引言

輪線束總成作為汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)配置被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)在的每一輛汽車(chē)，由于其設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，導(dǎo)致無(wú)論哪個(gè)品牌的汽車(chē)在新項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，都可能出現(xiàn)試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)，反復(fù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的問(wèn)題。

01

案例分析

1.背景

輪線束常用材料為ABS護(hù)線套、EPB護(hù)線套、雙絞線、單芯線、保護(hù)管、橡膠件、注塑件、端子、雨塞、連接器、膠帶等。

在車(chē)輪線束設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)軟件無(wú)法識(shí)別出不同的線束走向是否會(huì)產(chǎn)生折痕問(wèn)題，保護(hù)管生產(chǎn)制造方也沒(méi)有明確的設(shè)計(jì)彎曲半徑建議。

2.案例背景

某車(chē)型輪線束裝車(chē)后發(fā)現(xiàn)輪線束表面存在折痕問(wèn)題，不良狀態(tài)如圖1所示。觀察車(chē)輪線束實(shí)物，靜止水平放置時(shí)，表面狀態(tài)正常，沒(méi)有折痕。但是輪線束安裝在汽車(chē)底盤(pán)上后，表面出現(xiàn)折痕。

圖1 輪線束表面折痕

3.原因分析

3.1 保護(hù)管填充不滿(mǎn)

保護(hù)管內(nèi)線芯數(shù)量較少，填充不飽滿(mǎn)，容易彎曲變形出現(xiàn)折痕。

解決措施：減小保護(hù)管內(nèi)外徑尺寸或增加管厚度，增加保護(hù)管的填充率，不同填充率的效果圖，如圖2所示。

圖2 保護(hù)管不同填充率效果圖

3.2 線束扭轉(zhuǎn)

輪線束加工過(guò)程中保護(hù)管扭轉(zhuǎn)或布線設(shè)計(jì)不合理，輪線束裝配時(shí)扭轉(zhuǎn)一定角度（45°以上）安裝在汽車(chē)上，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)管變形，產(chǎn)生折痕。

解決措施：線束加工過(guò)程中，管線要擺放平整，無(wú)扭轉(zhuǎn)的安裝在注塑模具上，然后才能注塑加工，如圖3所示?；蛘吣＞咴O(shè)計(jì)不合理，需要重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證模具，調(diào)整合適的注塑件角度。

圖3 輪線束加工過(guò)程圖

3.3 設(shè)計(jì)不合理

輪線束運(yùn)動(dòng)區(qū)域尺寸設(shè)計(jì)冗余小或彎曲半徑小，線束被彎折出現(xiàn)折痕。

解決措施:優(yōu)化設(shè)計(jì)布線，設(shè)計(jì)足夠的尺寸冗余和線束彎折半徑。

4.效果驗(yàn)證

4.1 改善效果靜態(tài)驗(yàn)證

將保護(hù)管的填充率增加至70%以上，折痕消失，5h 后再次觀察仍無(wú)折痕。

無(wú)折痕狀態(tài)如圖 4 所示。

圖4 調(diào)整輪線束保護(hù)管填充率后靜態(tài)觀察折痕消失

4.2 改善效果動(dòng)態(tài)驗(yàn)證

輪線束裝配好后，汽車(chē)進(jìn)行整車(chē)強(qiáng)化壞路耐久試驗(yàn)，試驗(yàn)完畢后，拆卸檢查輪線束，發(fā)現(xiàn)線束動(dòng)態(tài)區(qū)有折痕，如圖 5所示。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，折痕是不被允許的，有折痕的輪汽車(chē)線束后續(xù)肯定會(huì)失效。

圖5 整車(chē)強(qiáng)化壞路耐久試驗(yàn)后輪線束狀態(tài)

5.輪線束布優(yōu)化

經(jīng)過(guò)仔細(xì)評(píng)估和試驗(yàn)驗(yàn)證，需要更改線束布局，否則折痕問(wèn)題無(wú)法解決，并且輪跳試驗(yàn)壽命測(cè)試也無(wú)法滿(mǎn)足要求現(xiàn)有輪線束設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，如圖6所示，運(yùn)動(dòng)彎折角度過(guò)大，輪跳試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)測(cè)試，試驗(yàn)后 X光掃描和輪線束拆解斷絲情況，如圖7所示。

圖6 輪線束運(yùn)動(dòng)包絡(luò)

圖7 X光掃描及輪線束拆解情況

5.1 輪跳實(shí)驗(yàn)條件

將車(chē)輪線束運(yùn)動(dòng)段兩端固定到輪跳設(shè)備的夾具上，模擬實(shí)車(chē)狀態(tài)進(jìn)行輪跳試驗(yàn)，常溫進(jìn)行 100 萬(wàn)次循環(huán)的輪跳試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率為2.5Hz，-35℃進(jìn)行25 萬(wàn)次循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)頻率為1Hz。

5.2 輪跳試驗(yàn)判定條件

輪跳部分不應(yīng)出現(xiàn)外觀可視的折痕、破損等現(xiàn)象;整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中和試驗(yàn)后不允許出現(xiàn)短路、斷路等問(wèn)題:試驗(yàn)前后電壓降變化率小手10%；X光掃描線芯導(dǎo)不允許有斷絲。

重新優(yōu)化線束數(shù)據(jù)，改進(jìn)了線束彎曲半徑 (不低于2 倍線纜直徑或管徑)，將保護(hù)管換成 ABS、EPB 線纜，運(yùn)動(dòng)段尺寸增加，線束走向調(diào)整，如圖 8所示。將保護(hù)管改成ABS、EPB 線纜的目的是為了解決折痕的問(wèn)題，因?yàn)榘凑崭倪M(jìn)后的線束數(shù)據(jù)，使用保護(hù)管模擬線束走向，仍然出現(xiàn)保護(hù)管變形產(chǎn)生折痕的問(wèn)題，但使用 ABS、EPB 線纜可以解決折痕問(wèn)題。如果仍想使用保護(hù)管加工輪線束，并且還不能有折痕問(wèn)題，那么就要改變輪線束的周邊環(huán)境，白車(chē)身的支架及車(chē)輪現(xiàn)有的零件都要調(diào)整位置或重新設(shè)計(jì)。變化太大，且整車(chē)的底盤(pán)都需要重新設(shè)計(jì)驗(yàn)證，周期和成本都是無(wú)法承受的。

圖8 優(yōu)化后的輪線束布局

我們對(duì)優(yōu)化后的數(shù)據(jù)進(jìn)行了如下驗(yàn)證:將輪線束數(shù)據(jù)放在整車(chē)環(huán)境中驗(yàn)證，確認(rèn)與周邊底盤(pán)環(huán)境零件距離足夠，無(wú)干涉問(wèn)題:對(duì)輪線束數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬仿真，確認(rèn)線束運(yùn)動(dòng)狀態(tài)條件下和周邊底盤(pán)環(huán)境零件距離足夠，無(wú)干涉實(shí)車(chē)安裝改進(jìn)后的輪線束，確認(rèn)線束走向和數(shù)據(jù)是否相符:然后啟動(dòng)輪跳試驗(yàn)測(cè)試和整車(chē)強(qiáng)化壞路耐久試驗(yàn)，驗(yàn)證無(wú)問(wèn)題。

輪跳試驗(yàn)和整車(chē)強(qiáng)化壞路耐久測(cè)試后的X光掃描結(jié)果和線束拆解結(jié)果均合格，如圖9所示。

圖9 優(yōu)化輪線束布局后的X光和線束拆解結(jié)果

02

輪線束折痕改進(jìn)措施匯總

汽車(chē)輪線束折痕有很大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)導(dǎo)致線束功能失效，輪線束不允許出現(xiàn)折痕問(wèn)題。影響因素如下：

1.保護(hù)管

保護(hù)管填充率不小于 70%，保護(hù)管的厚度盡量控制在1.3mm以上，填充率過(guò)小或管壁很薄都容易使聚氨酣管出現(xiàn)折痕問(wèn)題。

2.布線設(shè)計(jì)

線束加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，要注意線束走向，線束應(yīng)該沒(méi)有扭轉(zhuǎn)的安裝在汽車(chē)上。如果線束安裝時(shí)，出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)的現(xiàn)象容易產(chǎn)生折痕和影響線束使用壽命。

3.彎曲半徑

線束布線設(shè)計(jì)時(shí)，最小彎曲半徑控制在2倍線纜直徑以上，如果使用保護(hù)管作為防護(hù)材料，彎曲半徑還要進(jìn)一步放大，這樣可以有效改善折痕問(wèn)題。如果設(shè)計(jì)環(huán)境不允許，無(wú)法調(diào)大輪線束最小彎曲半徑，則建議使用 ABS、EPB線纜來(lái)解決折痕問(wèn)題。

03

輪線束壽命提升

此次案例還對(duì)輪線束走向設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)。同樣的線材在不同的輪線束走向設(shè)計(jì)下，輪跳試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果是不一樣的。

常見(jiàn)的輪線束運(yùn)動(dòng)段設(shè)計(jì)走向分三種:運(yùn)動(dòng)注塑件方向平行，線束走向夾角趨于0的“I”形(圖9)、運(yùn)動(dòng)段注塑件方向垂直，夾角趨于90°的“L”形(圖10)，運(yùn)動(dòng)段注塑件方向平行，線束走向夾角趨于180°的“U”形(圖11)經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)試驗(yàn)驗(yàn)證，同樣的汽車(chē)底盤(pán)支架環(huán)境下輪線束設(shè)計(jì)壽命“I”形≤“L”形≤“U”形。例如本論文中提升線束壽命的方式就是把線束走向設(shè)計(jì)由“L”形優(yōu)化為“U”形后，線束輪跳試驗(yàn)測(cè)試通過(guò)，X 光掃描導(dǎo)體無(wú)斷絲，折痕問(wèn)題解決。

圖9 “I”形運(yùn)動(dòng)段輪線束布局

圖10 “L"形運(yùn)動(dòng)段輪線束布局

圖11 “U”形運(yùn)動(dòng)段輪線束布局

04

結(jié)論

汽車(chē)底盤(pán)環(huán)境惡劣，輪線束為汽車(chē)的安全件。本文對(duì)車(chē)輪線束折痕問(wèn)題的各因素進(jìn)行了分析，并提出了解決措施司時(shí)對(duì)輪線束運(yùn)動(dòng)段布局走向進(jìn)行歸類(lèi)和改進(jìn)，最終產(chǎn)品通過(guò)輪跳試驗(yàn)測(cè)試，問(wèn)題解決，對(duì)汽車(chē)底盤(pán)線束設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的指導(dǎo)意見(jiàn)。

審核編輯：黃飛