蔡車(chē)旭， 肖兆旭， 劉西庭， 盧 云

（吉利汽車(chē)研究院（寧波） 有限公司， 浙江 寧波 315315）

整車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中線(xiàn)束貫穿整個(gè)過(guò)程，線(xiàn)束作為柔性件，其實(shí)車(chē)線(xiàn)束裝配后走向和數(shù)據(jù)存在一定的差異，線(xiàn)束作為整車(chē)電器件與電源間的傳輸載體，確保線(xiàn)束的可靠性尤為重要，但線(xiàn)束實(shí)車(chē)設(shè)計(jì)過(guò)程中，線(xiàn)束部分位置存在保安防災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，為了消除或降低存在的保安防災(zāi)隱患，所以在防護(hù)材料的使用上顯得十分重要，同時(shí)正確選擇線(xiàn)束的防護(hù)材料對(duì)整車(chē)的裝配工藝也很重要。

1 常用線(xiàn)束防護(hù)材料種類(lèi)

線(xiàn)束常用的防護(hù)材料種類(lèi)有：PVC膠帶、絨布膠帶、布基膠帶、紙膠帶、鋁箔膠帶、PVC套管、波紋管、編織套管、玻纖管、PVC硬質(zhì)套管等，如圖1所示，可根據(jù)線(xiàn)束的布置環(huán)境進(jìn)行合理選擇。

圖1 常用線(xiàn)束防護(hù)材料種類(lèi)

1） 膠帶是一種涂有膠黏劑，以塑料、紡織材料、紙質(zhì)、復(fù)合鋁箔為基材的電器絕緣膠帶，普遍應(yīng)用于線(xiàn)束總成捆扎和隔熱，使用膠帶主要為PVC膠帶、絨布膠帶、布基膠帶、紙質(zhì)膠帶、鋁箔膠帶。

2） 保護(hù)套管主要有3種，分別是PVC套管、編制套管、玻纖管。其中，PVC套管是為了保護(hù)線(xiàn)束而使用的聚氯乙烯管，根據(jù)用途可分為軟管和硬管；編制套管是由各類(lèi)塑料單絲編制而成的用于線(xiàn)束防護(hù)的網(wǎng)狀管子；玻纖管是由外壁涂有有機(jī)硅的玻璃纖維編制而成，并且經(jīng)過(guò)高純度無(wú)堿玻后再硫化處理制作而成的管子。

2 防護(hù)材料選型規(guī)范

2.1 防護(hù)性能要求及等級(jí)定義

防護(hù)性能要求及等級(jí)定義詳見(jiàn)表1。其中，O為推薦使用，X為禁止使用。

表1 防護(hù)性能要求及等級(jí)定義

2.1.1 機(jī)械性能——耐磨/抗沖擊/抗壓/耐振動(dòng)

1） 線(xiàn)束外部防護(hù)的機(jī)械強(qiáng)度性能作為材料選型的首要考慮因素和基本要求（集束線(xiàn)纜的基本功能）。

2） 摩擦的發(fā)生與振源有直接的關(guān)系，靠近減振器、發(fā)動(dòng)機(jī)等振源的線(xiàn)束防護(hù)耐磨等級(jí)要定義為表1相同環(huán)境描述下較高的一級(jí)。

3） 所有尼龍編制套管均屬于強(qiáng)耐磨材料，耐磨次數(shù)遠(yuǎn)大于5000次，均值為70000次左右。

4） 線(xiàn)束布置禁止與金屬銳邊、可能存在毛刺的焊點(diǎn)等位置發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但靜止接觸并采取C4級(jí)以上等級(jí)防護(hù)措施被認(rèn)為是可靠的，可視具體整車(chē)環(huán)境通過(guò)整車(chē)耐久試驗(yàn)確定。

5） 摩擦強(qiáng)度與振動(dòng)頻率、載荷、加速度、接觸面積、表面粗糙度、持續(xù)時(shí)間等多個(gè)環(huán)境因素有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)在同等上述條件，編織管要比波紋管更加耐磨。

6） 在線(xiàn)束三維布置以及數(shù)據(jù)檢查時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注鈑金邊緣、搭接、焊縫、凸焊螺柱、鈑金孔等位置的線(xiàn)束布置，按表1選用合適的耐磨等級(jí)防護(hù)用品。

7） 需要特別注意的是，內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)與波紋管內(nèi)壁的接觸也具有磨損風(fēng)險(xiǎn)。目前波紋管種類(lèi)主要為：普通型（NP）、高頻振蕩型、超平型（UFW），推薦使用UFW型；UFW型由于波谷寬度上更寬，約是其他類(lèi)型的3～5倍，使線(xiàn)束與管壁接觸面積大，能夠有效保護(hù)線(xiàn)束表面，并且在卡扣軋帶配合上由于波谷處設(shè)有的加強(qiáng)筋，使波谷變得較為平滑，配合上更為緊湊，如圖2所示。

圖2 波紋管的種類(lèi)

8） 所有硬質(zhì)管類(lèi)需防護(hù)開(kāi)口位置（末端切口、側(cè)面開(kāi)口） 都不得與內(nèi)部線(xiàn)纜發(fā)生干涉，如：開(kāi)口波紋管的切口要保證平齊，膠帶包扎過(guò)后不應(yīng)出現(xiàn)錯(cuò)位現(xiàn)象，防止割傷內(nèi)部線(xiàn)纜絕緣皮。

2.1.2 耐高低溫性能

溫度等級(jí)如表2所示，其中，T0表示持續(xù)最高使用溫度，Tk表示短時(shí)使用溫度，Tu表示過(guò)高使用問(wèn)題。

表2 溫度等級(jí)

線(xiàn)束前期各位置處的包覆物設(shè)計(jì)選擇時(shí)，可參考較為成熟車(chē)型設(shè)計(jì)方案，并通過(guò)后期整車(chē)耐久試驗(yàn)以及熱管理仿真結(jié)果進(jìn)一步確認(rèn)是否存在風(fēng)險(xiǎn)。一般，耐溫等級(jí)高的材料比耐溫等級(jí)低的材料成本高幾倍，在滿(mǎn)足性能的前提下選擇合適的耐溫等級(jí)材料可避免成本浪費(fèi)。

2.1.3 降噪性能

以鋼板敲擊法降低噪聲的能力劃分防護(hù)材料降噪等級(jí)，如表3所示。

表3 降噪等級(jí)

2.1.4 阻燃性能

整車(chē)對(duì)阻燃等級(jí)要求有：防護(hù)材料的阻燃等級(jí)應(yīng)符合LTS 12001—2019，選型詳見(jiàn)表4。

表4 阻燃等級(jí)

2.1.5 耐熱輻射性能

目前應(yīng)用在汽車(chē)低壓線(xiàn)束上的高溫材料主要有兩種：鋁箔套管和硅膠纖維管。

1） 鋁箔套管：①降溫效果與熱源溫度、熱源距離、裝配方式、基材、持續(xù)時(shí)間等相關(guān)；②線(xiàn)束熱源溫度確定后需要按照具體試驗(yàn)確定材料、間距和裝配方式等；③線(xiàn)束距離熱源大于30mm，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)低于任何防護(hù)材料，增加與熱源的距離可大幅減少熱傳導(dǎo)，減弱熱輻射；④鋁箔套管有多種：軟管、硬管、自卷鋁箔套管和定制形狀，優(yōu)先選用閉口穿管，根據(jù)裝配性次選自卷鋁箔套管，鋁箔套管不宜過(guò)長(zhǎng)防護(hù)，且應(yīng)保留一端不封口，增強(qiáng)管內(nèi)部空氣對(duì)流；⑤基材優(yōu)先選擇鋁箔+玻纖，基于成本考慮次選鋁箔+PET（滌綸樹(shù)脂）；⑥持續(xù)時(shí)間以達(dá)到熱平衡時(shí)間為準(zhǔn)，必要時(shí)可要求供應(yīng)商做烘烤試驗(yàn)；⑦初始條件不同，隔熱效果也有差別，在滿(mǎn)足合適布置條件下鋁箔材料降溫作用一般應(yīng)大于80℃；⑧鋁箔防護(hù)盡量不要折彎，如需要折彎，則折彎半徑大于本身直徑的6倍以上。

2） 硅膠玻纖管：①外層涂層為擠出成型高性能硅膠涂層，一般程黑色或灰色，內(nèi)層為無(wú)堿玻璃纖維編織管，有效導(dǎo)熱系數(shù)較低，能夠很好地保護(hù)內(nèi)部線(xiàn)束，避免溫度迅速升高；②應(yīng)用的玻纖管應(yīng)滿(mǎn)足時(shí)間1h，熱源發(fā)熱溫度250℃以下，距離35mm，測(cè)試樣件直徑10mm，內(nèi)部中間溫度達(dá)到熱平衡后可保持在80～90℃之間。

2.1.6 布線(xiàn)/固定

1） 不同的防護(hù)產(chǎn)品會(huì)對(duì)固定方式提出要求（按照固定難易程度及牢固性進(jìn)行排序，由弱到強(qiáng)）：需要粘貼固定，比如頂棚上線(xiàn)束分支；需要扎帶固定，比如鈑金卡或普通扎帶；需要支架固定，比如約束線(xiàn)束的塑料支架。

2） 靈活性/柔韌性/柔軟度（按照一般線(xiàn)束防護(hù)最小彎曲半徑進(jìn)行排序）：布基袖套＜海綿＜尼龍編織管＜PVC軟管＜玻纖管＜絨布膠帶＜PVC膠帶＜布基膠帶＜波紋管＜鋁箔套管。注：膠帶按全纏方式。

3） 線(xiàn)束的外防護(hù)選擇會(huì)直接影響線(xiàn)束定位方式及布線(xiàn)走向，所以在選擇滿(mǎn)足性能需求時(shí)也要考慮到線(xiàn)束的走向及固定方式。

表5為不同防護(hù)對(duì)線(xiàn)束柔韌性的影響等級(jí)。

表5 柔韌等級(jí)

2.1.7 加工類(lèi)型/易加工性

按加工的難易程度，將各類(lèi)防護(hù)分為5個(gè)等級(jí)（總裝工位），如表6所示。

表6 加工的難易程度

2.1.8 其他因素

1） VAVE特性：以不同類(lèi)型膠帶選用對(duì)線(xiàn)束成本的影響為例說(shuō)明。

2） 單價(jià)：普通PVC膠帶＜絨布膠帶＜布基膠帶。選用外包時(shí)需要綜合考慮線(xiàn)束所處的環(huán)境，比如：化學(xué)穩(wěn)定性、絕緣特性、電磁屏蔽、環(huán)保要求等，合理使用膠帶可大幅降低成本。

2.2 材料特性分析

材料特性分析詳見(jiàn)表7。

表7 材料特性分析

2.3 整車(chē)環(huán)境分析及區(qū)域劃分

在了解各種防護(hù)材料的功能特性后就可以為線(xiàn)束防護(hù)設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)，然而汽車(chē)內(nèi)部是一個(gè)非常復(fù)雜的小環(huán)境，汽車(chē)存在高低溫、干濕區(qū)、振動(dòng)、有機(jī)溶劑和噪聲等各種因素，線(xiàn)束的防護(hù)設(shè)計(jì)要根據(jù)線(xiàn)束所處的具體環(huán)境和布置位置合理。

汽車(chē)內(nèi)部環(huán)境的溫濕分布圖如圖3所示，從圖3中可以看出前艙環(huán)境最為惡劣，處于高溫高濕區(qū)，振動(dòng)和有害氣體、液體多，所以在線(xiàn)束防護(hù)設(shè)計(jì)上要求最高，原材料要求耐溫等級(jí)在-40～150℃之間，同時(shí)要注意防水、防振保護(hù)。

圖3 整車(chē)內(nèi)部溫濕環(huán)境分布

5門(mén)線(xiàn)束一部分處于干區(qū)，一部分處于濕區(qū)，過(guò)渡部分注意線(xiàn)束走勢(shì)以及防水密封，同時(shí)門(mén)開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)有較大振動(dòng)，需要做降噪處理。

前后保險(xiǎn)杠環(huán)境相對(duì)較差，處在低溫區(qū)，原材料的耐溫等級(jí)要求也在-40～105℃之間，同時(shí)要注意防水、防塵、減振保護(hù)。

對(duì)于不同環(huán)境要求，要根據(jù)防護(hù)材料的性能，合理地選擇線(xiàn)束防護(hù)設(shè)計(jì)。

整車(chē)內(nèi)部溫濕環(huán)境分布如圖3所示。區(qū)域及環(huán)境特性見(jiàn)表8，性能材料見(jiàn)表9。表9中，O代表該性能優(yōu)越，優(yōu)先選用，—代表具備該性能，但需評(píng)估使用，X為不具備該性能，禁止使用。

表8 區(qū)域及環(huán)境特性

表9 性能材料

2.4 防護(hù)選型思路

2.4.1 選型矩陣

防護(hù)選型思路詳見(jiàn)表10。O表示通過(guò)正確使用方式完全適合此區(qū)域；Y表示需要選用適合規(guī)格并經(jīng)過(guò)評(píng)審論證可以滿(mǎn)足應(yīng)用區(qū)域要求，避免性能不足或過(guò)剩；X表示完全無(wú)法滿(mǎn)足該區(qū)域的使用要求，如使用必然發(fā)生失效；—表示防護(hù)性能過(guò)?；蛱匦圆环?，不建議使用該區(qū)域。

表10 防護(hù)選型思路

2.4.2 防護(hù)選型的基本原則

1） 在防護(hù)性能要求單一且其他性能要求不突出的位置選擇單層防護(hù)。

2） 多層防護(hù)組合原則，即機(jī)械性能外層大于內(nèi)層，耐溫等級(jí)為相同等級(jí)，外層防護(hù)作為內(nèi)層防護(hù)的輔助或者滿(mǎn)足特定環(huán)境要求，但不能有失效風(fēng)險(xiǎn)。例如，相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位置，采用開(kāi)口波紋管外加PVC膠帶全纏有散線(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)，一般采用閉口波紋管或者紡織自卷管。

3） 防護(hù)選擇色調(diào)應(yīng)以黑色、灰色為主。

4） 由現(xiàn)有防護(hù)類(lèi)型組合，以滿(mǎn)足某些應(yīng)用場(chǎng)景要求的技術(shù)，需經(jīng)過(guò)評(píng)審和驗(yàn)證。

5） 防護(hù)選型應(yīng)優(yōu)先選用現(xiàn)有類(lèi)型防護(hù)，新增選型時(shí)需要經(jīng)過(guò)詳細(xì)評(píng)審論證。

6） 在需要滿(mǎn)足降噪性能位置的線(xiàn)束禁止與其他零件發(fā)生強(qiáng)干涉。

7） 適當(dāng)過(guò)渡防護(hù)以應(yīng)對(duì)失效和位置風(fēng)險(xiǎn)，前提是從設(shè)計(jì)角度充分論證后。

2.4.3 外防護(hù)的其他選型要求

1） 熱縮管使用要求：布置在機(jī)艙和車(chē)架等濕區(qū)位置的搭鐵端子壓接部、電源端子壓接部、打卡點(diǎn)使用雙層熱縮管對(duì)端與導(dǎo)線(xiàn)的壓接部位進(jìn)行密封保護(hù)，避免油液與線(xiàn)纜芯線(xiàn)加速氧化腐蝕。具體應(yīng)用要求見(jiàn)表11，其中，O為推薦，Y為允許，X為禁止。

表11 熱縮管應(yīng)用要求

2） 保護(hù)管或支架內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)防護(hù)要求：保護(hù)管（PVC軟管、波紋管、尼龍?zhí)坠?、門(mén)膠套） 內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)的外防護(hù)優(yōu)先使用PVC膠帶點(diǎn)纏或30～50mm大間距花纏，線(xiàn)束在管內(nèi)填充比例約占75%為宜。保護(hù)管或支架內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)防護(hù)類(lèi)型示例如圖4所示，自卷管的尺寸應(yīng)緊密包裹線(xiàn)束，且重疊部分不小于線(xiàn)束橫截面積周長(zhǎng)1/4，選擇對(duì)貼型防護(hù)材料時(shí)，對(duì)貼部位尺寸應(yīng)該不小于線(xiàn)束橫截面周長(zhǎng)的1/4。護(hù)線(xiàn)盒內(nèi)分支防護(hù)應(yīng)選用PVC膠帶花纏或裸線(xiàn)，出線(xiàn)口應(yīng)使用PVC膠帶或布基袖套防護(hù)避免磨損導(dǎo)線(xiàn)。

圖4 保護(hù)管或支架內(nèi)部導(dǎo)線(xiàn)防護(hù)類(lèi)型示例

3） 膠圈部位的防護(hù)選型：膠圈內(nèi)部線(xiàn)束應(yīng)采用PVC膠帶花纏或全纏（對(duì)于防水設(shè)計(jì)要求時(shí)，采用全纏），禁止使用波紋管，而處于濕區(qū)一側(cè)的膠套內(nèi)部采用防水泥或灌膠密封，并使用 PVC 膠帶進(jìn)行全纏包覆。干濕區(qū)膠圈部位的防護(hù)區(qū)別如圖5所示。

圖5 干濕區(qū)膠圈部位的防護(hù)區(qū)別

4） 外防護(hù)選型對(duì)線(xiàn)束分支的要求：保護(hù)管為易封口固定，線(xiàn)束使用保護(hù)管時(shí)需分支，保護(hù)管長(zhǎng)度需在50mm以上。在有彎折角度的分支出現(xiàn)時(shí)，末端建議采用50mm長(zhǎng)度PVC軟管，盡量避免直接使用波紋管，造成波紋管側(cè)切口邊緣磨損導(dǎo)線(xiàn)。單分支和細(xì)線(xiàn)分支的防護(hù)選型，見(jiàn)表12。

表12 單分支和細(xì)線(xiàn)分支的防護(hù)選型

5） 固定和導(dǎo)向防護(hù)的設(shè)計(jì)要求：①用于捆扎分支，護(hù)套或者固定器的膠帶應(yīng)與捆扎主干的防護(hù)材料相同或相近；②膠帶固定卡扣時(shí)纏繞圈數(shù)不少于3層；③高振區(qū)域（發(fā)動(dòng)機(jī)艙） 的直角出線(xiàn)護(hù)套應(yīng)選用導(dǎo)向護(hù)殼或?qū)蚰z套；④發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)其它銳角出線(xiàn)，應(yīng)視區(qū)域的耐磨等級(jí)采用耐磨布基膠帶或尼龍編織套管防護(hù)，避免采用波紋管以防止波紋管側(cè)開(kāi)口邊緣對(duì)導(dǎo)線(xiàn)的磨損和割傷，必要時(shí)可采用導(dǎo)向護(hù)殼或膠套；⑤懸置布置的線(xiàn)束分支與周邊件，或其運(yùn)動(dòng)包絡(luò)有干涉風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可采用硬質(zhì)PVC管控制分支直順走線(xiàn)。

3 總結(jié)

相關(guān)從業(yè)人員通過(guò)對(duì)車(chē)輛常用防護(hù)材料的機(jī)械、耐溫、降噪、阻燃、耐輻射、柔韌、加工等性能的了解，同時(shí)綜合整車(chē)的布置環(huán)境和防護(hù)需求，結(jié)合選型矩陣和選型的基本原則，可合理選擇線(xiàn)束防護(hù)材料。此文目的在于提高整車(chē)防護(hù)的準(zhǔn)確性，消除過(guò)渡防護(hù)，避免整車(chē)成本浪費(fèi)，能進(jìn)一步消除整車(chē)的保安防災(zāi)隱患。