無(wú)框車門系統(tǒng)前三角窗漏水問(wèn)題分析

隨著人們生活水平的不斷提高，對(duì)汽車的要求日益多樣化。各大主機(jī)廠為了迎合消費(fèi)者，在新車型開發(fā)上融入越來(lái)越多的跑車元素，其中與傳統(tǒng)車型最大的不同點(diǎn)就是采用無(wú)框車門設(shè)計(jì)。無(wú)框車門擁有時(shí)尚動(dòng)感的外觀，降低行駛過(guò)程風(fēng)阻，減輕車身質(zhì)量等。但由于沒(méi)有門框支撐，而是玻璃直接與密封條接觸壓緊，為滿足水密、風(fēng)噪、異響等方面標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)框車門設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的要求比有框車門更高。本文根據(jù)L車型前三角窗漏水缺陷，通過(guò)分析水流路徑，研究前三角窗玻璃總成、前門玻璃、側(cè)圍密封條之間設(shè)計(jì)配合狀態(tài)，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，從設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)上思考解決漏水問(wèn)題，提升客戶體驗(yàn)感，為后續(xù)無(wú)框車門類似結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)[1，2]。

問(wèn)題描述

1.前門內(nèi)飾板泡水痕現(xiàn)象

淋雨檢測(cè)線批量報(bào)出車輛前門內(nèi)飾板出現(xiàn)泡水痕（毛細(xì)現(xiàn)象發(fā)生），泡水痕區(qū)域門內(nèi)飾板表皮膨脹，失去原有的真皮質(zhì)感，該泡水痕區(qū)域存在明顯視覺(jué)差異，嚴(yán)重影響客戶體驗(yàn)[3]。通過(guò)調(diào)查淋雨線前后車輛，淋雨前及剛下淋雨線車輛車門內(nèi)飾板表皮正常無(wú)泡水痕跡，且車門內(nèi)飾板表面無(wú)水跡。但通過(guò)淋雨線后靜置約30min以上的車輛在門內(nèi)飾板與前三角窗導(dǎo)軌搭接處批量出現(xiàn)泡水痕跡，該泡水痕發(fā)生具有批量化、位置一致性的特征，如圖1所示。

圖1內(nèi)飾板泡水痕

2.前三角窗漏水現(xiàn)象

為調(diào)查漏水部位，將其中一臺(tái)故障車重新過(guò)淋雨檢測(cè)線，并在車內(nèi)觀察漏水情況。在過(guò)淋雨線過(guò)程中，從前角窗上端有一股水沿著角窗導(dǎo)軌向豎直向下流，并直接落入前門內(nèi)水切槽內(nèi)，如圖2所示。

圖2前三角窗漏水現(xiàn)象

通過(guò)多次驗(yàn)證，除此漏水點(diǎn)外，前門其余部位均無(wú)漏水點(diǎn)。

原因分析

1.前角窗密封結(jié)構(gòu)分析

（1）密封形式分析由于高級(jí)別車型玻璃普遍采用隔音、隔熱的夾層玻璃，為保證美觀，夾層玻璃在加工過(guò)程中會(huì)用專用刀具對(duì)合片后的PVB夾層進(jìn)行切削，因此在內(nèi)外兩層玻璃之間會(huì)形成一條線狀凹坑。當(dāng)前車門玻璃升到頂后頂住側(cè)圍上部類O形密封條泡管，密封條泡管變形接觸后在兩者接觸面內(nèi)產(chǎn)生菱形洞（見(jiàn)圖3），使原本設(shè)計(jì)狀態(tài)期望行成的面密封變成了線密封，且此菱形洞無(wú)法通過(guò)玻璃上升或下降消除。因此在車輛過(guò)淋雨線過(guò)程中，噴淋到車身上的水會(huì)通過(guò)此菱形洞進(jìn)入且向車前端導(dǎo)入，進(jìn)而行程如上描述水流路徑，進(jìn)入到車內(nèi)。

圖3門玻璃頂起后密封狀態(tài)示意

（2）水路分析

1）為研究所有漏水路徑，用帶壓力的水槍通過(guò)對(duì)故障車前門不同部位進(jìn)行反復(fù)噴淋驗(yàn)證。僅噴淋B柱端，有水從前角窗導(dǎo)軌處流下，確定該處為進(jìn)水點(diǎn)1。觀察玻璃，夾層門玻頂邊有外片高于內(nèi)片的特點(diǎn)，導(dǎo)致在菱形洞基礎(chǔ)上，夾層玻璃內(nèi)片與側(cè)圍密封條壓荷不足，加劇內(nèi)層玻璃與密封條泡管間形成的線密封的失效，因此三角洞進(jìn)的水會(huì)落到前門門框密封條擋水唇邊內(nèi)，水進(jìn)入車內(nèi)，此路徑完成了水流從B柱端進(jìn)入，三角窗導(dǎo)軌處侵入的邏輯閉環(huán)。

同時(shí)，為確保所有漏水點(diǎn)被識(shí)別檢出，繼續(xù)對(duì)其它部位進(jìn)行壓力噴淋，發(fā)現(xiàn)僅噴淋前角窗處時(shí)，同樣有水從角窗導(dǎo)軌處侵入流下，確定該處為進(jìn)水點(diǎn)2。其余位置未發(fā)現(xiàn)漏點(diǎn)。通過(guò)對(duì)兩處被識(shí)別的進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)一步觀察分析，車內(nèi)進(jìn)水后形成四條水流路徑5如圖4所示。

2）進(jìn)水路徑研究。水流路徑1——水進(jìn)入后在重力作用下一部分直接沿前門門框密封條B立柱處通過(guò)導(dǎo)水唇邊向下流，水被排出車外，非漏水路徑。

水流路徑2——進(jìn)入的水除水流路徑1外，由于積水及狹窄孔內(nèi)的虹吸效應(yīng)，其余水流通過(guò)前述形成的線狀菱形洞向車前方向流動(dòng)，同時(shí)在向前流動(dòng)過(guò)程中，疊加雙層玻璃的外高內(nèi)化因素，水流可完成一道密封的翻越，到達(dá)密封條的二道唇邊密封中（玻璃與唇邊壓縮面接觸）。此時(shí)水流雖翻越一道密封，但是二道密封是門框密封條頂條唇邊與前門玻璃貼合形成的面密封，水無(wú)法通過(guò)此道密封條翻進(jìn)車內(nèi)，水流會(huì)形成2股通路繼續(xù)向車前的低處流動(dòng)，直到前門玻璃的X向前端盡頭處。前門玻璃與三角窗導(dǎo)軌嵌入配合，由于角窗導(dǎo)軌Z向頂端有包裹的唇邊將頂端密封條炮管頂起密封配合，該頂起加劇頂端密封條泡管與門玻不貼合，菱形洞在此變成了“泄閘口”。此時(shí)水流沿著玻璃內(nèi)側(cè)進(jìn)入車內(nèi)，也就形成了故障路徑2。

圖4進(jìn)水分流路徑

水流路徑3——除水流路徑1和2外，仍有少量水會(huì)繼續(xù)沿前門框條繼續(xù)往車前方向流，通過(guò)門框密封條A柱接角導(dǎo)水唇邊排出車外。

水流路徑4——前角窗導(dǎo)軌模壓接角包裹住前門門玻前端部，當(dāng)前門玻璃完全升起時(shí)頂住側(cè)圍上部密封條，此時(shí)被角窗接角包裹的前門門玻前端與未包裹的過(guò)度部分結(jié)構(gòu)上存在階差，該處形成第二個(gè)Y向直接通向車內(nèi)的進(jìn)水點(diǎn)。當(dāng)前三角窗表面有噴管直射水擊中該部位時(shí)，水會(huì)直接進(jìn)入車內(nèi)。

綜上，通過(guò)對(duì)以上4條水流路徑分析可知，由進(jìn)水點(diǎn)1進(jìn)水，進(jìn)一步分流形成水流路徑1、路徑2、路徑3，而進(jìn)水點(diǎn)2形成水流路徑4。由于路徑1和路徑3可將水流導(dǎo)向車外，為非故障排水路徑，而路徑2和4為通向車內(nèi)路徑，為故障漏水路徑，水流路徑示意如圖5所示。

圖5水流路徑原理

2.漏水表征研究 一 一門板泡水痕

為保證門內(nèi)飾板的Z向階差，該車型設(shè)計(jì)是前門內(nèi)飾板通過(guò)前門內(nèi)水切的上平面掛靠的方式，前門內(nèi)飾板在內(nèi)水切上掛鉤翻邊深度應(yīng)該與內(nèi)水切槽底無(wú)干涉。通過(guò)數(shù)據(jù)測(cè)量，前門內(nèi)飾板止口邊至前門內(nèi)水切凹槽根部距離設(shè)計(jì)定義為 3mm 。當(dāng)前三角窗導(dǎo)軌處有水落到內(nèi)水切槽內(nèi)形成堆積（水流路徑2和4），門內(nèi)飾板掛鉤的翻邊止口接觸到內(nèi)水切槽內(nèi)的積水。則內(nèi)飾板的翻邊外側(cè)的包覆材料（真皮）與水接觸，真皮遇水后，則通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象將水反向上吸，水吸附提升3mm 到達(dá)門板上平面，形成可視泡水痕的故障現(xiàn)象，如圖6所示。

圖6產(chǎn)生泡水痕原理

問(wèn)題解決

通過(guò)對(duì)故障現(xiàn)象的探究與解讀，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及原理上明確了其漏水路徑和表征現(xiàn)象對(duì)應(yīng)，問(wèn)題原因分析從邏輯上完成了對(duì)接，需要從如下兩方面進(jìn)行對(duì)策方案制定。

第一，對(duì)進(jìn)水點(diǎn)及進(jìn)水路徑進(jìn)行對(duì)策研究。進(jìn)水點(diǎn)1進(jìn)而形成的漏水路徑2，需要對(duì)菱形通道形成進(jìn)行消除和封閉處理；進(jìn)水點(diǎn)2進(jìn)而形成的漏水路徑4，需要針對(duì)前三角窗、門玻與密封條之間配合結(jié)構(gòu)存在的Z向階差，形成Y向直通車內(nèi)的通道進(jìn)行封堵處理。

第二，要針對(duì)門板的毛細(xì)現(xiàn)象導(dǎo)致的泡水痕進(jìn)行針對(duì)性的處理，且要考慮從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上規(guī)避[4]。

1.解決進(jìn)水點(diǎn)及消除進(jìn)水路徑

從漏水解決效率最高角度出發(fā)，優(yōu)先考慮解決進(jìn)水點(diǎn)，在此思想指導(dǎo)下，針對(duì)本問(wèn)題優(yōu)先圍堵進(jìn)水點(diǎn)，解決菱形洞的形成問(wèn)題，消除毛細(xì)現(xiàn)象。

（1）解決進(jìn)水點(diǎn)1及路徑2消除玻璃與密封條配合形成的菱形洞。首先，從密封條增加密封接觸面角度出發(fā)，由實(shí)際的線密封向面密封進(jìn)行改善，在B柱端增加一條海綿塞芯，消除菱形洞的上凹位置，塞芯在側(cè)圍上部密封條上的位置如圖7和圖8所示。

圖7增加塞芯位置

圖8增加塞芯處斷面示意

其次，針對(duì)夾層玻璃上的線狀分布的凹陷（菱形洞下凹位置），則通過(guò)對(duì)玻璃上使用PVB固化膠形式對(duì)尖端填平，上下對(duì)手件密封配合時(shí)，達(dá)到徹底消除菱形洞的目的，有效解決進(jìn)水點(diǎn)1。

（2）解決進(jìn)水點(diǎn)2及路徑4為消除前三角窗處的Y向直通階差間隙，即進(jìn)水點(diǎn)2，需要分別從頂端密封條和三角窗玻璃兩方面入手。首先，針對(duì)頂端密封條，通過(guò)在前三角窗處增加塞芯，加大填充角窗接角與前門玻璃過(guò)度區(qū)域的接觸壓力，通過(guò)塞芯的變形補(bǔ)償此處的階差間隙。其次，從根源上消除三角窗導(dǎo)軌與頂端密封條間的階差間隙，則將前門玻璃Z向頂端包裹的密封條進(jìn)行開口，直接由玻璃與頂端密封條進(jìn)行接觸，消除包裹密封條料厚帶來(lái)的階差。再次，為提高穩(wěn)定性，加嚴(yán)尺寸管控進(jìn)行，通過(guò)對(duì)三角窗導(dǎo)軌安裝的Z項(xiàng)工裝調(diào)整，加大密封壓縮過(guò)盈 1mm ，有效消除階差導(dǎo)致的密封接觸失效，增加塞芯后的斷面如圖9所示。

圖9前角窗接角開口

通過(guò)以上對(duì)策制定及噴水驗(yàn)證，針對(duì)進(jìn)水點(diǎn)1和進(jìn)水點(diǎn)2的壓力噴淋，有效解決了淋雨進(jìn)水的問(wèn)題。

2.消除毛細(xì)吸水產(chǎn)生的泡水痕

由于真皮包覆的內(nèi)飾特征，在使用真皮內(nèi)飾的區(qū)域都要防止包覆材質(zhì)的切割面接觸水源，需要從結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)使內(nèi)飾件處于絕對(duì)干區(qū)。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上雖不能通過(guò)修改設(shè)計(jì)定義上對(duì)掛鉤翻邊處的包覆面進(jìn)行完全取消，但是對(duì)于非可視區(qū)可以通過(guò)包覆材料的有效裁切，預(yù)留出可能與內(nèi)水切地槽的接觸距離高度，及時(shí)內(nèi)水切因?yàn)橛晏焓褂茫_門進(jìn)水后，也能有效避免真皮材料的吸水產(chǎn)生水痕問(wèn)題，裁切形狀及工裝如圖10所示。

經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

針對(duì)漏水問(wèn)題的分析，首先需要全面找打漏水點(diǎn)，現(xiàn)實(shí)工作中往往會(huì)把現(xiàn)象當(dāng)原因去處理，如本案例中的漏水路徑2與漏水路徑4是重合的，則往往容易誤導(dǎo)認(rèn)為只有漏水點(diǎn)2，而忽略了重要的漏水點(diǎn)1。其次，本問(wèn)題屬于復(fù)合性的結(jié)構(gòu)問(wèn)題，在無(wú)框車門的設(shè)計(jì)過(guò)程中，其密封性的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，導(dǎo)致局部毛細(xì)現(xiàn)象、虹吸現(xiàn)象，往往在數(shù)據(jù)校核和經(jīng)驗(yàn)分析中會(huì)被丟失，導(dǎo)致設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)問(wèn)題。

圖10裁切工裝示意

關(guān)于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的優(yōu)化，需要注意以下三點(diǎn)：

1）重視可能的制造波動(dòng)帶來(lái)的空隙，進(jìn)而產(chǎn)生虹吸效應(yīng)。2）重視門框密封的三道密封的可靠性，尤其對(duì)于面密封保障的方案要具備實(shí)用性。3）通過(guò)整車尺寸公差（DTS）保障的密封點(diǎn)往往是不可靠的，要盡量規(guī)避或者加大密封壓緊的過(guò)盈量。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)其他車型對(duì)比及市場(chǎng)投訴調(diào)查，前角窗漏水問(wèn)題是無(wú)框車門系統(tǒng)漏水問(wèn)題中非常常見(jiàn)的問(wèn)題之一，本文的分析過(guò)程對(duì)無(wú)框車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)有非常好的指導(dǎo)和借鑒意義。

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