輪速傳感器線束功能概述及常見結(jié)構(gòu)分析

? ? ? ? ? 01 ? ?引言

汽車線束根據(jù)防水性能分為干區(qū)和濕區(qū)線束，根據(jù)線束固定部件是否運(yùn)動(dòng)也分為動(dòng)態(tài)和靜態(tài)線束，EPB卡鉗線束及輪速傳感器線束固定在汽車車橋上，處于濕區(qū)且汽車行駛過程中跳動(dòng)量較大。為了使EPB卡鉗線束及輪速傳感器線束設(shè)計(jì)、評(píng)審和品質(zhì)管控更加規(guī)范、高效，本文從EPB卡鉗線束及輪速傳感器線束的特點(diǎn)、常見結(jié)構(gòu)、布置設(shè)計(jì)、材料選用、設(shè)計(jì)依據(jù)、關(guān)鍵尺寸及評(píng)價(jià)項(xiàng)目和性能要求等方面對(duì)過運(yùn)動(dòng)部位線束進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，為汽車運(yùn)動(dòng)部位線束提供設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

02 ? ?功能概述及常見結(jié)構(gòu)分析

2.1 功能概述

EPB卡鉗線束負(fù)責(zé)傳輸卡鉗電機(jī)和輪速信號(hào)，例如：當(dāng)需要駐車制動(dòng)時(shí)，操作EPB開關(guān)，操作信號(hào)反饋給電控單元，由電控單元控制電機(jī)和減速齒輪機(jī)構(gòu)工作，通過EPB卡鉗線束信號(hào)傳輸對(duì)制動(dòng)卡鉗實(shí)施制動(dòng)[1]。

2.2 常見結(jié)構(gòu)

EPB卡鉗線束材料，詳見表1。

表1 材料明細(xì)

03 ? ?線束布置及布置形式

3.1 線束布置設(shè)計(jì)依據(jù)

EPB卡鉗線束及輪速傳感器線束一般布置在車橋總成上，因?yàn)檐嚇蛱鴦?dòng)量及周圍環(huán)境惡劣，此處線束布置一直是保安防災(zāi)關(guān)注重點(diǎn)，結(jié)合以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及實(shí)車驗(yàn)證，對(duì)于此處線束布置分析如下。

3.1.1 動(dòng)態(tài)區(qū)間布置要求

1）動(dòng)態(tài)區(qū)間固定點(diǎn)不得采用捆綁式扎帶類定位件來固定。

2）動(dòng)態(tài)區(qū)間兩端要采用注塑膠套固定，同時(shí)滿足40Hz頻率彎曲運(yùn)動(dòng)時(shí)固定點(diǎn)不得脫離鈑金。

3）動(dòng)態(tài)區(qū)間后橋上的固定點(diǎn)位置，盡可能靠前布置，減少跳動(dòng)幅度。

4）動(dòng)態(tài)區(qū)間兩端注塑膠套必須帶有網(wǎng)尾結(jié)構(gòu)，分散應(yīng)力。網(wǎng)尾結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 網(wǎng)尾結(jié)構(gòu)

5）運(yùn)動(dòng)段運(yùn)動(dòng)包絡(luò)，可通過設(shè)計(jì)帶有導(dǎo)向型的固定膠套進(jìn)行控制，膠套導(dǎo)向作用見圖2。

圖2 膠套導(dǎo)向作用

6）運(yùn)動(dòng)區(qū)間動(dòng)點(diǎn)和靜點(diǎn)活動(dòng)方式設(shè)計(jì)優(yōu)先考慮平行活動(dòng)布局設(shè)計(jì)，其次為C型活動(dòng)布局設(shè)計(jì)。

7）運(yùn)動(dòng)段軌跡，盡量控制在一個(gè)平面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，避免出現(xiàn)螺旋形運(yùn)動(dòng)軌跡。

8）兩動(dòng)態(tài)點(diǎn)線束長(zhǎng)度不得大于300mm，滿足車輪上跳極限、下跳極限、左轉(zhuǎn)向極限、右轉(zhuǎn)向極限，運(yùn)動(dòng)仿真檢查時(shí)線束不能有相對(duì)剪切運(yùn)動(dòng)及干涉。

9）運(yùn)動(dòng)區(qū)間，應(yīng)視實(shí)際情況預(yù)留長(zhǎng)度，長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際振動(dòng)幅度、運(yùn)動(dòng)件的最大運(yùn)動(dòng)行程確定，保證預(yù)留長(zhǎng)度能夠不使振動(dòng)在線束上傳遞、不使線束承受拉力，推薦彎曲半徑≥5D（D是線束外徑），3D數(shù)據(jù)制作完成后，需進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析校核線束布置是否合理。

10）與運(yùn)動(dòng)零部件包絡(luò)的間隙應(yīng)≥25mm，與排氣歧管之間的距離應(yīng)＞50mm。

11）不與燃油管路、制動(dòng)管路交叉或接觸，尤其是在線束連接部位和油路連接部位。

12）輪速傳感器線束的布置應(yīng)該保證在車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的整個(gè)行程內(nèi)線束與車輪之間都有足夠的間隙。

3.1.2 相對(duì)靜止區(qū)域布置要求

1）輪速端線束分支設(shè)計(jì)卡扣，推薦長(zhǎng)度不大于100mm，不允許超過150mm。

2）輪速傳感器要便于電動(dòng)螺絲刀裝配或拆卸。

3）布置時(shí)要考慮連接器及對(duì)配件的密封性，用注塑結(jié)構(gòu)來保證密封效果；若無(wú)法注塑，選用具備防水等級(jí)的密封圈。

4）根據(jù)安裝要求，卡鉗端裝配空間能夠滿足≥2倍的連接器長(zhǎng)度的空間。

5）接插件布置在容易看到的位置，且布置在手和工具易操作的位置，便于檢測(cè)、維修，需按照實(shí)際裝配情況考慮線束預(yù)留長(zhǎng)度。

6）在布置固定點(diǎn)時(shí)盡可能考慮線束自身質(zhì)量造成的下垂，線束與周邊零件間隙≥15mm。

7）線束避免與周圍部位干涉，線束和周圍零部件間隙要保證，使用硬管或支架，以保證線束不變形，在部分位置為了保證線束的方向性，如膠套應(yīng)有防旋轉(zhuǎn)措施或扎帶應(yīng)使用腰型結(jié)構(gòu)。

8）卡鉗線束總成和熱源保持足夠的距離≥20mm，或采用耐溫150℃的閉口波紋管，或用鋁箔保護(hù)的方式。

9）卡扣間距≤200mm，在鈍角拐點(diǎn)位置可固定一個(gè)固定點(diǎn)，在直角拐點(diǎn)可布置兩個(gè)固定點(diǎn)，其中在第1個(gè)拐點(diǎn)處增加一個(gè)過渡扎帶，避免線束成銳角拐點(diǎn)；銳角拐點(diǎn)盡可能在布置時(shí)避免。

10）Inline的布置位置要遠(yuǎn)離車輪的飛濺區(qū)域，布置在干區(qū)。

3.2 布置形式對(duì)比分析

3.2.1 輪胎及車橋包絡(luò)

汽車車輪上下左右都存在運(yùn)動(dòng)，線束數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)過程中需要先掌握所設(shè)計(jì)線束工作環(huán)境及周邊零件的運(yùn)動(dòng)軌跡，例如車橋及車輪的包絡(luò)，見圖3。

圖3 車橋運(yùn)動(dòng)軌跡

3.2.2 布置案例

線束根據(jù)周圍環(huán)境無(wú)法保證一致，但盡量減少運(yùn)動(dòng)段線束的跳動(dòng)量是增加卡鉗線束可靠性的重要手段，下面是介紹兩種常用的布置案例方案。

1）沿車橋進(jìn)行布置，減少線束的跳動(dòng)幅度，如圖4所示。

圖4 沿車橋布置型式

2）運(yùn)動(dòng)區(qū)間動(dòng)點(diǎn)和靜點(diǎn)線束方向成“一”字型布置設(shè)計(jì)，如圖5所示。

圖5 采用“一”字型布置型式

04 ? ?導(dǎo)線的設(shè)計(jì)依據(jù)及推薦

卡鉗線束及輪速線束因?yàn)椴贾梦恢?，車輛行使過程中一直在擺動(dòng)，屬于特殊線束類型，對(duì)于電線性能要求較高，建議選用柔韌性比較好的導(dǎo)線同時(shí)考慮如下內(nèi)容。

1）乘用車低壓電線工作溫度范圍：-40~125℃。

2）0.5mm2截面電線規(guī)格：絞距25±3mm，S絞向，見圖6。

圖6?雙絞線

3）所選電線需滿足100萬(wàn)次（室溫：60萬(wàn)次，頻率2.5Hz；-20℃，25萬(wàn)次，頻率1Hz；-40℃，15萬(wàn)次，頻率1Hz）。

4）符合GB/T 25085—2010標(biāo)準(zhǔn)的C等級(jí)要求。推薦型號(hào)：FLR31Y 2×0.5mm2（銅絲規(guī)格0.11Max/64）和FLR31Y 2.5mm2（銅絲規(guī)格0.11Max/308，股數(shù)7股）。

05 ? ?PUR管設(shè)計(jì)依據(jù)及推薦

PUR管用來保護(hù)電線，卡鉗線束及輪速線束是否符合可靠性要求，PUR管起到至關(guān)重要的作用，所以對(duì)于材料和結(jié)構(gòu)規(guī)格推薦下面內(nèi)容。

1）材質(zhì)選用與注塑時(shí)膠套材料相融合性良好的材質(zhì)，最好兩者是相同材質(zhì)，要求性能見表1。

2）要求PUR管要能夠耐磨、耐彎曲、耐碎石沖擊、耐化學(xué)試劑、耐大氣腐蝕、耐水解、抗老化、抗燃油、抗?jié)櫥驖?rùn)滑油。

3）PUR管規(guī)格尺寸選擇見表2，原則上導(dǎo)線填充率80%左右最佳。

4）PUR管需伸入膠套長(zhǎng)度10mm以上。

5）工作溫度范圍：-40~125℃。

6）材料均要考慮滿足主機(jī)廠ELV要求。

7）所選PUR套管需符合表2中所有性能且線束滿足（室溫：60萬(wàn)次、頻率2.5Hz；-20℃、25萬(wàn)次、頻率1Hz；-30℃、15萬(wàn)次、頻率1Hz），且彎曲后套管無(wú)裂紋現(xiàn)象；

8）聚氨酯（PUR）套管材料參數(shù)，詳見表2。

表2 PUR套管材料參數(shù)

9）推薦使用硬度85A：7×1.35、6×1.3、3.5×1.3這3種規(guī)格；PUR套管規(guī)格尺寸及性能參數(shù)，詳見表3。

表3 PUR套管規(guī)格尺寸及性能參數(shù)

06 ? ?固定膠套材料設(shè)計(jì)依據(jù)及推薦

固定膠套承受卡鉗線束及輪速線束運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的拉力，所以在設(shè)計(jì)過程中抗拉力是其重要的考慮因素，經(jīng)過試驗(yàn)注塑膠套可以承受大于200N以上的拉力，同時(shí)固定膠套和PUR管選用同等材質(zhì)，注塑效果更佳。關(guān)于固定膠套設(shè)計(jì)推薦如下。

1）固定鈑金注塑膠套需選用材料：聚氨酯（PUR）75A。

2）具備耐磨、耐彎曲、耐碎石沖擊、耐化學(xué)試劑、耐大氣腐蝕、耐水解、抗老化、抗燃油、抗?jié)櫥驖?rùn)滑油。

3）工作溫度范圍：-40~125℃。

4）若是用來穿過鈑金孔類需要硬度略低的聚氨酯（PUR）≤65A。

5）若是不需要在鈑金上固定只用來對(duì)線束方向轉(zhuǎn)彎過渡，需選用：聚氨酯（PUR）85A及以上，具體依據(jù)使用條件決定。

6）所選聚氨酯（PUR）需符合表2中所有性能且線束滿足（室溫：60萬(wàn)次，頻率2.5Hz；-20℃，25萬(wàn)次，頻率1Hz；-30℃，15萬(wàn)次，頻率1Hz），且注塑膠套卡槽不得磨透。

7）材料均要考慮滿足主機(jī)廠ELV要求。

8）線束與膠套運(yùn)動(dòng)接觸端需設(shè)計(jì)有網(wǎng)尾結(jié)構(gòu)。

9）聚氨酯（PUR）注塑材料參數(shù)，詳見表4。

表4 聚氨酯（PUR）注塑材料參數(shù)

注：①發(fā)生4M變更，需重新做首次驗(yàn)證；②周期驗(yàn)證時(shí)間為1年。

07 ? ?鈑金支架設(shè)計(jì)依據(jù)及形式

7.1 支架關(guān)鍵尺寸分析

固定膠套安裝在鈑金支架上，兩者設(shè)計(jì)匹配才能更好的固定線束，才能有效保證卡鉗線束及輪速線束的可靠性，經(jīng)過多次實(shí)車驗(yàn)證總結(jié)其關(guān)鍵配合尺寸如下。

1）膠套的直徑和鈑金固定孔，0.2mm＞單邊過盈量≥-0.20mm；膠套的槽寬和鈑金厚度0.2＞單邊過盈量≥-0.2mm；膠套的直徑大于鈑金支架止口尺寸3~4mm。

2）膠套和鈑金的插入力/拔出力定義在30~90N之間；設(shè)計(jì)時(shí)要考慮膠套裝配接觸面，同時(shí)膠套固定直徑卡槽深度≥1.5mm。

3）鈑金止口倒角≥R3，防止護(hù)套插入時(shí)劃傷。

4）膠套防旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)與支架過渡配合。

7.2 支架設(shè)計(jì)形式分析

支架的設(shè)計(jì)形式對(duì)于生產(chǎn)工藝及成本有很大的影響，設(shè)計(jì)過程中需要根據(jù)周圍環(huán)境選用合適的支架結(jié)構(gòu)，下面是兩種應(yīng)用較多的支架結(jié)構(gòu)，卡入式成本低，裝配困難；鉚壓式成本高，裝配簡(jiǎn)單。

1）卡入式膠套和鈑金支架對(duì)應(yīng)尺寸，如圖7所示。