線束過孔的案例
技術 | 新能源客車線束過孔位置結構及優化方案
摘要：本文對新能源客車的線束過孔位置結構及優化方案進行了簡介，通過對結構的優化，提升線束過孔部位的防塵、防水、降噪性能，綜合提升新能源客車的安全性及可靠性。
1.前言
新能源客車B 級電壓線束較傳統能源客車增加很多，線束過孔的增加會對客車的防塵、防水、降噪等性能造成較大影響，如何優化線束過孔位置結構，避免線束在過孔處出現磨損，提升防塵、防水、降噪性能，是控制整車電器的安全性及可靠性的重要環節，本文對新能源客車的線束過孔位置的結構及優化方案進行簡介。
2．線束過線孔位置的結構簡介
2.1 過線膠圈結構：
主要用于駕駛區封板、倉體封板等處對防塵、防水、降噪的要求不高的線束過孔，可通過輔助打膠或發泡的措施來避免膠圈脫落及提升防塵、密封性能，具體結構如圖2-1 所示。
優點：結構簡單、操作簡單；
缺點：過孔處防塵、防水、降噪性能差；
膠圈脫離及老化破損后，過孔線束有磨損短路的隱患。
圖2-1
2.2 下線導管座結構：
主要用于頂電池罩內頂蒙皮，車內后圍拐角等處對防水、降噪性能要求不高的線束過孔，可對線束與下線導管座過線孔處縫隙發泡密封處理，具體結構如圖2-2 所示。
優點：結構簡單、操作簡單、線束磨損防護較好；
缺點：過孔處防水、降噪性能差。
圖2-2
2.3 下線橡膠護套結構：
該結構為上述下線導管座結構的升級，主要用于車頂外露部位下線孔，在維持下線導管座結構的基礎上，增加下線橡膠護套連接高壓線束及下線導管座，提升下線結構的防水能力，如頂充下線位置，具體結構如圖2-3 所示。
優點：結構簡單，防水性能提升；
缺點：操作相對復雜，高壓線束護套老化后，護套與高壓線束之間間隙仍然存在漏水到車內的隱患。
展開 汽車線束過孔橡膠件符合NVH性能設計方案
摘要：保證駕駛艙與外界環境的密封與隔離，是汽車線束過孔橡膠件的主要功能之一。從材料選型、主體結構設計、試驗驗證及實車測試等方面，闡述橡膠件如何實現更佳的NVH性能。
汽車駕駛艙內噪聲值是汽車乘坐舒適性的重要指標之一。隨著生活品質的提高，人們對于汽車的NVH性能越來越重視，要求也越來越高。眾所周知，在汽車的NVH性能中，線束過孔密封性能是消費者關注的重點之一。線束過孔橡膠件如圖1所示，而線束過孔密封是通過橡膠件密封來實現，因此要提高線束過孔密封性能，就要根據目標設計滿足NVH要求的線束過孔橡膠件。
如需滿足NVH性能要求，需分析影響NVH險能因素，經分析影響NVH性能的主要有兩大因素：①材料選取設計；②結構設計。設計的產品是否滿足NVH性能要求仍需各類驗證判定。因此本文從橡膠件材料選取、結構設計、試驗驗證3方面來闡述如何實現NVH性能提升。
1 材料的選取
汽車過孔線束橡膠件設計之初，經分析影響橡膠件NVH性能的主要有材料和結構設計，同理材料選取之前需分析那些材料性能能滿足NVH性能要求，經分析橡膠件NVH性能對材料選取有2個方面：①結構部位NVH性能對材料要求；②聲源頻段對材料的要求。以下是對材料選取的詳細分析。
1.1 結構部位NVH性能對材料要求
橡膠件在線束廠裝配時大多需要擴孔器擴孔，待導線裝配后，擴孔器取出后要求橡膠件與線束密封，此結構要求橡膠件的壓縮永久變形較小，即橡膠件回彈性較好，根據線束設計線徑和導線裝配工時，要求選用100℃×22 h壓縮永久變形最大為50％的EPDM材料。
展開 過孔橡膠件防水泥安裝工藝與方法
散漫說，線束過孔橡膠件無法完全匹配線束外徑時，為了保證其防水性，需要使用防水泥。本文線束工程師之家主要介紹下防水泥的安裝工藝及方法（結尾有視頻介紹）。以下為正文。
整車線束中通常會用到數個過孔橡膠件，主要用于濕區到干區的過渡。然而當分支較粗時，往往因為密封措施不到位，造成橡膠件滲水，造成干區壓接點短路失效，嚴重時甚至引發燒車事故。
主機廠在設計階段就會定義車輛的防水形式，比如用灌膠、發泡等方式進行防水。但是灌膠和發泡這些形式有其局限性：比如需要線束廠投入較高的設備（灌膠設備、模具費用、風道費用）、材料成本以及額外的場地占用；所用的原材料需要低溫儲存；發泡過程會釋放有毒氣體等。這些條件會對線束廠提出更高的環境、場地和人員需求，也會增加線束的成本。
除了灌膠和發泡以外，還有一種比較成熟的低成本防水方法就是安裝防水泥用于橡膠件密封。防水泥操作一般不需要用到專用設備，一般只需要將員工培訓到位，配合適當的作業規范和手法，就能達到不錯的防水效果。
那么線束廠生產時，安裝防水泥和橡膠件的時候應該怎么操作才能盡可能的避免漏水呢，下面我們來介紹一下大分支的防水泥安裝步驟。
1. 先將橡膠件移到防水泥安裝點一側
2. 按照導線數量，將導線分為幾等份
3.再將導線平鋪于防水膠膠片上。
展開 汽車線束固定防護類零件應用
汽車線束外部一般有波紋管、PVC管、海綿、膠帶等用以包扎防護，對于線束總成這個整體，則需要用不同類型的過孔橡膠件、扎帶、線束卡扣、線束支架及膠帶等進行整車固定，限定線束產品相對位置。由于線束產品一般以總成供貨的形式提供給整車廠使用，所以本文主要從線束固定防護的角度，對固定防護類零件進行介紹。
1 過孔橡膠件
1.1 過孔橡膠件的使用環境及應用舉例
過孔橡膠件主要用于線束總成需要穿過車身或車架孔的情況，可以防止線束與孔壁發生磨損或碰撞沖擊，當用于車身過孔時，還可以起到防水、防塵和隔絕噪聲的作用。除了圖1和圖2中的舉例，在前機艙與駕駛室接口處、四門與車廂接口處、穿過前圍擋板等處的線束總成上，都會使用到各種結構的保護套，保證線束平滑過渡及折彎。
圖1 乘用車過孔橡膠件結構舉例
圖2 后保險杠線束過孔橡膠件應用
1.2 過孔橡膠件材料選擇
過孔橡膠件可選材料有天然橡膠、氯丁橡膠、硅橡膠和三元乙丙橡膠等，但三元乙丙橡膠應用最廣，是因為三元乙丙橡膠與其它品類橡膠相比有以下特性。
1）成本方面：三元乙丙橡膠可大量充油和碳黑，密度?。?.865），制品價格相對氯丁橡膠和硅橡膠更為低廉。
2）性能方面：三元乙丙橡膠耐臭氧性能突出，耐老化性能優異；對水、乙醇 、丙酮、硫酸、20%次氯酸和堿液等作用穩定，此外還具有很好的彈性，上述2點對于車架部位及連接車身內外的橡膠件來講，比較重要。此外，天然橡膠物理機械性能優良，但耐油和耐溶劑特性不好，耐溫性不高，使用溫度一般低于100 ℃；硅橡膠是目前最好的耐寒、耐高溫橡膠，但是機械強度低，耐油和耐溶劑特性差；氯丁橡膠物理機械性能不次于天然橡膠，但耐寒性較差，電絕緣性能不好。相比之下，使用三元乙丙橡膠綜合效果更為理想。
展開 
談談線束防水設計，汽車干濕區如何劃分
對于門線束，在水線以下的插件只有低壓喇叭，建議該處插件進行防水保護。
干區。除濕區外的其余部分都為干區。
位于此區域的線束包含儀表線束，頂棚線束，左地板線束，右地板線束。這些線束插件不需要做防水設計，但是對于直接和室外接觸的部位，需要采用帶密封的扎帶卡扣，過孔用橡膠件件進行密封，避免室內進水。
3 線束防水的形式
線束防水主要從以下方面進行考慮：
3.1 整車布置上設置滴水點
圖2 線束布置滴水點設置圖
3.2 扎帶選用
對于線束固定在外界直接相連的車身鈑金上時，優先考慮不在車身上開孔，盡量選用車身起螺柱使用卡螺柱型的扎帶進行固定，如果實在是受其他限制的話，需選用防水型扎帶進行固定。
圖3 帶防水密封圈的扎帶圖
3.3 防水插件的使用
需要進行防水設計的區域必須選用防水的接插件，根據各個區域的防水等級選用合適的接插件。
當前，一些國內主機廠對防水接插件的防水結構，如密封塞，盲塞規定的比較模糊，設置是沒有規定。而受到與接插件配套的密封塞，盲塞的價格影響，線束供應商都會使用其他型號進行替代，但這些很有可能使防水設計不可靠，影響整車電器件的功能使用。因此，一定要督促進行相應的防水實驗，全程參與，確保系統工作的穩定。
3.4 打卡點與端子壓接處的防水
處于濕區的線束，導線之間的打卡點須使用熱縮管進行保護，另外所有濕區處的搭鐵點須使用帶膠熱縮管進行保護。
3.5 過孔防水
線束過孔需使用相適應的橡膠件進行防水密封保護，兼顧到整車氣密性的要求，建議過盈量為1~2mm，對于孔大于40mm的，需進行翻邊設計，保證氣密性。
展開 詳解低壓線束三維布置設計規范/要點
線束裝配時不能把線束拉的太緊（尤其在橫向布置線束），避免行駛車輛在顛簸狀態下，引起線束固定點位置錯動，導致兩固定點之間距離瞬間增大，從而拉長線束造成線束內部接點拉脫/虛接、導線參數變化，甚至拉斷導線。
線束及其組件要留出緊固工具的安全空間，距離螺母中心至少有50mm的間隙。
2）線束穿孔與橡膠護套的安裝
線束過孔的時候，常犯的錯誤是過孔大小僅考慮線束的粗細，而忽略了線束上的接插件也需要穿過孔，這是很簡單的邏輯，但卻是初學者經常會犯的錯誤。
鈑金上開孔，也不是隨便定點，需要考慮鈑金開孔的工藝，線束橡膠護套安裝時對鈑金孔的要求。一般來講，有以下幾個要求：
外包絡直徑最大的插接器，其直徑一定要小于鈑金孔直徑。通常的要求是，鈑金孔直徑至少是接插件最大尺寸的3倍。此項要求同樣適用于線束通過封閉腔體時，如尾門內外板、側圍內外板間腔體等，在線束通過路徑方向上，腔體空間截面直徑大于插接件的1.3倍。
橡膠件對應的過孔尺寸與料厚配合無誤，橡膠件與鈑金件配合直徑過盈量大于1mm，小于2mm;
沿著孔的半徑大于堵塞孔6mm以內的鈑金表面必須平滑，以確保密閉性。
3）接插件的安裝固定
接插件是線束總成上的重要電氣件，線束布置設計時應該關注接插件的安裝固定，主要有以下幾個方面的要求：
插接件末端的線束需要預留一定的長度，以便于插接件的插拔。
接插件預留長度的情況，重點關注的對象有：組合儀表、開關面板、空調面板和音響系統及顯示屏等與儀表板線束連接的插接件接頭，四門開關線束和室內頂棚上的頂燈及開關線束，另外副儀表上的線束插件，座椅下面的線束插件及線束與線束對接插件也需要進行長度預留。
展開 線束工程師：線束三維布置設計規范，建議收藏
線束直徑過大需要彎折一定角度時要預留足夠空間，對于主干分支，一般要求線束彎折半徑要大于線束直徑的兩倍，以免彎折空間過小對影響線束裝配。
線束裝配時不能把線束拉的太緊（尤其在橫向布置線束），避免行駛車輛在顛簸狀態下，引起線束固定點位置錯動，導致兩固定點之間距離瞬間增大，從而拉長線束造成線束內部接點拉脫/虛接、導線參數變化，甚至拉斷導線。
線束及其組件要留出緊固工具的安全空間，距離螺母中心至少有50mm的間隙。
2）線束穿孔與橡膠護套的安裝
線束過孔的時候，常犯的錯誤是過孔大小僅考慮線束的粗細，而忽略了線束上的接插件也需要穿過孔，這是很簡單的邏輯，但卻是初學者經常會犯的錯誤。
鈑金上開孔，也不是隨便定點，需要考慮鈑金開孔的工藝，線束橡膠護套安裝時對鈑金孔的要求。一般來講，有以下幾個要求：
外包絡直徑最大的插接器，其直徑一定要小于鈑金孔直徑。通常的要求是，鈑金孔直徑至少是接插件最大尺寸的3倍。此項要求同樣適用于線束通過封閉腔體時，如尾門內外板、側圍內外板間腔體等，在線束通過路徑方向上，腔體空間截面直徑大于插接件的1.3倍。
橡膠件對應的過孔尺寸與料厚配合無誤，橡膠件與鈑金件配合直徑過盈量大于1mm，小于2mm;
沿著孔的半徑大于堵塞孔6mm以內的鈑金表面必須平滑，以確保密閉性。
3）接插件的安裝固定
接插件是線束總成上的重要電氣件，線束布置設計時應該關注接插件的安裝固定，主要有以下幾個方面的要求：
插接件末端的線束需要預留一定的長度，以便于插接件的插拔。
展開 談談線束三維布置開發流程與設計要點
線束直徑過大需要彎折一定角度時要預留足夠空間，對于主干分支，一般要求線束彎折半徑要大于線束直徑的兩倍，以免彎折空間過小對影響線束裝配。
線束裝配時不能把線束拉的太緊（尤其在橫向布置線束），避免行駛車輛在顛簸狀態下，引起線束固定點位置錯動，導致兩固定點之間距離瞬間增大，從而拉長線束造成線束內部接點拉脫/虛接、導線參數變化，甚至拉斷導線。
線束及其組件要留出緊固工具的安全空間，距離螺母中心至少有50mm的間隙。
2）線束穿孔與橡膠護套的安裝
線束過孔的時候，常犯的錯誤是過孔大小僅考慮線束的粗細，而忽略了線束上的接插件也需要穿過孔，這是很簡單的邏輯，但卻是初學者經常會犯的錯誤。
鈑金上開孔，也不是隨便定點，需要考慮鈑金開孔的工藝，線束橡膠護套安裝時對鈑金孔的要求。一般來講，有以下幾個要求：
外包絡直徑最大的插接器，其直徑一定要小于鈑金孔直徑。通常的要求是，鈑金孔直徑至少是接插件最大尺寸的3倍。此項要求同樣適用于線束通過封閉腔體時，如尾門內外板、側圍內外板間腔體等，在線束通過路徑方向上，腔體空間截面直徑大于插接件的1.3倍。
橡膠件對應的過孔尺寸與料厚配合無誤，橡膠件與鈑金件配合直徑過盈量大于1mm，小于2mm;
沿著孔的半徑大于堵塞孔6mm以內的鈑金表面必須平滑，以確保密閉性。
3）接插件的安裝固定
接插件是線束總成上的重要電氣件，線束布置設計時應該關注接插件的安裝固定，主要有以下幾個方面的要求：
插接件末端的線束需要預留一定的長度，以便于插接件的插拔。
接插件預留長度的情況，重點關注的對象有：組合儀表、開關面板、空調面板和音響系統及顯示屏等與儀表板線束連接的插接件接頭，四門開關線束和室內頂棚上的頂燈及開關線束，另外副儀表上的線束插件，座椅下面的線束插件及線束與線束對接插件也需要進行長度預留。
展開 一文記住高壓線束布置設計所有要點
一般的，高壓設備的布置和線束的布置也是相關聯的，需要相互考慮。布置方案的確定并不是由單方面進行鎖定的。
1、 HV 線束空間布置基本原則：
應盡量避免 HV 線束從乘客艙走線， 如因設計需要， HV 線束需連接前艙和行李箱的情況時，可以將 HV 線束通過車身鈑金過孔，從車輛底盤下走線，這樣同時能有利于 HV 線束 EMC 設計；
應避開和低壓線束一同走線， 防止干擾低壓線束;
高低壓線束應盡量避開交叉走線，高低壓線束平行布線相距 100mm，（除非不影響 EMC） ；
高壓線束同燃油管相隔至少 100mm；
相關聯的正負極導線之間的距離需保持 20mm（按屏蔽層外緣距離測量） ；
相關聯的導線長度差不允許超過 35mm；
高壓線束同靜止部件間隙至少 10mm；
高壓線束同運動部件間隙至少 25mm；(運動包絡）
應盡量避開車身碰撞后變形較大區域，以防止車輛出現意外碰撞后高壓線被鈑金割裂或絕緣層被破壞導致車身帶有高壓形成電擊傷害，比如盡量不在前后防撞梁、側圍鈑金和車門內走線。
2、相關聯的高壓線束（如電機三相線或主電源電池包線）必須統一一起并對稱布置。
3、 空間布置過程中要對線束做好保護和固定。
4、線束走線彎曲半徑不宜過小， 過小宜造成接插件密封件失效、導線絕緣皮損壞。導線合適的彎曲半徑如下表。
注：外徑指最外層絕緣皮直徑；有部分廠家的高壓大平方導線彎曲半徑可小于上述表格要求的，需同供應商確定其彎曲半徑和測試要求及其方法。
5、線束在過車身鈑金孔時，需使用橡膠套過孔保護和密封，并在過孔前后做好線束固定。
6、 接插件布置
過程中需要考慮接插件的可操作空間，通常情況下可以在布置過程中，在 CATIA 等 3D 軟件內進行模擬仿真，以確定是否具備插拔操作性。
展開 線束平臺化如何做？談談整車線束平臺化設計
車門線線對接方案如圖4 所示，公端連接器位于車門線束總成，接插件尾部帶防水膠套; 母端護套位于儀表線束總成，兩者對接后公端護套卡扣固定于白車身線束過線孔上。車門對接方案共47 孔腳位，其中包含一組用于外后視鏡高清攝像頭使用的FAKＲA 對接連接器，12 組060 系列端子，可滿足0. 3～2. 5 mm2 導線的對接需求。
母端對接方案由FAKＲA 連接器與2個23 孔腳位連接器構成，可按照車型配置需求靈活組合母端方案。在導線方面，整車導線以日標導線作為導線標準，采用前述12 色線平臺化設計理念加以控制，導線種類由92 種降至53 種，減少43%。
在線束布置上，首先確定12 種平臺化固定結構，涵蓋各種孔位、螺柱類型、扎帶卡扣和鈑金夾等，以這12 類固定結構進行線束布置設計。平臺車型中邊界基本一致的部分固定方式、分支走向保持設計一致，過孔膠套、護板、外包材料等附件原材料在各車型同邊界下保持一致。
將平臺化概念在該SUV 車型上應用后，
相同配置下整車線束原材料種類由406 種減少至319 種，減少21. 4%; 同平臺下跨車型間有261 種線束原材料能完全通用，平臺通用化率達81. 8%。
發動機線束、負極搭鐵線、車門線束、背門線束、后保線束、頂棚線束實現總成平臺化，可實現同動力、跨車型通用; 機艙線束、車身線束主體走向固化，僅需針對軸距、車長變化進行適應性更改，設計階段開發周期可縮短約14 個工作日;
首輪裝車整車線束問題點較過往項目平均值減少9 個，降低約24%; 最后，通過增大單一原材料使用量、減少庫存數量、等功能替代、供配電、接地原理優化等方式，整車線束成本降低約46 元，已達到整車線束平臺化的設計目的。
展開 整車線束平臺化設計研究與應用
車門線線對接方案如圖4 所示，公端連接器位于車門線束總成，接插件尾部帶防水膠套; 母端護套位于儀表線束總成，兩者對接后公端護套卡扣固定于白車身線束過線孔上。車門對接方案共47 孔腳位，其中包含一組用于外后視鏡高清攝像頭使用的FAKＲA 對接連接器，12 組060 系列端子，可滿足0. 3～2. 5 mm2 導線的對接需求。母端對接方案由FAKＲA 連接器與2個23 孔腳位連接器構成，可按照車型配置需求靈活組合母端方案。在導線方面，整車導線以日標導線作為導線標準，采用前述12 色線平臺化設計理念加以控制，導線種類由92 種降至53 種，減少43%。
在線束布置上，首先確定12 種平臺化固定結構，涵蓋各種孔位、螺柱類型、扎帶卡扣和鈑金夾等，以這12 類固定結構進行線束布置設計。平臺車型中邊界基本一致的部分固定方式、分支走向保持設計一致，過孔膠套、護板、外包材料等附件原材料在各車型同邊界下保持一致。
將平臺化概念在該SUV 車型上應用后，相同配置下整車線束原材料種類由406 種減少至319 種，減少21. 4%; 同平臺下跨車型間有261 種線束原材料能完全通用，平臺通用化率達81. 8%。發動機線束、負極搭鐵線、車門線束、背門線束、后保線束、頂棚線束實現總成平臺化，可實現同動力、跨車型通用; 機艙線束、車身線束主體走向固化，僅需針對軸距、車長變化進行適應性更改，設計階段開發周期可縮短約14 個工作日; 首輪裝車整車線束問題點較過往項目平均值減少9 個，降低約24%; 最后，通過增大單一原材料使用量、減少庫存數量、等功能替代、供配電、接地原理優化等方式，整車線束成本降低約46 元，已達到整車線束平臺化的設計目的。
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