某車型淋雨試驗車門區域漏水問題的分析與改進

2021-09-09 02:14:58郭永慶盛大全顧曉春

汽車實用技術 2021年16期

郭永慶，盛大全，顧曉春

（上海世科嘉車輛技術研發有限公司，上海 201702）

前言

防水性是整車的重要性能之一，車輛在車間下線后，都會在專用的淋雨間進行淋雨試驗，一般主機廠的實驗標準是車頂區域淋雨強度控制為20 mm/min～25 mm/min，車身側面淋雨強度為10 mm/min～15 mm/min，淋雨持續時間不少于10 min。在試制階段開展淋雨試驗，可以驗證前期開發階段的整車密封方案，并提前在實車上發現問題，提供改善方向。

在淋雨試驗時，包括白車身焊接、零部件質量、工人裝配水平的諸多因素都會對淋雨結果有影響。汽車行業關于淋雨試驗失效的論文，基本都是從密封條結構、白車身焊接、車身涂膠等方面對失效原因進行分析，論文中描述的失效模式較少[1-3]。但是車門區域作為一個復雜的整體，還存在多種淋雨試驗失效的案例，本文根據某車型生產經驗，淺析車門上的裝配件對淋雨試驗失效的影響。

1 淋雨試驗典型漏水現象及原因分析

某車型在車門區域的密封形式，是由頭道條和門洞條組成兩道密封。車門內外板之間的空腔進水后，由內板最下部的排水孔流出，車門內板上的工藝孔（如升降器安裝孔和減重孔）由塑料防水膜封堵，防止車門內外板空腔內的水流接觸門護板。車門區域的兩道密封結構如圖1所示。

圖1 車門密封形式

經過淋雨試驗，打開車門后發現門檻位置的門洞條區域有水漬，門洞條區域的水漬情況見圖2。

圖2 門檻處門洞條區域水漬

檢查各項因素后，發現水流從門護板下邊緣流出，這說明車門內板上的防水膜失效，有水流穿過防水膜流到門護板區域，最終從門護板下部排出。經排查，發現有以下幾個漏水因素。

1.1 線束卡扣扎破防水膜引起的漏水

常見的車門內板隔絕形式有三種，如圖3所示。一是在車門內板上使用一體式門模塊，將升降器、揚聲器等零件集成在門模塊上，一體式門模塊使用卡扣或螺栓安裝，門模塊邊緣有發泡膠密封，常見于高檔車型，例如奔馳E級，一體式門模塊可以代替防水膜的作用。二是在升降器工藝孔上使用PP堵蓋進行封堵，PP堵蓋采用卡接形式固定，周邊用海綿條進行密封，此時也不需要使用防水膜。例如豐田凱美瑞就是這種類型。三是使用塑料防水膜，封堵升降器工藝孔及減重孔，防水膜周圈用膠粘在鈑金上，成本較低，這也是最常見的防水形式，例如魏VV5。

圖3 車門內板的隔絕形式

本文所述車型在車門區域使用防水膜進行密封。防水膜是車門內部重要的防水零件之一，車門內外板之間的空腔允許少量水流進入，俗稱濕區。但車門內板上還開有眾多的工藝孔和減重孔，所以此時需要在車門內板和門護板之間布置防水膜，防止車門空腔內的水流通過鈑金工藝孔進入吸音棉及門護板區域。防水膜與門護板之間的空間也稱為干區。

淋雨試驗結束后拆卸門護板，發現電器線束的反裝卡扣將防水膜頂破。車門線束的主體部分布置在車門內外板之間，線束通過卡扣裝配在車門內板上，部分卡扣反裝，尖頭朝向車內頂住防水膜，本例中的反裝卡扣布置在防水膜壓膠路徑附近，當用滾輪摁壓防水膜膠時，卡扣尖頭將防水膜刺穿。淋雨試驗時濕區內的水流穿過防水膜上的破孔，從門護板下部流出，滴落在門檻位置的門洞密封條表面。線束上的反裝卡扣與防水膜的配合如圖4所示。

圖4 線束卡扣與防水膜的配合

1.2 門護板底部卡扣座引起的漏水

門護板邊緣用卡扣固定在車門內板上，卡扣自帶防水墊圈。為了增加門護板在車門內板上的固定強度，除常規卡扣外，門護板下部采用螺釘固定，螺釘座預先安裝在車門內板上，門護板邊緣設計沉臺結構，螺釘從門護板邊緣的沉臺打入鈑金螺釘座內，固定方式如圖5所示。

圖5 門護板螺釘座的配合結構

在門護板設計時，為了不在沉臺表面產生縮痕，門護板邊緣沉臺背部的加強筋間距偏大且加強筋較細，加強筋強度較弱，導致打螺釘時沉臺上的加強筋塌陷，另外螺釘座卡腳偏小，螺釘座在車門內板上卡接強度不足，螺釘對螺釘座施加的旋轉力使螺釘座脫離車門內板產生縫隙，失去密封防水作用，車門內外板之間的水流，通過螺釘座上的離縫流到車門內板與門護板之間的干區，進而流到門護板下部的門洞條區域。螺釘座失效形式如圖6所示。

圖6 門護板螺釘座失效模式

1.3 線束引起的漏水

裝配在車門內板上的線束總成，分支結構穿過防水膜連接在門護板上，防水膜上有海綿塊封堵線束穿過時的開孔。在淋雨實驗時，車門內外板之間濕區內的水流滴落在線束的無紡布包覆層上，無紡布包覆層吸水后，引導水流通過防水膜，即從濕區進入干區。在設計時，為了讓工人在卡接線束與門護板插頭時有更大的操作空間，會故意將線束做長，這就導致在防水膜與門護板之間的線束，自由狀態下有一段下垂區域。水流通過無紡布包覆層累積在線束最下端，吸水飽和后形成水滴滴落，引起漏水，如圖7所示，此時水滴正在從線束最下端滴落。

圖7 水流被線束引導產生的漏水

2 漏水問題點的解決措施

針對上述三種漏水類型，分析原因后制定具體的改善措施：

2.1 對線束卡扣的設計優化

針對線束反裝卡扣將防水膜頂穿的現象，考慮到線束走勢，無法大范圍改變反裝卡扣的布置位置。所以將反裝卡扣在車門內板上的固定區域做出沉臺面，鈑金沉臺面低于防水膜，這樣可以加大反裝卡扣尖頭與防水膜的距離，防水膜壓膠路徑不變，避免了壓膠時卡扣尖頭將防水膜頂破的情況。鈑金沉臺修改后的結構如圖8所示。

圖8 反裝卡扣固定區域改為沉臺

2.2 對門護板及螺釘座的設計優化

針對門護板下部螺釘座離縫引起的漏水問題，首先修改螺釘座結構，增加螺釘座卡腳與鈑金孔的卡接重疊量，在不影響插入力的情況下，加大螺釘座在車門鈑金上的拔出力。其次修改門護板下部螺釘沉臺的背部加強筋結構，加強筋加密加寬，使加強筋在打螺釘時不會變形。通過上述兩種措施，打螺釘時鈑金上的螺釘座不再脫出，也不會有水流通過螺釘座流出，方案有效。門護板下部沉臺加強筋結構優化后如圖9所示。

圖9 沉臺加強筋優化后的結構

2.3 對車門線束的設計優化

針對線束無紡布包覆層導水引起的失效問題，有以下幾個改善措施：首先，修改車門內外板之間的線束卡扣固定點布置，引導線束盡量避開濕區內水流路徑，減少水流對線束的直接沖擊，這樣可以減少線束無紡布包覆層的水量積累。其次，調整線束穿出防水膜時海綿塊對線束的密封方式，用海綿塊將線束朝上固定。最后，縮短線束長度，使線束穿出防水膜后沒有向下的走勢。這樣即使無紡布包覆層上有吸水，線束穿出防水膜后也不會向下累積滴落。經驗證后方案有效。優化后的線束走勢布置如圖10所示。