浅析汽车线束分支末端连接器和其最近固定点之间的距离

张鹏,邱伟，辛强

(1.中汽检测技术有限公司，广东广州 510535;2.中国汽车零部件工业有限公司，北京 100083)

0 引言

当前，在主机厂的线束设计规范中，大都会对固定点与固定点之间的距离进行定义，却鲜有对线束分支末端的连接器和其最近固定点之间的距离做出说明，大部分的“Global OEM”也是如此。但是，很多连接器出现的失效问题，却跟这个问题相关，比如：端子镀层磨损、端子阻抗变大、连接器信号瞬断、密封连接器漏水、端子锈蚀、甚至烧蚀等等。

线束分支第一个固定点到连接器之间的距离问题，不是上述失效的充要条件，而是这些失效的潜在原因之一。为此，本文作者针对这个距离问题进行了详细分析，找到了其原因所在，并提出了解决方案，从而避免失效情况的发生，为线束工程师的设计工作提供了参考和指导。

1 固定点与分支点的介绍

图1为分支末端连接器到第一个固定点距离，图中的“L”即为所讨论的距离。

图1 分支末端连接器到第一个固定点距离

文中所说的固定点(Retainer)，是指固定在车身或者车身附件上的有直接物理连接的各种装置，比如各类卡钉、将线束绑缚在车身上的轧带、塑料通道等等。

此处，有两个概念需要做出解释，这也是实际工作中工程师容易混淆的地方：分支点和固定点。一般情况下，不可以把线束分支点视作固定点，如图2所示。图中“分支点A”是不能够视为固定点的，除非主干非常粗壮，而且在靠近分支点A的地方有固定点，可以确保分支点A的相对固定。

图2 分支点

2 一般固定点的作用

一般固定点的作用通常如下：

(1)固定线束，避免产生噪声、磨损；

(2)定位线束，躲避干涉；

(3)导向线束，让分支朝向适当方向；

(4)工艺装配需求[1]。

3 分支上距离末端连接器最近的固定点的作用

汽车线束行业设计要求：在静态时，线束安装在车上以后，不能让导线对连接器内部的端子有拉力。在静态下端子不受导线拉力，依然不可以确保端子/连接器的稳定安全。车辆一旦启动，就始终是一个振动的环境。而振动的本质，是有力和加速度的存在。

下面分析一下端子的受力情况，先简化模型，用单根导线来讲解，如图3所示。

图3 单根导线模型

线束装车以后，连接器和固定点都已经被固定起来了，先假设线束设计是合理的，即在静态时，端子没有受到导线的拉力(导线及覆盖物的重力除外)。在车辆运行后，整车即处于一个振动状态，因为有振动加速度的存在，同时根据力与反作用力原理，端子和导线之间就存在了拉力(动态应力)。

一般情况下，连接器端子和固定点共同承载长度为“L1”导线的力，但是在某个特殊时刻(特定的振动方向上)，导线所有的力都可能会加载在端子上，此为最恶劣状况，此刻，端子的受力大小为：

F=m·a

式中：m为L1这段长度导线的质量;a为振动加速度。

由于振动加速是不受人为控制的，在某个时刻，加速度是固定的，所以端子的受力大小，取决于导线的质量，换句话说，也就是取决于导线的长度。当然，上面只是一个简化的物理模型，其实端子受力的大小，不仅仅取决于导线的质量，还有导线外面覆盖物的质量。

在多孔连接器中，由于实际生产上没有办法保证各个端子所连接导线的松弛度都是一样的，而这些导线又都是包覆在一起的，所以在某个振动时刻，甚至会发生这一段线束(导线及其覆盖物)所产生的全部拉力都作用在连接器中的几个甚至一个端子上。所以，这段线束的长度(即到连接器最近的这个固定点和连接器之间的距离)，决定了端子的受力大小。

综上所述，分支上距离末端连接器最近的固定点的作用除了具有一般固定点的作用外，还具有最本质的作用——应力控制，通过控制长度(到连接器的距离)来控制作用在端子上的应力大小，防止此应力过大而产生一系列的失效。

4 连接器到其最近的固定点之间的距离

连接器到其最近的固定点之间的距离，最终取决于“端子/连接器”这个系统对作用在其上的振动拉应力的承受能力。所以，解决这个距离问题的方案，应该到端子、连接器的标准中去寻找，例如SAE/USCAR-2-2020[2]，这是一个汽车电气连接器(含端子)的标准，其中关于振动测试的设置如图4所示。

图4 振动测试设置模型

由图4可以看到，线束上连接器和其最近的固定点之间的距离为(100±10)mm[2]。

文中第3节已经分析了在振动情况下这个距离对于连接器和端子的影响。如果某个连接器(连同端子)是按照SAE/USCAR-2这个标准体系开发验证的，那么可以将“(100±10)mm”理解为“连接器/端子”系统的固有属性。

通过查阅相关文献 [3],发现几乎所有体系的汽车连接器标准中，都将此距离定义为100 mm。也就是说，如果使用的连接器是按照上述几个标准体系开发的，而在线束设计中，却忽视这个“属性”，擅自增大这个距离尺寸，那么出现连接器相关失效就实属正常现象。

当然，有人在设计中没有遵守这个“100 mm”原则，似乎也没出现失效。可能的原因有：连接器系统设计的时候，都是有或多或少的余量；连接器孔位并未用满；覆盖物质量较少。甚至还有可能，出现了失效，只是没有被发现而已。

由于不清楚每一个连接器的设计余量，所以，在设计线束时，最好不要去放大这个距离尺寸，除非做过了充分的测试验证。否则，即使现在没有出现问题，也不代表在整个寿命周期内都是安全的。

现实中还存在一个实车空间无法达到要求的问题。这就要求线束的三维设计要跟整车设计同步，让线束布置满足所需要的空间。即使满足不了，也要尽可能地靠近这个数值。

5 结束语

文中从连接器、端子及振动的角度探讨了汽车线束三维布局设计中的一个典型问题，即线束分支末端连接器和其最近的固定点之间的距离，根据连接器设计验证体系标准，最大应为100 mm；同时倡导线束设计回归设计本质，即讲逻辑而非靠经验，重验证而非凭想象。