基于水管理的儀表板系統設計研究

趙國平，駱嶸

（1.同濟大學汽車學院，上海 200092；2.上海汽車集團股份有限公司技術中心，上海 201804）

引言

乘用車儀表板系統是內飾中結構和制造工藝最復雜的組件之一，其位于前排座椅和前風窗玻璃之間。作為車廂內最引人注目的外觀件，其造型、質感、舒適性以及對成員的保護方面都有較高的要求，直接影響駕乘人員對內飾的評價；同時，作為重要的功能件，車上的各種駕駛儀表、操控踏板、控制開關、空調、音響娛樂系統、安全氣囊等附件通常都是安裝在儀表板橫梁和儀表板本體上，儀表板直接面對駕駛員或者乘客，與座椅、安全氣囊等一起保護著人員的安全[1-2]。

某自主品牌售后抱怨多起車輛日間行車燈不亮，經排查發現儀表板下體內部車身控制模塊（BCM）進水，導致BCM失效，并且抱怨車輛都剛剛完成貼膜。因此判斷車輛前擋風玻璃貼膜，導致儀表板下體內部BCM接插件進水，最終導致日間行車燈故障。本文主要對儀表板系統水管理原理、水流路徑的分類和結構設計優化進行論述。

1　概述

1.1　儀表板系統結構特點

儀表板系統通常由儀表板本體、儀表板面罩、中控面板、手套箱、出風口等多個塑料件組成[3]，共同達成其功能要求。儀表板系統所處環境復雜，需與多系統進行配合，同時其自身系統零件眾多，結構復雜。

1.2　儀表板系統水管理概述

調查發現，乘用車貼膜在車輛使用中非常普遍。但由于不同的服務點，不同的工作人員，導致貼膜操作不規范，并且用水量不可控。而儀表板系統下方零件、線束眾多，并被定義為干區。儀表板系統水管理，即將前擋風玻璃貼膜用水通過合理的結構布置，在不影響電子電器零件的情況下，進行導水引流。

2　水管理原理

前擋風玻璃貼膜導致零件進水，需經過4段路徑才能進入零件內部。若4段路徑中有1段為“無”，則沒有進水風險。其他情況均有進水風險。

表1　水管理原理表

2.1　進水路徑分析一

車內前擋風玻璃貼膜時，一體式儀表臺由于造型原因形成“溝渠”使水匯聚，水會通過儀表板與A柱飾板定位孔滲漏，形成持續水滴，后沿線束流下或直接滴至線束接插件上，導致電器接插件失效。進水路徑如圖1。

圖1　進水路徑一

根據表1對該進水路徑進行風險分析，見表2。

表2　風險分析表（進水路徑一）

2.2　進水路徑分析二

車內前擋風玻璃貼膜時，水通過分體式儀表臺中間凹槽匯聚成“溝渠”，由于儀表臺面板是前飾板和后發泡分件，“溝渠”底部是2個零件的拼縫，水邊流動邊滲漏掉，多余的水一直流到靠近A柱端，由于前飾板定位銷與風道處存在空洞與間隙，水流直接滴落而下，滴落于BCM上，導致BCM進水失效。進水路徑如圖2。

圖2　進水路徑二

根據表1對該進水路徑進行風險分析，見表3。

表3　風險分析表（進水路徑二）

3　水管理結構設計

水管理結構設計分為導水結構設計和防水結構設計。

3.1　導水結構設計

前文已經講到的進水路徑一，水會通過儀表板與A柱飾板定位孔（左右兩側）滲漏，形成持續水滴。由于漏水位置明確，進水路徑單一，并且儀表臺下方有較多線束、零件。故對進水路徑進行優化設計，使水的流向可控。

3.1.1鈑金水槽引流

引流支架與儀表板主橫梁（CCB）加強板作為一體，導致頂面上移 20mm，同時支架上方線束固定點需整體上移20mm，避免與支架干涉。并且隔音棉需避讓引流支架。如圖3。

驗證效果。引流支架將水擋住，沿CCB加強板向下，后將水引入隔音棉內壁和鈑金，水流方向可控，成功避開下方接插件。水流路徑如圖3。

圖3　鈑金水槽引流設計

3.1.2儀表臺加強板導水

將儀表板上A柱限位開孔密封（如圖4），并且在儀表板與端蓋板匹配區域加筋引流（如圖5）。

驗證效果：將儀表板漏水孔堵住后，水是沿著CCB支架流下來的，雖有加筋引流，但水流仍然呈放射狀分散，故存在部分水濺落到接插件的可能。水流路徑如圖5。

圖4　密封限位孔設計

圖5　加筋引流設計

3.2　防水結構設計

前文已經講到的進水路徑二，儀表臺面板是前飾板和后發泡分件，底部是2個零件的拼縫，水流邊流動邊滲漏掉，多余的水一直流到靠近A柱端，水流從間隙直接滴落而下。由于漏水位置較多，并且儀表臺下方線束、零件單一（只有BCM）。故對線束、零件進行防水設計。

3.2.1增加防水膠帶

由于水直接滴落在BCM接插件上，導致BCM進水失效。故在 BCM上方粘貼防水膠帶，可作為臨時措施（進水路徑一同樣適用）。如圖6。

圖6　 BCM粘貼防水膠帶設計

驗證效果：在第1天試驗中有明顯水流流入接插件根部，第2天后觀察接插件根部還有殘余水滴，第4天后拆開接插件，已無水跡，推測為車內高溫已烘干接插件內水滴。接插件有2個PIN針端部有銅綠，但PIN針無明顯生銹。

3.2.2BCM防水帽設計

在BCM接插件上方增加防水帽，卡接在BCM上。同時為配合防水罩引流需要在風道最底處增加漏水孔。如圖7。

圖7　BCM防水帽設計

驗證效果：當水流持續時，水流沿著風道背面引流到達最低點后滴落防水罩中央，后沿防水罩導水槽流至BCM接插件背面流下，符合設計預期。當間隔進水時，初始約3秒引流不徹底，水滴落在防水罩邊沿，存在防水罩漏接的風險。故需在風道最低點增加漏水孔導水。水流路徑如圖7。

4　結論

乘用車貼膜在車輛使用中非常普遍，但貼膜操作不規范、貼膜用水量不可控，會導致儀表臺系統進水，儀表臺下方零件、線束進水失效，引起顧客抱怨。

本文詳細分析了貼膜進水的路徑，通過分類對水管理的方法進行了詳細的分析說明，并對儀表板系統水管理的結構設計進行了詳細的介紹對比?？偨Y了水管理結構優化方法和設計選型，為后續設計者提供導水結構的細節設計思路，同時也提供了防水結構設計的思路。

[1] 張志軍,葉陽,劉啟明.汽車內飾設計概論[M].人民交通出版社,74-80.

[2] 汪育全,劉德滿,饒陽.基于水管理前風窗下裝飾板系統設計探究[J].汽車科技, 2007(3):90-94.

[3] 曹渡,盛夏,崔寶蘭.汽車內外飾設計與實戰[M].機械工業出版社,167-170.