汽車線束過孔橡膠護(hù)套設(shè)計(jì)探析

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摘要：本文描述汽車線束過孔橡膠護(hù)套功能、布置位置、關(guān)鍵尺寸、設(shè)計(jì)依據(jù)及關(guān)重點(diǎn)、性能要求等內(nèi)容，本論文為線束過孔橡膠護(hù)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及產(chǎn)品驗(yàn)證提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：汽車線束過孔；橡膠護(hù)套；設(shè)計(jì)指導(dǎo)

汽車線束中經(jīng)常使用到過孔橡膠護(hù)套，為線束提供密封、保護(hù)和固定，但橡膠過孔護(hù)套作為線束的子零件缺乏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范作為指導(dǎo)文件。為了使橡膠護(hù)套的設(shè)計(jì)、評審和品質(zhì)管控更規(guī)范、更高效，本文從橡膠護(hù)套的特點(diǎn)、常見結(jié)構(gòu)、使用位置、關(guān)鍵尺寸、設(shè)計(jì)依據(jù)及關(guān)重點(diǎn)、性能要求和驗(yàn)證等方面對過孔橡膠護(hù)套進(jìn)行了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)闡述，為汽車線束用橡膠護(hù)套提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

1功能概述及常見結(jié)構(gòu)

1.1線束過孔橡膠件作用及特點(diǎn)

常用的線束橡膠件材料有天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠、三元乙丙等［1］。汽車線束橡膠護(hù)套多以三元乙丙即EPDM為主要材質(zhì)，是為了保證車輛密封性、過孔保護(hù)、線束平滑過渡性能而在車身鈑金、護(hù)罩等零部件過孔位置使用的彈性橡膠的零件，常見結(jié)構(gòu)分為帶骨架（導(dǎo)向結(jié)構(gòu)，材料多為PA66）和無骨架兩種。橡膠件有高彈性、機(jī)械強(qiáng)度高、減震、較高的可撓性、耐磨性、不透水、不透氣，某些合成橡膠具有耐油、耐熱、耐寒、耐老化、耐輻射性能。

1.2線束過孔橡膠件的使用位置

前艙橡膠件用在前艙與前圍鈑金接口處，多位于前圍鈑金左側(cè)，也有的位于前圍鈑金兩側(cè)，左右各1個(gè)。一般安裝在前艙線束上和發(fā)動(dòng)機(jī)線束、底板線束上，通常前圍鈑金過孔護(hù)套為整車中最大的。車門及后背門橡膠護(hù)套是汽車上比較特殊的橡膠件，需要跨越鈑金，各自位于車門及后背門與車體連接處，安裝在相應(yīng)門線束上。油泵橡膠件位于駕駛室地板中后部，一般安裝在油泵線束上，也可集成到地板線束上。倒車?yán)走_(dá)橡膠件在行李廂后部，一般安裝到倒車?yán)走_(dá)線束上，也可集成到地板線束上。其它橡膠件如后組合燈橡膠件、4門過孔橡膠件、后輪EPB卡鉗線束橡膠件等，大多集成在對應(yīng)的功能線束上。線束過孔橡護(hù)套常見使用位置如圖1所示。

2設(shè)計(jì)依據(jù)及關(guān)重點(diǎn)

2.1前圍過孔護(hù)套關(guān)鍵尺寸分析

汽車線束前圍過孔橡膠護(hù)套是常見且重要的橡膠護(hù)套，其關(guān)鍵尺寸定義（圖2）及分析如下。鈑金開孔直徑d：需綜合考慮線束最大線徑的匹配性，插件及線束分支的可穿過性，并需考量NVH性能，例如：傳統(tǒng)乘用車車型長使用D=72mm，翻遍高度為6；高性能及配置較高車型使用左側(cè)D=100mm，右側(cè)D=85mm的前圍兩側(cè)過孔方案。鈑金厚度t：由車體依據(jù)材料、車身強(qiáng)度決定，過孔膠圈與之匹配設(shè)計(jì)，若鈑金不翻邊，膠圈設(shè)計(jì)可覆蓋鈑金厚度0.8~1.0mm，若鈑金采用翻邊結(jié)構(gòu)，膠圈設(shè)計(jì)可覆蓋鈑金厚度0.7~1.1mm。鈑金翻邊高度h：影響密封性與安裝力和保持力，翻遍結(jié)構(gòu)可增強(qiáng)橡膠件的密封性，改善裝配性，增大拉脫力，設(shè)計(jì)首選帶翻邊結(jié)構(gòu)，h與開孔直徑d為正相關(guān)，對標(biāo)結(jié)果h約為d的6%~11%。膠套過線尺寸D：考量EPDM拉伸率下限為400%及低配車型最小線束外徑設(shè)計(jì)合理的尺寸，容納線徑為D×（1-1.35），對標(biāo)多車系，過線尺寸D數(shù)據(jù)范圍15~28mm（能覆蓋智能駕駛Level3線徑上升到38mm的需求）。膠套最大投影直徑B：以不干涉周圍零件為原則。膠套最大長度A：以不干涉周圍零件為原則，同時(shí)考慮線束工廠的纏膠帶的便利性，膠圈纏膠帶位置長度≥25mm。膠套過孔鈑金尺寸C：為確保防水功能需設(shè)計(jì)過盈量，與開孔直徑d為正相關(guān)。鈑金翻邊配合尺寸E：為確保密封性與安裝便利性，膠套配合尺寸為翻邊高度正相關(guān)，并在周圍增加數(shù)圈R0.5~0.85之凸起輔助密封。

2.2前艙、雨刮、油泵等橡膠設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)輸入條件：①鈑金開孔是否有翻邊，翻邊朝向，翻邊高度及公差，翻邊拔模角度；②鈑金孔尺寸及公差；③鈑金厚度（確認(rèn)單層鈑金還是雙層鈑金）；④過孔線束的直徑（線束粗細(xì)）；⑤過孔周邊環(huán)境數(shù)據(jù)：支架、插接件、線束走向。

2.3門線束（4門+行李廂門）橡膠件設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)輸入條件：①門側(cè)，立柱側(cè)的鈑金孔尺寸及公差；②鈑金厚度（單層鈑金，雙層鈑金，有無翻邊結(jié)構(gòu)）；③所穿線束的直徑（線束粗細(xì)）；④膠套上是否配插接件，插接件型號及數(shù)據(jù)；⑤鈑金的開門鉸鏈數(shù)據(jù)及極限開門角度。

3匹配鈑金要求

3.1鈑金開孔大小要求

鈑金開孔要滿足線束上所有的插件都能穿過該孔，鈑金孔的直徑大于線束中最大插接件外廓圓半徑5mm以上，如圖3所示。

3.2鈑金孔周邊平面要求

為保證橡膠護(hù)套的防水性，要求鈑金孔周邊為平面設(shè)計(jì)（圖4），平面的尺寸要求L見表1。

3.3鈑金開孔翻邊要求

翻邊結(jié)構(gòu)（圖5）可增強(qiáng)橡膠件的密封性，改善裝配性，增大拉脫力，首選匹配帶翻邊結(jié)構(gòu)的鈑金孔，對于直徑大于50mm的過孔安裝孔，建議設(shè)置一個(gè)至少5mm的翻邊。

3.4雙層鈑金開孔尺寸要求

雙層鈑金的密封，內(nèi)層鈑金孔半徑R2，需比外層鈑金孔半徑R1至少大5mm。如圖6所示。

3.5車頂鈑金開孔要求

鈑金孔必須設(shè)置一凸臺(tái)，以防止水流經(jīng)過膠套與鈑金間的貼合面縫隙處，流入車內(nèi)，若橡膠護(hù)套為帶骨架結(jié)構(gòu)則必須明確鈑金孔的公差，推薦要求橡膠件開孔公差尺寸定義為R00.2（R為開孔尺寸，公差尺寸要求上公差為0.2mm，下公差為0mm），橡膠過孔骨架的尺寸和定義與鈑金的公差匹配，防止裝配困難或裝配后漏水。

4護(hù)套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1壁厚設(shè)計(jì)

一般前圍橡膠護(hù)套厚度設(shè)計(jì)參考：出線口壁厚1.5~2.5mm，過渡部分3~3.5mm，隔音艙設(shè)計(jì)3.5~8mm，如圖7所示。

4.2出線口結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

出線口內(nèi)部機(jī)構(gòu)推薦設(shè)計(jì)3條防水防滑筋，R=0.5為宜；出線口直徑D定義，可按線徑D≈最大過線徑/1-1.35參考設(shè)計(jì)；出線口設(shè)計(jì)長度≥25mm。如圖8所示。為匹配多種直徑線束，出線口也可以設(shè)計(jì)為開放式，帶U型槽結(jié)構(gòu)，如圖9所示。

4.3卡槽設(shè)計(jì)

1）卡槽寬度：匹配帶翻邊結(jié)構(gòu)的橡膠套，設(shè)計(jì)單邊過盈0.25~0.5mm，如圖10所示，鈑金開孔Φ72，膠套卡槽寬度設(shè)計(jì)為73mm，單邊過盈量為0.5mm。2）卡槽高度設(shè)計(jì)參考：卡槽厚度設(shè)計(jì)與鈑金翻邊高度一致，如鈑金翻遍為6，設(shè)計(jì)卡槽高度為6，如圖11所示。

4.4唇邊設(shè)計(jì)參考（圖12）

1）小唇邊C：設(shè)計(jì)寬度一般選取3~5mm，大于5mm膠套不好裝配，小于3mm，膠套容易拉出；唇邊的角度a對裝配性同樣有影響，推薦傾斜角度30°~60°。2）大唇邊A/B：A設(shè)計(jì)寬度1~1.5mm，B設(shè)計(jì)高度1.2~2mm。

4.5隔音艙設(shè)計(jì)

隔音艙設(shè)計(jì)，要考慮模具脫模工藝，盡量設(shè)計(jì)大圓角過渡面，避免設(shè)計(jì)尖角、直角。如圖13所示。隔音艙設(shè)計(jì)，要考慮模具脫模工藝，在取模具內(nèi)芯側(cè)，膠套壁厚適當(dāng)減薄，如圖14藍(lán)色圈內(nèi)同時(shí)隔音艙最大直徑與脫模位置線束穿線孔直徑的比值一般要求小于3.5，便于脫模。

4.6安裝標(biāo)記設(shè)計(jì)

帶導(dǎo)向的膠套需要設(shè)計(jì)安裝標(biāo)記，便于總裝車間裝配定位。如圖15所示。

4.7膠圈的檢修口設(shè)計(jì)

前圍鈑線束過孔橡膠護(hù)套推薦增加檢修口設(shè)計(jì)，方便車輛的返修穿線。如圖16所示。

參考文獻(xiàn)：

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

作者:林貞亮 盧云 石紅偉 李潤國 王黎明 單位:吉利汽車研究院（寧波）有限公司