汽车线束橡胶件的主要特点、种类、性能要求、选材原则已经未来的发展趋势

汽车线束是汽车电路的网络主体，没有线束也就不存在汽车电路。不管是高级豪华汽车还是经济型普通汽车，线束编成的形式基本上是一样的，都是由电线、接插件、橡胶件和包裹胶带组成。随着人们对汽车的安全性、舒适性、经济性和排放性要求的提高，汽车线束变得越来越复杂，但车身给予线束的空间却越来越小。因此，如何提高汽车线束的综合性能设计便成为关注的焦点，而且汽车线束制造厂家不再单纯地搞线束后期设计和制造，和汽车主机厂家联合进行前期开发成为必然的趋势。

一、橡胶件的种类与应用

橡胶件是在电器件在穿过车身等物体时，保证电器件不受损害和保持穿过物体的密封性。以起到耐磨、防水、密封等作用。

1.1 橡胶件的分类

其结构和固定方式也根据固定位置的不同而不同。

按橡胶件结构分为有骨架（导向结构，材料多为PA66）、无骨架两种 。

按橡胶件固定方式分为单孔固定、双孔固定两种（见下面的图例）。

图一：单孔固定无导向结构(A21右前舱线束过孔橡胶件) 

图二：双孔固定带导向结构(S21左前门线束过孔橡胶件) 

注:  1--橡胶护套;       2--塑料支架(导向结构)

1.2 材料分类

线束橡胶件材料按适用温度范围分三类见表1

表1　橡胶件材料及适用温度

二、汽车线束橡胶件的主要特点

1） 使用温度范围广，具有良好的耐高、低温性；

2） 有较高的耐热性能，不同区域橡胶件，温度不同。

可以在120℃ 的环境中长期使用，最高使用温度为150℃；

3） 与大气直接接触，会接触雨水等液体的侵蚀，需要能禁受冬天屋外的严寒，能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用而不会发生龟裂；

4） 弹性好，特别是要求复原性好；能承受多次的疲劳运动，能在各种环境种多次变形恢复能力；既能用于运动接合部位，又能用于静止接合部位。

5） 精密的成品稳定性及严格的成品尺寸公差控制。 

在汽车上，线束橡胶件被用来作为静态密封和动态密封元件。表2列举了线束橡胶件在奇瑞B21车型上的应用。

表2　线束橡胶件在B21车型上的应用

三、汽车橡胶件的性能要求和选材原则

3.1汽车橡胶件的性能要求

表3　EPDM材料性能要求

3.2材料选择

表4　常见通用橡胶的优缺点和应用

表5　常用橡胶的各项性能

比较而言，三元乙丙的综合性能较好，所以现在汽车电器线束用橡胶件主要选用的材料是三元乙丙橡胶，简称EPDM。选用材料的依据是：

（1）耐老化性能

通用橡胶中：EPDM的耐老化性是最好的

a，耐臭氧性最好: 在含臭氧浓度较高的环境中不会产生裂口，大大优于天然橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶等通用橡胶。

b，耐候性好:   能长期在阳光、潮湿、寒冷的自然环境中使用而不会发生龟裂 。

c，耐热性能：可以在120℃的环境中长期使用，最高使用温度为150℃ 。当温度高于150℃时，乙丙橡胶生胶开始缓慢分解，200℃时硫化胶的物理机械性能亦缓慢地下降。但加入防老化剂可以改善乙丙橡胶的高温使用性能，提高使用温度和高温下使用寿命。

（2）电绝缘性

其具有良好的电绝缘性和耐电晕性，浸水后电气性能变化也很小，特别适于制造电器绝缘制品。

（3）低密度和高填充特性

乙丙橡胶的密度是所有橡胶中最低的，约为860～870㎏/m3，即同体积的乙丙橡胶制的重量较其它橡胶重量轻，且可以大量填充油和填充剂，降低了成本，且对物理机械性能影响不大。

（4）低温性能和冲击弹性

乙丙橡胶具有较高的弹性，其弹性仅次于天然橡胶。乙丙橡胶具有好的低温性能，在低温下可保持较好的弹性和较小的压缩变形，其最低极限使用温度可达－50℃。

（5）实用配方例

适用于线束护套的配方体系举例（非充油型）：

（6）根据不同的使用环境和设计需要，可以兼顾考虑其他的材料。

发动机舱内线束橡胶件，由于舱内温度、湿度偏大且存在着很多腐蚀性气体和液体，因此一定要选择耐高温、耐油、耐化学介质橡胶件。同时在新车型中，大功率发动机的应用，前舱布局要求紧凑，对线束橡胶件的性能要求越来越苛刻。EPDM橡胶最高使用温度为150℃，目前虽能基本满足要求，但是为了更安全可靠，可以采用硅橡胶（VMQ）。在所用的橡胶中，硅橡胶具有最宽广的工作温度范围（-59.5～316℃）。优异的耐臭氧老化、耐氧老、耐光老化和耐候老化性能；优良的电绝缘性能；优异的耐油、耐燃烧等性能。硅橡胶高温使用寿命见表5。硅橡胶与其他种类橡胶的耐热和耐油性能比较见表6。 

表6　硅橡胶的高温使用寿命

表7　不同种类橡胶的耐热和耐油性能

3.3线束橡胶件安装使用中的注意事项

线束用橡胶件开口位置大致分为：前舱、四门、地板、顶篷和后背门。其中前舱开孔尽量选择左右两侧，以保证线束走向的连贯性和避让高温区。四门的开孔要确保车身A、B柱的开孔高度高于门钣金的开孔高度，防止水流入室内。

3.4橡胶件常见问题分析

橡胶件常见的问题、原因及解决措施见表8

表8　橡胶件常见的问题、原因及解决措施

四、线束橡胶件材料未来的发展

日益严峻的能源问题和环境问题；全球持续规范的法规要求；汽车设计原则向轻量化和小型化的转变及设计经济性的提升；导致对车用材料的新要求，同时引导零部件用材的革新。线束橡胶件寻觅到新的突破口，逐渐青睐于热塑性弹性体。

热塑性弹性体简称TPE，是指在常温下显示橡胶状弹性、在高温下能够塑化成型的一类新型高分子材料，是一类介于橡胶和塑料之间的弹性体材料。自上世纪60年代中期问世以来，作为第三代橡胶取得了极为迅猛的发展。TPE最大特点为无需硫化加工，而采用热塑性塑料成型方法加工。如此，可大大缩短成型周期，而且废料可以在利用，有利于节资与节能，保护环境。因此各国都对TPE的开发与应用予以高度重视。TPE热塑性弹性体与通用橡胶的性能对比见表9

表9　TPE热塑性弹性体与通用橡胶EPDM的对比

＋＋＝very  good   +=good   ○=medium   -=poor

TPE与传统TSR（如EPDM）的加工流程、加工效率对比见表10

表10　TPE和传统TSR的加工流程、加工效率对比 

热塑性弹性体在现阶段虽然还不能全面取代传统的硫化橡胶材料，但是它的应用近年来已有了长足的进展，特别是动态硫化技术的开发，为其在汽车工业中的应用开拓了广阔的前景。还要指出的是以TPE取代某些传统的橡胶、塑料材料是符合当前汽车工业对控制噪声、降低震动、轻量化、环保以及资源再生等一系列要求的。并且在重量上轻于EPDM，这一点正适合于目前汽车工业提出的轻量化目标。TPE大规模的应用只是时间上问题，我们拭目以待。

本文转载自“线束中国”微信公众号，版权归原作者所有。