淺談雙離合自動變速器箱內(nèi)線束設(shè)計

王 維

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺談雙離合自動變速器箱內(nèi)線束設(shè)計

王 維

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

汽車線束是汽車電路的網(wǎng)絡(luò)主體，沒有線束也就不存在汽車電路，同樣作為變速器電路的網(wǎng)絡(luò)主體，合理設(shè)計線束能夠在很大程度上提高雙離合自動變速器的整體性能。文章首先介紹了雙離合自動變速器線束的機械邊界設(shè)計，然后對插接件的選取、導(dǎo)線的選取、線束附件等的設(shè)計做出了詳細(xì)的介紹。

雙離合自動變速器；線束

引言

隨著當(dāng)前科技的高速發(fā)展和經(jīng)濟的全球化，各種電子器件廣泛應(yīng)用到汽車上，促使現(xiàn)代汽車朝著高速、安全、舒適的方向發(fā)展。面對日益復(fù)雜的整車電子電氣系統(tǒng)，其設(shè)計以及制造的安全性和可靠性無疑是汽車電氣化的焦點，而作為汽車神經(jīng)系統(tǒng)的線束（電源信號分配系統(tǒng)）是連接各種電子模塊、子系統(tǒng)，實現(xiàn)整車功能的基本紐帶，起著汽車內(nèi)部各種電器設(shè)備互相連接發(fā)揮其功能的橋梁作用；汽車線束的可靠性也直接影響著各種元器件的功能和整車的工作性能。在現(xiàn)代制造業(yè)，工程技術(shù)急速發(fā)展的情況下，汽車對電氣系統(tǒng)的要求越來越高，連接各個電器件的線束越來越復(fù)雜，技術(shù)含量也越來越高。在汽車電氣系統(tǒng)及線束的設(shè)計中，最根本的要求就是：安全可靠、節(jié)約成本、提高效率、節(jié)省空間和布局美觀。線束是變速器電路的網(wǎng)絡(luò)主體，隨著人們對整車的安全性、舒適性、經(jīng)濟性和排放性要求的提高，雙離合自動變速器也越來越緊湊，留給線束的布置空間卻越來越小。如何提高雙離合自動變速器線束的綜合性能便成為設(shè)計的焦點。

雙離合自動變速器線束的設(shè)計來源于變速器電氣原理圖及各電器設(shè)備的布置。各個系統(tǒng)電路及電路負(fù)荷件的規(guī)格都取決于雙離合自動變速器內(nèi)部的電器件規(guī)格，依據(jù)各選用電器件的功率及電氣原理圖，最終確定出接插件的數(shù)量及雙離合自動變速器線束。

1 線束設(shè)計的基本要求

(1)接插件要有固定且固定牢靠；

(2)接插件不得與其它物體有表面摩擦；

(3)一個區(qū)域內(nèi)的相似的接插件必須有防錯設(shè)計；

(4)雙離合自動變速器內(nèi)部線束每 100mm應(yīng)當(dāng)設(shè)計一個固定點；

(5)線束固定時盡量避免與其它部件產(chǎn)生摩擦；

(6)雙離合自動變速器內(nèi)部線束接插件要有耐油功能、且耐高溫；

(7)一個接插件內(nèi)不允許出現(xiàn)相同顏色的導(dǎo)線。

2 機械邊界設(shè)計

線束詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本條件是要明確和周圍零部件的邊界關(guān)系，主要是和相關(guān)連接件的接口確認(rèn)及間隙檢查。因此，以下信息是必須要掌握的：

1）傳感器（傳感器模塊）：雙離合自動雙離合自動變速器傳感器較多，多數(shù)會采用傳感器模塊結(jié)構(gòu)。傳感器模塊及單個的傳感器會有共電和共地，基于此決定插件的數(shù)量和回路數(shù)。

2）電磁閥：雙離合自動雙離合自動變速器電磁閥數(shù)量眾多，一般在十個以上，每個電磁閥都有信號跟接地，可將部分電磁閥的接地進(jìn)行同地，基于此決定插件的數(shù)量和回路數(shù)。

3）雙離合自動變速器殼體：內(nèi)部線束一般都固定在雙離合自動變速器殼體上，線束支架、卡扣、穿缸插件會與雙離合自動變速器殼體有邊界接口要求。設(shè)計時需要在殼體是否能夠滿足接口要求及線束設(shè)計間進(jìn)行平衡。

4）雙離合自動變速器在整車中布置：需考慮到插件不與整車相關(guān)件發(fā)生干涉，并需要留出足夠的空間便于插件的安裝和拆卸；

基于以上幾點對整個線束的布置走向、固定方式、固定位置、接插件的數(shù)量等進(jìn)行確定，確定整個線束的方案。

3 選型設(shè)計

雙離合自動變速器線束一般是由導(dǎo)線、接插件、端子、護套、支架、卡扣等零部件構(gòu)成，下面分別詳述各個零部件的選型設(shè)計。

3.1 接插件選型設(shè)計

線束接插件數(shù)量主要考慮以下幾點：

→ 匹配相應(yīng)的傳感器（傳感器模塊）和電磁閥需要的插件；

→ 匹配的雙離合自動雙離合自動變速器控制單元（TCU）需要的插件；

→ 考慮線束結(jié)構(gòu)需要轉(zhuǎn)接的插件；

→ 考慮裝配和固定需要的插件；

→ 考慮匹配整車接口需要的插件；接插件類型選型主要考慮以下幾點：

→ 首先針對匹配的電器件所需的回路接口選擇合適Pin位數(shù)的插件；

→ 根據(jù)邊界接口條件綜合考慮空間布置、相關(guān)件接口實現(xiàn)（加工）的工藝難易程度、是否便于安裝及固定等因素來選擇插件類型；

→ 盡量選擇成熟批量生產(chǎn)的插件，其采購成本低、供貨有保障；

→ 需要考慮插件的安裝及固定方式、密封性能、材料的因素；

→ 需要考慮匹配端子的尺寸、型號、鍍層、以及可壓接導(dǎo)線線徑范圍；

→ 部分插件安裝在雙離合自動變速器內(nèi)部，需要考慮其工作溫度范圍、耐雙離合自動變速器油腐蝕性等；

3.2 導(dǎo)線選型設(shè)計

3.2.1 導(dǎo)線類型的選擇

導(dǎo)線的選擇首先考慮工作環(huán)境要求，雙離合自動變速器的內(nèi)部工作環(huán)境溫度-40℃~140℃,外部線束的工作溫度為-40~105℃，導(dǎo)線需要覆蓋此工作環(huán)境溫度范圍。

汽車線束常用的導(dǎo)線通常使用多股絞合銅導(dǎo)線，絕緣皮為PVC絕緣材料。線束用導(dǎo)線要有耐溫、耐油、耐磨、防水、防腐蝕、抗氧化、阻燃等特性。

汽車線束常用的導(dǎo)線種類有日標(biāo)(AVSS等)、國標(biāo)(QVR)、德標(biāo)(FLRY)、美標(biāo)等幾大系列。AVSS(AVS) 導(dǎo)線的特點是薄皮絕緣，柔韌性較好；QVR的特點是絕緣皮厚，比較柔軟，延展性好；德標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮更薄，柔韌性好；美標(biāo)導(dǎo)線絕緣皮一般為熱塑性或熱吲性彈性體，還有經(jīng)過輻照工藝加工的?？筛鶕?jù)用戶的需求和不同的工作環(huán)境選取適當(dāng)類型的導(dǎo)線。。

3.2.2 導(dǎo)線線徑選擇

導(dǎo)線的線徑選擇是線束設(shè)計重要的一環(huán)，需要計算負(fù)載電流，考慮電壓降和導(dǎo)線發(fā)熱、電流密度等,是一個復(fù)雜過程，通常根據(jù)經(jīng)驗進(jìn)行選擇。而且選擇之后還需要和插件進(jìn)行匹配確認(rèn)，即端子是否能夠壓接此導(dǎo)線型號，有密封要求的還需要驗證其密封效果。

關(guān)于導(dǎo)線截面積的計算：I=P/UsA=IρL/Ud

式中：I：電流

P：功率

Us：系統(tǒng)電壓

A：導(dǎo)線截面積

Ud：允許最大電壓降損失

ρ：銅電阻率

L：導(dǎo)線長度

或按經(jīng)驗公式：I=A×10+8／2；

允許流通電流比導(dǎo)線截面積關(guān)系經(jīng)驗理論值（上面經(jīng)驗公式）偏大。不同截面導(dǎo)線不同溫度下的載流量見下表。

表1 不同截面導(dǎo)線不同溫度下的載流量

3.2.3 導(dǎo)線顏色選擇

導(dǎo)線顏色的選擇一般需要滿足以下原則：電源正極一般為紅色，搭鐵接地線一般為黑色，每根信號線顏色為一種顏色，便于辨識。導(dǎo)線顏色需要按照QC/T414-1999標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。同一個接插件內(nèi)避免出現(xiàn)同一種顏色的導(dǎo)線。

電線的顏色和代號應(yīng)符合表2的規(guī)定。

表2 電線顏色及代號

3.3 端子選型設(shè)計

首先，根據(jù)回路工作時需要承受的最大電壓和最大電流，選擇合適線徑的導(dǎo)線，然后選擇能夠壓接該線徑導(dǎo)線的端子，最后選擇能夠安裝固定該端子的合適插件。

端子主要材料是銅合金，主要是黃銅和青銅(黃銅的硬度比青銅的硬度稍低)，其中黃銅占的比重較大。另外，可根據(jù)不同的需求選擇不同的鍍層。

端子鍍層一般有鍍鋅、鍍錫、鍍銀、鍍金四種，鍍層厚度最小1微米，通常為2-6微米。不同的鍍層金屬接觸會產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，所以相互匹配的公母端子使用相同的鍍層。各種鍍層的對比如下：

1）鍍鋅：表面鍍鋅，一般用在鐵的表面處理上，如控制柜柜體或電器安裝導(dǎo)軌上有用到，在電器連接行業(yè)一般很少有用到。

2）鍍金：金具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，金鍍層耐蝕性強，導(dǎo)電性好，易于焊接，耐高溫，熔點1064.4℃，在空氣中不變色。鍍金層將能提高連接器的可靠度。當(dāng)應(yīng)用在接觸介面時,金能在大部份應(yīng)用的使用壽命期限內(nèi)保持良好的穩(wěn)定性和低的接觸阻抗。因為金對大部份環(huán)境都具有惰性.在正常的操作溫度下，金不會和任何環(huán)境的成份發(fā)生化學(xué)變化而形成一層導(dǎo)電絕緣薄膜。在無表面薄膜的情況下，即使在低正向力和低拍擊的條件，金屬和金屬間的接觸將迅速的保持并建立。由于這些特性，金常被選為低階信號電壓和電流的應(yīng)用，以及需要低插拔力的分離式復(fù)合電路連接器的材料，當(dāng)然成本是最貴的。

3）鍍錫：錫的密度7.28g/cm3，熔點232 ℃，具有良好的導(dǎo)電性、延展性。錫和錫合金在電子端子電鍍上是一個非常普遍的選擇，因為他們的成本較低﹑接觸阻抗低而且焊接性良好。但錫和錫合金的應(yīng)用卻因它們的耐久性差和容易產(chǎn)生微振腐蝕、表面氧化物極易生成受到限制，如果我們只將錫和錫合金用在低插拔次數(shù)情況,并且使用好的端子設(shè)計和潤滑來降低微振腐蝕，那么錫和錫合金是不錯的選擇，但在高溫下持續(xù)使用不適合使用鍍錫端子。

4）鍍銀：銀的密度10.49g/cm3，熔點960.8℃，具有良好的導(dǎo)電性，接觸電阻小，耐高溫，插拔次數(shù)相對較多。但是相對成本高，耐腐蝕性一般，表面被氧化時間短。

雙離合自動變速器內(nèi)溫度范圍較廣，-40℃~140℃，且插拔次數(shù)較少，根據(jù)成本及使用環(huán)境一般采用鍍錫的端子，部分也會選擇鍍銀端子。

3.4 護套選型設(shè)計

線束常用護套類型有：熱縮管，聚乙烯套管，波紋管，硅清漆玻纖套管，聚乙烯薄壁套管等。軟聚氯乙烯管應(yīng)符合GB/T 13527.2的規(guī)定，橡膠制品材料應(yīng)符合HG/T 2196的規(guī)定，聚氯乙烯壓敏膠粘帶應(yīng)符合QB/T 2423的規(guī)定。

護套的選擇要滿足工作環(huán)境要求，考慮防水、防塵、耐磨、耐高低溫、耐油液腐蝕等。

雙離合自動變速器內(nèi)部線束選擇的是耐高溫耐油的熱縮管。雙離合自動變速器外部線束上通常選擇的是耐磨的波紋管。

對于雙離合自動變速器變速箱控制單元布置在駕駛艙的線束，還需要運用橡膠件進(jìn)行過渡，此類護套常稱為過孔護套，以起到耐磨、 防水、密封等作用。常用的材質(zhì)一般為天然橡膠、氯丁膠、硅橡膠、三元乙丙等。

三元乙丙的特性：耐侯性、耐臭氧、耐熱、耐腐蝕性、 耐酸堿等性能都較好，而且擁有高強度和高伸縮牢；缺點： 粘接性較差，且彈性沒天然橡膠好，耐油性差。比較而言，三元乙丙的綜合性能較好，所以現(xiàn)在汽車線束用橡膠件一般選用三元乙丙（EPDM）材料。圖示為雙離合自動變速器外部控制線束上的過孔護套。

圖1 過孔護套

3.5 支架選型設(shè)計

支架一般都是適配的，不同的雙離合自動變速器根據(jù)傳感器等用電元器件的不同的位置需要不同的支架形狀，一般都需要開發(fā)，沒有型號可選。雙離合自動變速器內(nèi)部線束一般采用塑料注塑，部分采用金屬小支架強化。圖2為某雙離合自動變速器內(nèi)部線束支架。

圖2 線束支架

3.6 卡扣、扎帶選型設(shè)計

卡扣和扎帶選型市場成熟產(chǎn)品，避免開發(fā)。一般來說，變速器內(nèi)部線束長度≥100mm一個固定點。

卡扣扎帶材料選擇與導(dǎo)線材料、支架材料一致，同樣需要滿足工作環(huán)境要求。內(nèi)部線束卡扣扎帶選型時需要考慮到安裝及拆卸的扭力及是否方便。盡量避免卡扣在拆卸時遭到破壞，破壞卡扣殘余塑料會掉落在變速器內(nèi)部，若沒有及時清理，則會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

4 結(jié)論

總之，線束設(shè)計得是否合理在很大程度上影響著雙離合自動變速器的整體性能。設(shè)計人員只有在問題中分析，實踐中總結(jié)，在不同環(huán)境下靈活運用所掌握的知識，才能不斷完善技能，進(jìn)而達(dá)到能夠快速合理的對雙離合自動變速器內(nèi)部線束進(jìn)行設(shè)計的目的。

[1] 李春明.汽車電器與電路[M].北京:高等教育出版社,2013.

[2] 胡式旺.汽車電器電子設(shè)備原理與檢修[M].北京：機械工業(yè)出版社,2002．

[3] 何丹婭.汽車電器與電子設(shè)備[M].北京:人民交通出版社,1998．

[4] 凌永成,謝在玉.汽車電器設(shè)備[M].北京:北京大學(xué)出版社,2007．

A brief discussion on the design of the wiring harness of the dual clutch automatic transmission

Wang Wei
( Anhui Jianghuai Automobile group Co. Ltd., Anhui Hefei 230601 )

Automotive wiring harness is the automobile circuit network subject, there does not exist the automobile circuit wiring harness.So as the transmission harness.The reasonable design of transmission wiring harness can improve the overall performance of the transmission to a great extent. This paper first introduces the double clutch transmission wiring harness mechanical boundary design，then the connector selection, wire selection, the harness wire appendix design made a detailed introduction.

double clutch transmission; wire harness

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)12-63-04

U462.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7988 (2017)12-63-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.12.021

王維，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。