汽車車門系統的水管理設計

聶根輝，蒙永種,高志龍

(上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州 545007)

0 引言

整車的防水性能是評價整車性能的重要指標，直接影響客戶乘坐的舒適性和安全性，而車門系統是其中的重要組成部分。車門系統包含門鈑金總成、門內飾總成、玻璃總成、升降器總成、水切、密封條、門鎖、揚聲器、線束等。車門系統的水環境直接影響各零部件的使用功能和壽命，所以車門系統的水管理設計至關重要。本文作者從整個門系統的角度，通過分析車門系統的進水和排水原理，對車門結構及零件布置提出相應的設計要求。

1 車門系統水管理分析及設計

1.1 車門進水路徑分析

以車門防水膜為邊界，將車門分為干腔和濕腔。車門濕腔為車門外板與內板之間的空腔；干腔為車門內板與內飾板之間的空腔。設計允許水進入濕腔，因為濕腔和車門外界難以做到完全隔絕，水流到車門濕腔之后，可以通過車門下端的排水孔將水排到車外；但是不允許水進入到干腔，車門干腔如果有水進入，無法排到車外，會通過內飾板與車門內板鈑金之間的縫隙流入到乘員艙內，導致整車漏水[1]。

整車淋雨時，水受初始水流作用力、自身重力、車輛行駛過程中氣流的綜合作用力的影響，會沿著車門玻璃外表面向下流動，流向車門外水切和導槽密封條，外水切和導槽密封條起擋水和密封作用，可以將大部分水阻擋后順著車門外板流走；少部分水滲入到外水切和導槽密封條間隙進入到車門濕腔區域[2]。如圖1所示，流經車門外表面的水一般可以從以下路徑進入車門腔體：(1)水從窗框側部的玻璃導槽密封條與玻璃之間的縫隙滲入。這部分滲入的水沿著玻璃導槽順流至門腔體內，從門底部的排水孔排出，如圖1(b)中斷面A-A；(2)水從窗框下部的外水切進入。這部分滲入的水分兩個路徑，一路沿外水切導槽順流至窗框兩側縫隙進入門腔體內，從門底部的排水孔排出，另一路直接從外水切密封和玻璃之間的縫隙滲入，沿玻璃面順流至門腔體內，從門底部的排水孔排出，如圖1(c)中斷面B-B；(3)水從外開手柄與門鈑金之間的開孔進入到門腔體內，從門底部的排水孔排出。從以上路徑進入到門腔體內的水，需要車門系統相關零件有合理的布置和設計，才能保證水進入到濕腔，避免排到干腔導致乘員艙漏水。

圖1 車門進水路徑

1.2 車門鈑金的設計

因裝配門鎖及玻璃升降器的需求，車門內板上設計有較大的開孔。對于車門內板上的孔，孔的上半部分盡量靠近車門外板方向，孔的下半部分應盡量遠離車門外板方向，上下端產生臺階差，從孔上端流下的水不會進入到車門外板與護板之間，從而減小了出現車門漏水的風險。如圖2(b)斷面C-C，由于門內板開孔有臺階差，上部滴落的水仍然排在門濕腔內。若門內板此臺階差相反，水容易流入門內板與門飾板之間，導致水進入到乘員艙內[3]。

圖2 車門內板開孔結構

1.3 玻璃導槽的布置與設計

從玻璃導槽密封條和外水切進入的水，大部分會沿玻璃導槽順流滴入門濕腔內。若玻璃導槽末端和支架設計布置在鎖體上端，將導致沿導槽和支架滴落的水排放到鎖體上，對鎖功能和壽命產生風險，如圖3所示。

圖3 玻璃導槽的排水示意

對于門鎖周邊的水管理設計，玻璃導槽末端盡量延伸至鎖體下端，導槽支架盡量避開鎖體或布置在鎖體下端，可有效地將流經玻璃導槽的水導引處鎖體空間，保障門鎖功能，如圖4所示。

圖4 玻璃導槽的設計

1.4 防水膜的布置與設計

防水膜是車門系統的重要密封件，具有防水、防塵、隔音降噪的功能。防水膜的布置和設計是基于車門鈑金、車門系統零部件、車門電器線束等多方面約束互相配合的結果，其設計與布置的選擇直接關系到整車氣密性能的好壞，影響駕駛和乘坐的舒適性[4]。

防水膜的設計黏膠軌跡應過渡平緩，黏膠面寬度應盡量控制在25 mm，局部區域因設計限制可以縮小至20 mm；黏膠面外部圓角R≥35 mm，局部區域因設計限制可以縮小至25 mm，黏膠面區域應盡量設計為平面，無法設計為平面的區域應確保面曲率大于250 mm，如圖5所示。防水膜裝配時，為避免裝配誤差導致漏水，在門內板上端應設計有2個凸點或其他結構作為定位，凸點尺寸設計為半徑為SR4 mm的球面。分布在防水膜黏膠面內部的開孔不需要封堵，分布在防水膜黏膠面外部的開孔需要粘貼防水貼片封堵。

圖5 防水薄膜的設計

由于車門把手、玻璃升降器及線束的裝配往往需要在防水膜上開孔，影響車門系統的防水防塵性能。因此，應盡量減少在防水膜上開孔，如設計不可避免，開孔盡量開在防水膜上部1/3處以上。合理的布置線束走向，優化裝配順序，能最大限度地減少防水膜的開孔數量。可在線束過孔處通過熱溶焊的方式增加防水簾，加強過孔處撕裂強度，保證密封[4]。

1.5 排水孔的布置與設計

車門的排水孔一般布置在門內板上，由兩部分組成：一部分是門內板底部的排水孔，用于排出進入到門腔體內部的水；另一部分是防水薄膜黏膠面下部的排水孔，用于排出進入到防水薄膜內的水。

門內板底部排水孔的開孔位置和數量需要綜合考慮電泳可靠性、防銹效果及外觀品質等，布置位置與下部的密封膠條安裝孔錯開，應考慮到模具的沖孔沖頭相互避讓。排水孔在保證涂裝漏液要求的情況下盡量開小，因為小尺寸的孔有利于外觀質量、減少灰塵的進入以及防銹空腔蠟的流出。一般前門開孔數量為3～4個，后側門開孔數量為2～3個，開孔位置及尺寸如圖6所示。

圖6 底部排水孔的設計

防水薄膜黏膠面下部排水孔的開孔位置和數量需要根據車門下部結構確定。一般前門開孔數量2個，后側門開孔數量1個，開孔設計如圖7所示。黏膠面寬度為a，排水孔切入黏膠面深度b=(1/3)a，黏膠面與水平面角度α≥15°，排水孔尺寸c為10～12 mm，尺寸d為12～15 mm。

圖7 黏膠面排水孔的設計

1.6 線束和門飾板的布置與設計

車門線束卡扣安裝點應盡量布置在防水薄膜黏膠面以內，門飾板的安裝點因安裝穩定性要求布置在黏膠面外部，安裝卡扣需要有獨立密封功能，避免門腔體內部的水滲入卡扣進入到艙內。門內板提供的卡扣安裝面應為平面，且安裝面比卡扣外圈至少超出3 mm，保證卡扣周圍的密封環境，如圖8所示。

圖8 卡扣及安裝要求

1.7 車門玻璃的設計

玻璃的修邊對水流有導向作用，若設計允許的話，玻璃下部的修邊與水平方向角度盡量大。如圖9所示，當進入到門腔體內的水量較少時，優化前和優化后的玻璃均能把水導向兩側或中部的修邊尖角位置，沿著玻璃導軌滴入濕腔，從底部的排水孔排出；但是當進入到門腔體內的水量較大時，優化前的玻璃會直接沿玻璃滑落，水流可能直接沖擊到防水膜、電機或內板上，進入到干腔，增加漏水風險，修邊優化后的玻璃，能減少水流對干腔的沖擊，起到防水作用。

圖9 玻璃修邊的設計

2 結束語

文中從理論上分析了車門系統的水流環境及進水路徑，提出了車門系統水管理設計方案。針對影響車門系統水管理的車門鈑金、玻璃導槽、防水膜、排水孔、線束、門飾板及車門玻璃等零件，提出了相應的布置與設計要求，為車門系統的設計提供了參考數據。