汽車后蓋線束的設(shè)計(jì)及布置策略

陳 淳，田 夢(mèng)，單黎婷

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

1 后蓋線束布置概述

隨著電氣功能日趨復(fù)雜地應(yīng)用于現(xiàn)代汽車上，連接用電器的線束的數(shù)量和種類越來越多，留給線束的走線空間卻越來越小。因此，線束的布局走向、捆扎及固定的方式和美觀性在線束的布置策略中變得更加重要。

一系列用電器布置在汽車后蓋上，后蓋線束的作用則是連接這些用電器，使其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。不論是三廂車還是兩廂車，后蓋上都需要通過開孔，讓線束進(jìn)入后蓋，抵達(dá)后蓋的用電器。相比于三廂車，兩廂車的開孔位置更為顯眼，并且由于兩廂車特殊的后蓋鈑金結(jié)構(gòu)，能夠開孔的區(qū)域沒有三廂車那么多，以致兩廂車所開鈑金孔的尺寸小于三廂車的。此外，除了共有的后蓋尾燈、牌照燈、后攝像頭等功能，兩廂車的后蓋和三廂車的相比，擁有更多的電器功能，如電動(dòng)后蓋、天線、雨刮電機(jī)、后風(fēng)窗加熱等，其后蓋線束分支的直徑也會(huì)更大。因此，三廂車的后蓋線束多和車身線束合為一體式，而兩廂車的后蓋線束多和車身線束打斷，成為獨(dú)立的小線束，用接插對(duì)接和車身線束相連，原因在于帶多個(gè)塑件的后蓋線束沒法穿過鈑金孔或穿過鈑金孔需要花費(fèi)大量的時(shí)間。

兩廂車后蓋線束的布局走向及分段形式不可拘泥于單一的形式，需要根據(jù)后蓋內(nèi)飾、后蓋鈑金、密封膠條、玻璃黑邊等零件的具體情況以及后蓋用電器的分布，并結(jié)合原材料成本和總裝可制造性來綜合考慮的。如何在兩廂車后蓋狹小的布線空間內(nèi)，以最低的原材料和總裝成本，完成后蓋所有電器功能的實(shí)現(xiàn)，是后蓋線束布局設(shè)計(jì)需要考慮的問題。

2 后蓋線束布置對(duì)比

目前汽車市場(chǎng)上各大品牌的兩廂車有著各種各樣的后蓋造型，不同的后蓋造型對(duì)應(yīng)著不同的后蓋線束布置方法。本文選取市場(chǎng)上幾款具有代表性的兩廂車，從內(nèi)飾結(jié)構(gòu)、后蓋線束的分段數(shù)量、線束橡膠件的數(shù)量和位置等方面進(jìn)行對(duì)比，得出結(jié)果如表1所示。

表1 兩廂車后蓋線束布置對(duì)比

可以看出，對(duì)于經(jīng)濟(jì)型、緊湊型的車型而言，后蓋一般采用半內(nèi)飾的造型設(shè)計(jì)，并且線束橡膠件被布置在鈑金兩側(cè)；而對(duì)于配置相對(duì)高端的車型而言，后蓋一般采用全內(nèi)飾的造型設(shè)計(jì)，線束橡膠件被布置在鈑金中間或兩側(cè)。

3 后蓋線束布置的影響因素

和整車的其他零件相比，線束的走向布局設(shè)計(jì)一般處在相對(duì)靠后的節(jié)點(diǎn)。因此，線束的布置策略和整車層面的前期設(shè)計(jì)有關(guān)。

影響后蓋線束布局走向的因素主要有4個(gè)，分別是后蓋內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)、后蓋鈑金的結(jié)構(gòu)及空間、后蓋用電器的位置及數(shù)量，以及總裝可制造性。

3.1 后蓋內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行整車的造型設(shè)計(jì)之前，先會(huì)對(duì)該車輛進(jìn)行市場(chǎng)定位和裝備定義。對(duì)于后蓋而言，該步驟會(huì)決定布置在后蓋上內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)。一般而言，兩廂車后蓋上的內(nèi)飾結(jié)構(gòu)主要有兩種，分別為全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)和半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)，兩種后蓋內(nèi)飾結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 兩種后蓋內(nèi)飾結(jié)構(gòu)

全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)由4節(jié)內(nèi)飾組成，分別覆蓋后蓋鈑金的上、下、左、右4個(gè)區(qū)域，其中鈑金下方區(qū)域內(nèi)飾的面積最大；而半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)只有一節(jié)內(nèi)飾，覆蓋后蓋鈑金的下方區(qū)域。后蓋內(nèi)飾和鈑金的交界處一般會(huì)隱藏在玻璃黑邊的范圍內(nèi)，達(dá)到遮擋及美觀的目的。根據(jù)線束的布置需在A面不可見的要求，這兩種內(nèi)飾結(jié)構(gòu)決定了不同的線束布置策略。全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)可以使線束布置在內(nèi)飾和鈑金之間或外鈑金和內(nèi)鈑金之間的腔道內(nèi)，而半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)只能使線束布置在外鈑金和內(nèi)鈑金之間的腔道內(nèi)。

3.2 后蓋鈑金的結(jié)構(gòu)及空間

整車的造型定義和密封膠條以內(nèi)的鈑金空間決定了線束橡膠件的布置位置。

后蓋用電器大多布置在密封膠條的環(huán)形區(qū)域內(nèi)，并且線束不能從密封膠條的表面越過，因此，線束需要在密封膠條環(huán)形外的區(qū)域進(jìn)入內(nèi)鈑金，從鈑金內(nèi)部的空間穿過，再進(jìn)入密封膠條環(huán)形內(nèi)的區(qū)域。

1）線束橡膠件布置在后蓋鈑金上部中間

在裝備定義為全內(nèi)飾的情況下，線束橡膠件一般布置在后蓋鈑金上部中間。原因在于，后蓋密封膠條環(huán)形內(nèi)的上部鈑金中間有足夠的空間給線束橡膠件開固定孔。

后蓋線束首先穿入后蓋內(nèi)鈑金，越過后蓋密封面，再從后蓋內(nèi)鈑金穿出來，隨后沿著后蓋風(fēng)窗玻璃兩側(cè)進(jìn)行布線，橡膠件固定位置如圖2所示。如果將橡膠件布置在后蓋鈑金上部?jī)蓚?cè)，受限于車身的造型結(jié)構(gòu)，拐角處密封膠條環(huán)形以內(nèi)的鈑金區(qū)域沒有足夠的空間開孔。

圖2 橡膠件固定位置在鈑金中間

這種情況下，后蓋線束通過卡釘固定在內(nèi)鈑金表面，內(nèi)飾通過卡腳同樣固定在內(nèi)鈑金表面，覆蓋在線束之上，使線束不外露，全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)下線束的走向如圖3所示。

后蓋鈑金需要根據(jù)所布置線束分支的直徑大小調(diào)整其結(jié)構(gòu)，并確定線束和內(nèi)飾的固定點(diǎn)位置，確保線束的走線空間以及和內(nèi)飾卡腳之間的間距，防止線束和內(nèi)飾卡腳產(chǎn)生干涉。

2）線束橡膠件布置在后蓋鈑金上部?jī)蓚?cè)

在裝備定義為半內(nèi)飾的情況下，線束橡膠件一般布置在后蓋鈑金上部?jī)蓚?cè)，如圖4所示。

主要原因在于沒有后蓋內(nèi)飾的遮擋，線束從密封膠條環(huán)形外的區(qū)域進(jìn)入后蓋內(nèi)鈑金后，無法再從后蓋內(nèi)鈑金穿出，只能從外鈑金和內(nèi)鈑金之間的腔道內(nèi)向下走出。因此，將線束橡膠件布置在后蓋兩側(cè)，使其更靠近柱子，能夠使總裝工人在穿線時(shí)更方便施力，從而節(jié)約操作工時(shí)，半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)下線束的走向如圖5所示。然而，若將橡膠件布置在中間，線束將很難在后蓋鈑金的空腔中順利通過風(fēng)窗圓角轉(zhuǎn)彎處，即使能夠通過，也會(huì)大幅增加總裝車間的操作工時(shí)，降低生產(chǎn)效率。

這種情況下，后蓋鈑金需要根據(jù)穿線線束分支的直徑大小調(diào)整其結(jié)構(gòu)以確保腔道內(nèi)的空間能夠使線束在安裝過程中可以穿過。

圖3 全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)下線束的走向

圖4 橡膠件固定位置在鈑金上部?jī)蓚?cè)

圖5 半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)下線束的走向

然而還有一種情況是后蓋采用全內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)，但線束橡膠件卻布置在后蓋兩側(cè)，線束走在后蓋鈑金的腔道內(nèi)，這是出于擴(kuò)大后方視野和頭部空間的考慮。

此外，在后蓋線束可以通過鈑金腔道的前提下，還需要額外考慮穿線線束的截面積和鈑金腔道截面積的比值。如果比值較大，則代表線束和鈑金距離較近，意味著線束分支較粗或鈑金腔道空間較??；反之則意味著線束分支較細(xì)或鈑金腔道空間較大，后蓋線束與鈑金腔道的截面積之比如圖6所示，兩種情況后蓋線束的直徑均為12mm，鈑金腔道的空間不同，圖6b的鈑金腔道大于圖6a。對(duì)于圖6a的情況，在設(shè)計(jì)后蓋線束的覆蓋物時(shí)，需要采用具有耐磨等級(jí)的膠帶，以起到在長(zhǎng)距離盲穿鈑金腔道的過程中保護(hù)線束的作用，防止后蓋線束在穿線過程中與鈑金毛刺或氣彈簧球頭螺母相碰引起損壞。

圖6 后蓋線束與鈑金腔道的截面積之比

3.3 后蓋用電器的位置及數(shù)量

車輛的裝備定義決定了布置在后蓋上用電器的位置及數(shù)量。

后蓋用電器的位置決定了線束的路徑走向。不同功能用電器的布置位置不同，布置位置較為集中的用電器可以通過同一根線束分支走線，如雨刮電機(jī)、牌照燈、后蓋鎖開關(guān)等，這樣可以減少線束在后蓋鈑金上的固定點(diǎn)。

后蓋用電器的數(shù)量決定了橡膠件的使用數(shù)量及線束分支的直徑。經(jīng)過車身和后蓋的線束交界處會(huì)使用橡膠件進(jìn)行固定，起到整車層面密封的作用以及線束層面耐磨保護(hù)的作用。后蓋橡膠件的填充程度需要大于70%且小于95%，以確保橡膠件在一定數(shù)量下對(duì)動(dòng)態(tài)翻轉(zhuǎn)扭曲運(yùn)動(dòng)的耐久性。根據(jù)結(jié)構(gòu)、固定方式及安裝位置的不同，汽車線束上使用的橡膠件類型也不同。后蓋與車身連接處的橡膠件一般采用有骨架且雙孔固定的類型，如圖7所示。該處的橡膠件會(huì)同時(shí)固定在車身鈑金及后蓋鈑金上，先通過圖7中“1”處骨架上的卡腳卡入鈑金后，再通過圖7中“2”處與鈑金平面形成的過盈貼合起到密封的作用。

如果后蓋上的功能數(shù)量較少，則可以使用1個(gè)橡膠件；如果后蓋上的功能數(shù)量較多，則需要考慮使用2個(gè)橡膠件，以起到左、右線束分支平攤線束總直徑的作用，并且可以為后續(xù)的功能增加做線束空間預(yù)留，后蓋上不同數(shù)量的橡膠件如圖8所示，紅圈處為線束橡膠件。

圖7 有骨架、雙孔固定型橡膠件

圖8 后蓋上不同數(shù)量的橡膠件

在一些較為高端的車型上，配置有FM／AM天線，通過布置在后蓋玻璃側(cè)的天線接收信號(hào)，經(jīng)由濾波器消除噪聲，最后傳至乘客艙收音機(jī)。該功能需要額外獨(dú)立出一根后蓋小線，后蓋線束的布局（獨(dú)立天線回路）如圖9所示，原因在于天線防諧振電路與天線結(jié)構(gòu)之間的線束不能和其他線束一起捆扎走線，為了滿足高頻信號(hào)傳輸?shù)钠焚|(zhì)以及電磁兼容要求。

此外，某些車型會(huì)采用貫穿式尾燈的造型，這種尾燈自身帶有辮子線。相比于傳統(tǒng)尾燈造型，需要在后蓋線束的貫穿式尾燈的功能塑件上安裝卡釘，使其固定在后蓋鈑金上，隨后和后裝的貫穿式尾燈自帶的辮子線對(duì)接，完成功能的實(shí)現(xiàn)，后蓋線束的布局 （貫穿式尾燈）如圖10所示。

圖9 后蓋線束的布局（獨(dú)立天線回路）

圖10 后蓋線束的布局 （貫穿式尾燈）

3.4 總裝可制造性

總裝車間的裝配可制造性決定了后蓋線束的分段形式。

如果后蓋用電器的數(shù)量較多，后蓋線束分支上帶的塑件也就越多，并且線束分支的直徑也越大，這樣會(huì)增加線束分支在穿越鈑金孔時(shí)的難度。不僅如此，如果線束上使用到了一些體積較大的塑件，則線束分支穿孔的難度則會(huì)更大，甚至?xí)?dǎo)致無法通過橡膠件的安裝孔。這種情況下，可以使用多段式后蓋線束，具體做法是將后蓋線束進(jìn)行打斷，分成多段小線束，小線束之間通過接插對(duì)接塑件對(duì)接。

這樣一來，總裝車間在進(jìn)行后蓋孔穿線時(shí)，先將帶橡膠件的后蓋線束穿入鈑金孔，再將帶有大量后蓋用電器功能塑件的線束布置在后蓋鈑金上，最后完成兩段后蓋線束的接插對(duì)接，這樣可以減少總裝車間的操作工時(shí)。斯柯達(dá)明銳的后蓋線束分為了3個(gè)分段，為了降低總裝車間穿線的難度，3段式后蓋線束分布如圖11所示。

其中的兩個(gè)線束分段帶有橡膠件，從后蓋的兩側(cè)鈑金進(jìn)入密封膠條環(huán)形內(nèi)的區(qū)域，第3個(gè)線束分段通過接插對(duì)接和其中一段帶有橡膠件的線束對(duì)接 （圖11紅圈處）。

圖11 3段式后蓋線束分布

4 后蓋線束布置成本分析

不同的后蓋線束布置方式，對(duì)應(yīng)內(nèi)飾和線束的原材料成本以及總裝車間的安裝工時(shí)成本是不同的?；趦?nèi)飾的結(jié)構(gòu)、后蓋功能的數(shù)量以及后蓋線束的分段數(shù)量，分析內(nèi)飾、線束分段、線束固定件、線束覆蓋物以及總裝工時(shí)成本，得出結(jié)論如表2所示。

表2 不同后蓋線束布置的成本對(duì)比

可以得出如下結(jié)論。

1）全內(nèi)飾結(jié)構(gòu)情況下，內(nèi)飾成本高，線束覆蓋物成本低；半內(nèi)飾結(jié)構(gòu)情況下，內(nèi)飾成本低，線束覆蓋物成本高。

2）多段式后蓋線束情況下，線束接插對(duì)接成本高，總裝安裝工時(shí)成本低；1段式后蓋線束情況下，線束接插對(duì)接成本低，總裝安裝工時(shí)成本高。

3）后蓋用電器數(shù)量多，線束固定件成本高；后蓋用電器數(shù)量少，線束固定件成本低。

5 后蓋線束布置策略

通過本文的分析，在兩廂車型完成裝備和造型定義之后，歸納后蓋線束的設(shè)計(jì)及布置策略如圖12所示。

圖12 兩廂車后蓋線束布置策略

車型的市場(chǎng)定位、裝備及造型定義決定了后蓋內(nèi)飾的結(jié)構(gòu)，從而會(huì)對(duì)線束橡膠件的布置位置、線束的安裝方式、以及線束覆蓋物的成本產(chǎn)生影響；接著再根據(jù)后蓋用電器的數(shù)量，決定線束固定件的數(shù)量；最后，再分析總裝可制造性，確定后蓋線束的分段數(shù)量。

6 總結(jié)

本文通過列舉市場(chǎng)上具有代表性的兩廂車后蓋線束的布置方式，對(duì)比各布置方式的差異點(diǎn)，分析影響后蓋線束布置的因素，再結(jié)合不同線束布置方式下各零件成本及總裝可制造性的比較，制定出兩廂車后蓋線束的布置策略，對(duì)后蓋線束的布局設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。通過應(yīng)用該設(shè)計(jì)及布置策略，能使兩廂車的后蓋線束在設(shè)計(jì)之初具有更好的機(jī)械特性和電氣特性、更低的原材料成本、更優(yōu)的總裝可制造性以及更高的可靠性。