的支架内 , 然后把支架固定在车身上 , 此种方式可靠性较高, 但成本也相对较高, 装配也不如第一种方式方便。
3.1.5.2 外观包扎保护
目前最常用的包扎方式分为胶带缠绕和管材保护2种, 目的是起到耐磨、降噪、美观的作用。
1) 胶带缠绕根据防耐磨的保护程度一般又可分为全缠、花缠和间隔缠绕。如果几种胶带缠绕方式不考虑耐磨度的影响, 那么重点要考虑成本和散热了, 即如果一个部位用全缠和花缠都不会影响耐磨性能, 那么尽可能选用花缠方式。这不仅可以节约成本, 而且利于电线的散热, 提高安全性。
2) 管材包括PVC管和波纹管等, 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, 一般为闭口, 所以PVC管主要用于线束拐弯的分支处 , 以便使线圆滑过渡 ; 波纹管一般为开口 ,多用于线束主干和防耐磨程度较高的分支。
3) 根据不同的部位和工作环境的差异 ,选取适当的包扎方式、不同材质性能的胶带和管材。
4) 因为该车仪表线一般过钣金缝处较少 , 所以整体线束基本上都用胶带进行花缠 , 一般PVC电工绝缘胶带就行; 由于仪表线工作环境较好, 所以选用耐温等级为80 ℃左右。
3.2发动机舱线束和发动机线束的设计
发动机舱线束主要集结了一些照明和报警灯、洗涤刮水器、空调等行使指令的电器设备线束, 工作环境较为恶劣 , 温度较高 , 振动较大 , 又要防水、防工业溶剂和挥发性气体的腐蚀, 所以材料选取等各方面条件要求相对较高。
3.2.1电线的选取
发动机舱的电线选取因电器设备的布置位置不同电线类型也不同。如果电器布置在发动机温度较高的位置 , 那么电线要选用耐温在100 ℃以上的电线才能满足性能需求。某SUV汽车发动机舱内电器用线设计如下。
1) 4个点火线圈电源用线选用AVSSX线种,耐热等级105 ℃左右。
2) 氧传感器布置在排气管附近 , 是发动机温度最高的地方, 因此选用AESSX线型, 耐热等级在
125℃左右 ; 另外机油压力开关和空调压缩机附近温度也较高, 因此也选用AESSX线种。
3) ABS传感器电线要选用电缆双绞线 , 既耐磨又防止信号干扰。
4) 曲轴传感器和爆震传感器因传输的是弱信号, 所以一定要选用屏蔽线。
5) 为节约成本 , 其他电器件用线可选用一般性能的AVSS、AVS线。
3.2.2 插接件的选取
1) 发动机舱用插接件耐温和防腐蚀性能要好,一般选用PA或PA66材质。
2) 为了整车的协调性 ,发动机舱用插接件颜色一般选用黑色或深色。
3) 发动机舱用插接件一般都要选择防水件。
4) 喷油器、传感器等敏感部件插接件端子要选用耐热铜合金或镀金材质。
5) 为防止大电流的冲击 ,风扇、ABS等大功率件端子也要选用耐热铜合金材质。
3.2.3插接件引脚定义和导线回路设计
发动机舱内电器件一般引脚较少, 或者是定义好的ECU模块, 只要把正负极区别开, 其他功能引脚按原理一一对应就行了。这里不再赘述。
3.2.4发动机舱线束搭铁设计
该车发动机舱内搭铁点共设计3个。其中2个布置在车身上A点和B点, 另外1个布置在发动机壳体上C点。
1) ABS ECU和电喷系统ECU等控制单元要单独搭铁 , 分别搭铁到A点和C点 , 不要和其他搭铁组合在一起, 防止ECU信号失效。
2) 其他灯具、刮水器等电器件的搭铁相互组合搭铁在B点。
3) 为保证发动机搭铁的可靠性 ,要专门引一条发动机到蓄电池负极的搭铁线。
3.2.5发动机舱线束和发动机线来的固定和保护设计
3.2.5.1 固定
1) 发动机线束尽量用支架和卡扣固定 , 避免空中配线, 减少振动带来的影响, 发动机舱是比较醒目的部位, 布线固定要整齐美观, 不要走斜线式固定, 影响整个外观。
2)发动机线束固定时尽量绕过排气管等高温地方。
3)发动机线束固定要防止与周围零部件干涉,确保相对运动及不运动零部件间的间隙。
4)发动机舱线束可用扎带或卡扣固定在钣金孔内。
5) 发动机舱线和仪表线对接过孔时 ,要设计合适的橡胶护套进行固定 ,起到密封、支撑固定、防振等作用。橡胶材料要防水、防工业溶剂和挥发性气体的腐蚀, 一般用三元乙丙材料。
3.2.5.2 包扎保护
1)因工作环境恶劣,发动机舱内线束整体上要用耐温150 ℃左右的PA波纹管包扎。为增加可靠性,有的豪华车型在波纹管的外面又全缠耐温150 ℃左右的耐磨布基胶带。不过这种胶带价格较高, 在这个成本至关重要的汽车时代, 这种包扎设计一定要慎重考虑。
2)氧传感器、机油压力开关、空调压缩机等环境温度较高的分支线束要用银灰色的热反射胶带(或铝箔胶带)进行包扎。
3)发电机或起动机分支线束一般用耐热较高的黄蜡管进行包扎。
3.3室内线束的设计
室内电器设备线束较少, 主要是和其他线束对接起到回路过渡的作用。工作环境一般, 但车身锋利部位较多, 重点注意外观的包扎设计, 其他没特别要求。
3.3.1电线的选取
电线材质的选择 ,除了 2个后轮 ABS传感器用电缆双绞线外 ,其他电器件可选用一般的 AVSS或AVS线。
3.3.2插接件的选取
除了燃油泵选用防水件外, 其他可选用普通的插接件, 但燃油泵插接件内用防水堵一定要选用耐油性较强的材质 ( 如硅胶) ; 因为燃油泵比较重要,所以端子最好选用铜合金材质。插接件引脚定义和搭铁设计基本同上一样, 不再赘述。
3.3.3室内线束固定和保护设计
1) 室内线因与车体接触部位较多 , 对于车身锋利部位, 采用波纹管包扎, 防止线束磨损; 对于门槛处线束, 容易被损坏、磨损, 因此, 该部位应采用波纹管或PVC软管包扎。
2) 座椅下线束也容易因为压力大而被破坏、磨损, 同时考虑到线束布置走向的空间位置大小和降低噪声, 因此, 该部位应采用PVC软管包扎。
3) 根据车体结构的不同 , 室内线一般采用塑料卡扣、扎带和护板相结合的方式进行固定。
4）燃油泵分支要设计一个橡胶护套进行固定和密封, 一定要注意护套与钢板接合部位尺寸的设计, 防止漏气和晃动。
5) 室内线束固定时要防止线束受可动件的干涉或乘员引起的压力而被损坏。
3.4门线束的设计
门线束主要集合了玻璃升降系统、后视镜电动机、扬声器、闭锁系统等几大部分。因为线束都被内饰板覆盖, 所以工作环境较好。
3.4.1电线的选取
1) 门上用电线一定要用抗弯曲变形能力较强和柔韧性很好的电线 , 以满足门经常开闭的需求。某SUV汽车4条门线束选用的是AVSSf线型 ( 带f是软结构导体) 。
2)门上 4 个扬声器要用双绞线 ,防止信号受干扰。
3.4.2插接件的选取
1) 闭锁器插接件要用防水件。
2) 与仪表对接的插接件可根据车体状况选防水或非防水件。
3) 玻璃升降电动机因功率较大 ,所以插接件端子最好选用铜合金材质。
3.4.3线束搭铁设计
门上一般不设搭铁点, 回路集中到仪表线或室内线上搭铁, 因为门上所有电器的搭铁都集中在这一回路上, 所以门和仪表线 ( 或室内线) 的插接件对接一定要牢靠, 如果接触不良可能影响到整个门上所有电器件的正常工作。
3.4.4门线束固定和保护设计
1) 门线束因空间较小而且钣金锋利部位较多,所以线束整体上一般用PVC胶带或绒布胶带全缠。绒布胶带耐磨性远远比PVC胶带耐磨性能高 , 但缺点是价格较高。
2) 门线束一般用塑料扎带固定在钣金孔内。
3) 门线束和室内线束对接要过孔 , 所以设计成波纹状的能伸缩的橡胶护套进行固定和密封。橡胶护套的长度设计一定要严谨, 如果长度过短, 护套频繁受到超出负荷的拉伸容易断裂 ; 如果过长 , 频繁受到超出负荷的挤压也会影响橡胶护套的寿命。另外, 橡胶护套的伸缩方向设计也要严格按照车体状况, 不可让橡胶护套扭曲变形伸缩。
3.5蓄电池线束的设计
蓄电池线分为蓄电池正极线和负极线, 是全车电流负荷的源头和集结点, 所以蓄电池线束设计的好坏直接影响到全车的电器性能, 甚至出现较大的事故。
3.5.1 电线的选取
3.5.1.1 电线材质的选择
1) 选择电线时 , 环境温度与电流在导体中产生的温度之和不能高于电线的持续工作温度指标。蓄电池线束布置在发动机舱中, 因此电线要耐温在
105℃以上 , 耐磨、耐工业溶剂和挥发性气体的腐蚀。可选用国标电线QVR- 105 ℃类型、日标的AEX类型等; 现在行业中多应用蓄电池专用线, 如日标的EB线、美标的STX和SGX等。
2) 为了安全 , 接入发电机段最好用一段易熔线进行连接, 防止因发电机故障造成的电压过高对全车电器带来影响。
3.5.1.2 电线颜色和截面的选择
行业规定蓄电池正极线一般用红色, 负极线一般为黑色。正极线截面一般为16～95 mm2, 负极线一般为8～25 mm2。
3.5.2蓄电池接头的设计
1)蓄电池接头内部为锥体, 锥度为1∶9。
2)蓄电池接头的材质一般选用铅锑合金或镀锌铜, 一定要具有较高的耐腐蚀和抗氧化性。
3)带螺栓固定的蓄电池接头一定要设计好适当的扭矩, 防止装配不当引起接触不良。
3.5.3固定和保护设计
1) 因为蓄电池线截面较粗 ,所以用卡扣固定蓄电池线的时候一定要使线束走向平顺,不可使其受力影响接触性能。
2)电线设计不能太长 ,不能使电压降改变太多; 也不能太短,振动大时端子受力容易引起接触不良。
3) 蓄电池接头和大的孔式接头要设计用防尘帽保护, 防止外物的侵蚀。
4) 蓄电池线整体上用耐高温PA波纹管进行包扎, 高温部位分支外再缠一圈热反射性能较高的铝箔胶带。
4、2D线束图的绘制
各段线束设计好后, 最后一步就是绘制2D线束图了。图8为其左前门窗2D线束图。目前关于线束图的画法并没有一个统一的标准或要求, 但大多数厂家绘制方法遵循以下原则。
图8
1) 图纸设计尺寸不按1∶1, 但图纸必须明确描述线束分支实际走向, 尽量按电器位置在车体上的布局来安排线束走向; 图面要清晰、布局均匀、走向合理 ; 一般要求使用绘图语言 , 当难以完成时 , 可以用文字或局部详细视图等方法说明, 尽量做到语言简洁容易理解又不会产生歧义。
2) 图纸中插接件、熔断丝盒等产品的画法要接近原物的外形 , 特别是定位结构必须表示出来 , 不然装配工人不能正确装配 , 如图8各个插接件的画法。
3) 插接件一般按插接件前端 ( 出线端 ) 的正视投影图绘制 ; 普通插接件的孔位大小采用 8×10(mm) 、10×10 ( mm) 、10×12 ( mm) ; 混合型和圆形护套按照真实外形绘制, 尤其是混合护套要分出大小孔位。
4) 插接件内从上到下依次填写线号、颜色、截面; 插接件附近标注电器功能和插接件型号, 插接件有颜色与材质要求的要注明颜色与材质, 如图8左上角插接件 “和室内线束对接1”表示该插接件的功能,“MG610408”表示该插接件的型号。
5) 测量和分支点一般用实心黑点 “●”表示,尺寸标注一般在每段分支的中间位置, 标注在管或线的上方 , 字体大小可适当调整 , 如图 8 中尺寸“275”表示●到●之间的长度为275 mm。
6) 卡扣或扎带、橡胶件等固定件大概形状要画出来, 表示的时候一定要分清固定方向, 不好表达的时候要画出卡扣的视图方向, 然后在附近或专门的区域用详细视图表达, 扎带要标明出头方向和出头长度, 如图8卡扣 “CS10”不同固定方向的表示。
7) 外观包扎方式要在图上用相应的符号表示出来 , 管材要标清管的内径和长度 , 如图8缠胶带和包扎管的表示方法。
8) 最后在图纸的下方注明各项技术要求 , 如电线的材质、尺寸测量方式、公差要求等 , 如图8左下角 “技术要求”。
9) 其他方面不同的厂家可根据要求适当地添加或减少内容, 如像国外线束图纸一样加上电线回路表和材料明细表等。
5、结束语
随着汽车电子技术的高速发展, CAN总线和其他集成模块控制的应用已成为汽车行业的技术发展主流, 因此也将影响汽车线束设计和线束生产的模式。但无论怎样发展, 安全可靠、智能便捷、节约成本是汽车电器和线束设计永远追求的目标和遵循的原则。