張鵬,邱偉，辛強

(1.中汽檢測技術(shù)有限公司，廣東廣州 510535;2.中國汽車零部件工業(yè)有限公司，北京 100083)

0 引言

當前，在主機廠的線束設計規(guī)范中，大都會對固定點與固定點之間的距離進行定義，卻鮮有對線束分支末端的連接器和其最近固定點之間的距離做出說明，大部分的“Global OEM”也是如此。但是，很多連接器出現(xiàn)的失效問題，卻跟這個問題相關(guān)，比如：端子鍍層磨損、端子阻抗變大、連接器信號瞬斷、密封連接器漏水、端子銹蝕、甚至燒蝕等等。

線束分支第一個固定點到連接器之間的距離問題，不是上述失效的充要條件，而是這些失效的潛在原因之一。為此，本文作者針對這個距離問題進行了詳細分析，找到了其原因所在，并提出了解決方案，從而避免失效情況的發(fā)生，為線束工程師的設計工作提供了參考和指導。

1 固定點與分支點的介紹

圖1為分支末端連接器到第一個固定點距離，圖中的“L”即為所討論的距離。

圖1 分支末端連接器到第一個固定點距離

文中所說的固定點(Retainer)，是指固定在車身或者車身附件上的有直接物理連接的各種裝置，比如各類卡釘、將線束綁縛在車身上的軋帶、塑料通道等等。

此處，有兩個概念需要做出解釋，這也是實際工作中工程師容易混淆的地方：分支點和固定點。一般情況下，不可以把線束分支點視作固定點，如圖2所示。圖中“分支點A”是不能夠視為固定點的，除非主干非常粗壯，而且在靠近分支點A的地方有固定點，可以確保分支點A的相對固定。

圖2 分支點

2 一般固定點的作用

一般固定點的作用通常如下：

(1)固定線束，避免產(chǎn)生噪聲、磨損；

(2)定位線束，躲避干涉；

(3)導向線束，讓分支朝向適當方向；

(4)工藝裝配需求[1]。

3 分支上距離末端連接器最近的固定點的作用

汽車線束行業(yè)設計要求：在靜態(tài)時，線束安裝在車上以后，不能讓導線對連接器內(nèi)部的端子有拉力。在靜態(tài)下端子不受導線拉力，依然不可以確保端子/連接器的穩(wěn)定安全。車輛一旦啟動，就始終是一個振動的環(huán)境。而振動的本質(zhì)，是有力和加速度的存在。

下面分析一下端子的受力情況，先簡化模型，用單根導線來講解，如圖3所示。

圖3 單根導線模型

線束裝車以后，連接器和固定點都已經(jīng)被固定起來了，先假設線束設計是合理的，即在靜態(tài)時，端子沒有受到導線的拉力(導線及覆蓋物的重力除外)。在車輛運行后，整車即處于一個振動狀態(tài)，因為有振動加速度的存在，同時根據(jù)力與反作用力原理，端子和導線之間就存在了拉力(動態(tài)應力)。

一般情況下，連接器端子和固定點共同承載長度為“L1”導線的力，但是在某個特殊時刻(特定的振動方向上)，導線所有的力都可能會加載在端子上，此為最惡劣狀況，此刻，端子的受力大小為：

F=m·a

式中：m為L1這段長度導線的質(zhì)量;a為振動加速度。

由于振動加速是不受人為控制的，在某個時刻，加速度是固定的，所以端子的受力大小，取決于導線的質(zhì)量，換句話說，也就是取決于導線的長度。當然，上面只是一個簡化的物理模型，其實端子受力的大小，不僅僅取決于導線的質(zhì)量，還有導線外面覆蓋物的質(zhì)量。

在多孔連接器中，由于實際生產(chǎn)上沒有辦法保證各個端子所連接導線的松弛度都是一樣的，而這些導線又都是包覆在一起的，所以在某個振動時刻，甚至會發(fā)生這一段線束(導線及其覆蓋物)所產(chǎn)生的全部拉力都作用在連接器中的幾個甚至一個端子上。所以，這段線束的長度(即到連接器最近的這個固定點和連接器之間的距離)，決定了端子的受力大小。

綜上所述，分支上距離末端連接器最近的固定點的作用除了具有一般固定點的作用外，還具有最本質(zhì)的作用——應力控制，通過控制長度(到連接器的距離)來控制作用在端子上的應力大小，防止此應力過大而產(chǎn)生一系列的失效。

4 連接器到其最近的固定點之間的距離

連接器到其最近的固定點之間的距離，最終取決于“端子/連接器”這個系統(tǒng)對作用在其上的振動拉應力的承受能力。所以，解決這個距離問題的方案，應該到端子、連接器的標準中去尋找，例如SAE/USCAR-2-2020[2]，這是一個汽車電氣連接器(含端子)的標準，其中關(guān)于振動測試的設置如圖4所示。

圖4 振動測試設置模型

由圖4可以看到，線束上連接器和其最近的固定點之間的距離為(100±10)mm[2]。

文中第3節(jié)已經(jīng)分析了在振動情況下這個距離對于連接器和端子的影響。如果某個連接器(連同端子)是按照SAE/USCAR-2這個標準體系開發(fā)驗證的，那么可以將“(100±10)mm”理解為“連接器/端子”系統(tǒng)的固有屬性。

通過查閱相關(guān)文獻 [3],發(fā)現(xiàn)幾乎所有體系的汽車連接器標準中，都將此距離定義為100 mm。也就是說，如果使用的連接器是按照上述幾個標準體系開發(fā)的，而在線束設計中，卻忽視這個“屬性”，擅自增大這個距離尺寸，那么出現(xiàn)連接器相關(guān)失效就實屬正?，F(xiàn)象。

當然，有人在設計中沒有遵守這個“100 mm”原則，似乎也沒出現(xiàn)失效。可能的原因有：連接器系統(tǒng)設計的時候，都是有或多或少的余量；連接器孔位并未用滿；覆蓋物質(zhì)量較少。甚至還有可能，出現(xiàn)了失效，只是沒有被發(fā)現(xiàn)而已。

由于不清楚每一個連接器的設計余量，所以，在設計線束時，最好不要去放大這個距離尺寸，除非做過了充分的測試驗證。否則，即使現(xiàn)在沒有出現(xiàn)問題，也不代表在整個壽命周期內(nèi)都是安全的。

現(xiàn)實中還存在一個實車空間無法達到要求的問題。這就要求線束的三維設計要跟整車設計同步，讓線束布置滿足所需要的空間。即使?jié)M足不了，也要盡可能地靠近這個數(shù)值。

5 結(jié)束語

文中從連接器、端子及振動的角度探討了汽車線束三維布局設計中的一個典型問題，即線束分支末端連接器和其最近的固定點之間的距離，根據(jù)連接器設計驗證體系標準，最大應為100 mm；同時倡導線束設計回歸設計本質(zhì)，即講邏輯而非靠經(jīng)驗，重驗證而非憑想象。