汽車尾門線束膠套的結(jié)構(gòu)設(shè)計與驗證

【摘" 要】介紹汽車尾門線束膠套的設(shè)計與驗證，對汽車尾門線束膠套的布置方法、關(guān)鍵尺寸、驗證方法等內(nèi)容進行描述，為汽車尾門線束膠套設(shè)計提供經(jīng)驗參考。

【關(guān)鍵詞】汽車線束；尾門；尾門線束；線束膠套

中圖分類號：U463.62" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（ 2024 ）02-0054-03

Structural Design and Verification of Automotive Tail Door Harness Rubber Sleeve

LAI Junrui

（Liuzhou Yingqin Tuolan Vehicle Technology Co.，Ltd.，Liuzhou 545007，China）

【Abstract】This paper introduces the design and verification of the harness rubber sleeve for the tail door of the automobile，describes the arrangement method，key dimensions and verification method of the harness rubber sleeve for the tail door of the automobile，and provides experience reference for the design of the harness rubber sleeve.

【Key words】automotive wiring harness；tailgate；tailgate harness；wire harness rubber sleeve

在汽車上，汽車線束是汽車實現(xiàn)整車功能的網(wǎng)絡(luò)主體，汽車線束承載著汽車整車用電器的電源分配、搭鐵分配、信號傳輸，在汽車上起到無可替代的作用。在汽車結(jié)構(gòu)設(shè)計中，尾門線束的設(shè)計重點在于尾門線束膠套的設(shè)計，線束膠套的設(shè)計合理性，直接影響了尾門線束的可靠性和耐久性。下文介紹汽車尾門線束膠套的設(shè)計與驗證。

1" 汽車尾門線束膠套概述

汽車尾門線束膠套是尾門線束總成的二級零件，隨尾門線束總成在整車工廠裝配。尾門線束膠套被安裝在汽車尾門鈑金與車身鈑金之間，其作用是保證車輛密封性、線束過孔保護、線束平滑過渡。常用的線束膠套材料有天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠、三元乙丙等^[1]。汽車線束膠套多以三元乙丙，即EPDM為主要材質(zhì)，汽車尾門線束膠套也是使用三元乙丙橡膠材料。

汽車尾門系統(tǒng)一般包含尾門鎖、尾門開關(guān)、尾門天線、尾燈、尾門關(guān)閉開關(guān)、攝像頭、收音機天線等電子執(zhí)行器件，這些執(zhí)行器件的控制單元一般布置在駕駛艙內(nèi)，線束連接執(zhí)行器件和控制單元需從尾門鈑金穿過車身鈑金進入到駕駛艙內(nèi)。為了保護線束，滿足拉伸、收縮和車輛密封的要求，尾門線束膠套結(jié)構(gòu)設(shè)計一般與鈑金密封配合，中間設(shè)計為管型帶波紋狀的結(jié)構(gòu)形式，如圖1所示。

2" 汽車尾門線束膠套的設(shè)計與驗證

2.1" 汽車尾門線束膠套的基本結(jié)構(gòu)參數(shù)

尾門線束膠套屬于非標準件，膠套結(jié)構(gòu)設(shè)計時，一般需要定義配合件的相關(guān)尺寸要求，即車身端鈑金孔結(jié)構(gòu)（形式與尺寸）、尾門端鈑金孔結(jié)構(gòu)（形式與尺寸）、膠套長度、適配線徑。

2.2" 汽車尾門線束膠套的結(jié)構(gòu)設(shè)計

汽車尾門線束膠套的布置形式一般有單側(cè)布置形式與雙側(cè)布置形式，如圖2、圖3所示。汽車尾門線束膠套使用單側(cè)還是雙側(cè)布置形式一般取決于尾門系統(tǒng)的配置高低、尾門電器執(zhí)行器的布置位置、線束搭鐵分布、線束成本等因素。

以某車型為例，采用的是單側(cè)線束膠套的形式，該車型尾門系統(tǒng)包含的功能模塊為：尾門鎖、高位制動燈、尾門外開關(guān)、收音機天線。膠套的結(jié)構(gòu)參數(shù)如下。

1）尾門鎖有3根0.75mm²（直徑1.9mm）導(dǎo)線回路，高位制動燈有2根0.5mm²（直徑1.6mm）導(dǎo)線回路，尾門外開關(guān)有2根0.5mm²（直徑1.6mm）導(dǎo)線回路，收音機天線為1根直徑5.2mm的同軸線。根據(jù)計算可以得出（也可用實際導(dǎo)線包扎測量）：穿過尾門線束膠套的線徑約8mm。線束直徑計算公式可參考圖4所示。

2）膠套線槽結(jié)構(gòu)尺寸：線束線徑8mm，為了預(yù)留線束活動空間以及車型改型增配的需要，線束膠套的填充率γ一般在50%～60%之間較為合適，γ=S₁/S₂，S₁為線束截面積，S₂為膠套線槽截面積，如圖5所示。根據(jù)計算，膠套線槽約Φ12mm，可根據(jù)膠套整體結(jié)構(gòu)設(shè)計再進行微調(diào)。

3）尾門端鈑金孔及膠套結(jié)構(gòu)確定：鈑金孔需要穿過所有線束接插件，鈑金孔的直徑一般大于線束中最大的線束接插件外輪廓圓半徑5mm以上^[2]，考慮到線束接插件與線束主干一起穿孔的情況，這個值還要更大些，如圖6所示。

為了防止線束裝配時發(fā)生轉(zhuǎn)動，鈑金開孔一般設(shè)計為橢圓形。根據(jù)該車型的線束插件校核，鈑金孔尺寸定為26mm×31mm×0.6mm（鈑金厚度隨車身要求），配合平面＞5mm。尾門端鈑金孔結(jié)構(gòu)示意如圖7所示。尾門端膠套結(jié)構(gòu)示意如圖8所示。

4）車身端鈑金孔及膠套結(jié)構(gòu)確定：根據(jù)尾門端鈑金孔相同的設(shè)計方法，該車型車身端鈑金孔也定為橢圓26mm×31mm×0.6mm（鈑金厚度隨車身要求），配合面平面＞5mm，如圖9所示。車身端膠套結(jié)構(gòu)同尾門端結(jié)構(gòu)設(shè)計方法相同，需多膠套固定結(jié)構(gòu)，固定結(jié)構(gòu)一般長20～25mm。固定結(jié)構(gòu)也可在尾門端設(shè)計，根據(jù)實際需求而定，如圖10所示。

5）膠套長度確定：為了尾門開關(guān)過程中盡可能使膠套變形量小，線束不折線，車身端和尾門端鈑金開孔Y向需錯開一定距離，Z向高度差不能過大。如圖11所示，根據(jù)長期經(jīng)驗，為了減小線束的伸縮量，減小線束彎折受力，車身端和尾門端開孔位置的選取，要求滿足Z₂＜Y。Z₁為尾門關(guān)門狀態(tài)車身端和尾門端開孔高度差，Z₂為尾門開門狀態(tài)車身端和尾門端開孔高度差。Y為尾門端與車身端的橫向距離。膠套的實際長度一般按照L=（L₁+L₂）/2，L₁為尾門關(guān)閉狀態(tài)膠套的數(shù)模長度，L₂為尾門開啟狀態(tài)膠套的數(shù)模長度。根據(jù)該車的車身鈑金與尾門鈑金結(jié)構(gòu)及周邊件確定膠套兩端位置，膠套開關(guān)門狀態(tài)的長度L₁=132mm，L₂=168mm，所以膠套長度L=150mm。

6）膠套波紋段的結(jié)構(gòu)：為了膠套伸縮性更好，膠套中間段一般設(shè)計為波紋結(jié)構(gòu)。波紋結(jié)構(gòu)的長短要求并沒有標準值。波紋結(jié)構(gòu)的長度主要考慮因素是膠套在尾門開關(guān)過程中的伸縮量，波紋段的伸縮量=（尾門開門狀態(tài)膠套長度L₂-尾門關(guān)門狀態(tài)膠套長度L₁）/2進行計算，該車型尾門膠套伸縮量=（168-132）/2=18mm。根據(jù)經(jīng)驗，膠套的伸縮量18mm，波紋結(jié)構(gòu)長度S在70mm以上可滿足要求。膠套波紋結(jié)構(gòu)尺寸如圖12所示。

膠套的結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足注塑模具開模、膠套出模的要求，所以膠套一般設(shè)計為對稱結(jié)構(gòu)。根據(jù)上述膠套結(jié)構(gòu)參數(shù)，該車型汽車尾門線束膠套數(shù)模結(jié)構(gòu)示意如圖13所示。

2.3" 汽車尾門線束膠套的驗證

汽車尾門線束膠套還需要進行相關(guān)的驗證，只有進行充分驗證才能確保尾門線束膠套的可靠性，驗證項目見表1。

3" 結(jié)論

通過本文對汽車線束尾門膠套的設(shè)計與驗證的介紹，對汽車尾門線束膠套的設(shè)計與驗證有一個清楚的認識。目前汽車尾門線束膠套的設(shè)計還沒有一個十分完整的設(shè)計標準，也沒有較好的CAE分析辦法，更多的是根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗、實車校驗、臺架試驗、整車試驗進行驗證。

參考文獻：

[1] 呂自國，衛(wèi)強，史曹，等. 淺談?wù)嚲€束橡膠件的設(shè)計［J］. 汽車電器，2014（2）：34-36.

[2] 林貞亮，盧云，石紅偉，等. 汽車線束過孔橡膠護套設(shè)計［J］. 汽車電器，2021（11）：38-41.

（編輯" 凌" 波）

收稿日期：2023-07-24