無框車門系統前三角窗漏水問題分析

隨著人們生活水平的不斷提高，對汽車的要求日益多樣化。各大主機廠為了迎合消費者，在新車型開發上融入越來越多的跑車元素，其中與傳統車型最大的不同點就是采用無框車門設計。無框車門擁有時尚動感的外觀，降低行駛過程風阻，減輕車身質量等。但由于沒有門框支撐，而是玻璃直接與密封條接觸壓緊，為滿足水密、風噪、異響等方面標準，無框車門設計結構的要求比有框車門更高。本文根據L車型前三角窗漏水缺陷，通過分析水流路徑，研究前三角窗玻璃總成、前門玻璃、側圍密封條之間設計配合狀態，從產品設計結構上進行優化，從設計機構上思考解決漏水問題，提升客戶體驗感，為后續無框車門類似結構設計提供參考依據[1，2]。

問題描述

1.前門內飾板泡水痕現象

淋雨檢測線批量報出車輛前門內飾板出現泡水痕（毛細現象發生），泡水痕區域門內飾板表皮膨脹，失去原有的真皮質感，該泡水痕區域存在明顯視覺差異，嚴重影響客戶體驗[3]。通過調查淋雨線前后車輛，淋雨前及剛下淋雨線車輛車門內飾板表皮正常無泡水痕跡，且車門內飾板表面無水跡。但通過淋雨線后靜置約30min以上的車輛在門內飾板與前三角窗導軌搭接處批量出現泡水痕跡，該泡水痕發生具有批量化、位置一致性的特征，如圖1所示。

圖1內飾板泡水痕

2.前三角窗漏水現象

為調查漏水部位，將其中一臺故障車重新過淋雨檢測線，并在車內觀察漏水情況。在過淋雨線過程中，從前角窗上端有一股水沿著角窗導軌向豎直向下流，并直接落入前門內水切槽內，如圖2所示。

圖2前三角窗漏水現象

通過多次驗證，除此漏水點外，前門其余部位均無漏水點。

原因分析

1.前角窗密封結構分析

（1）密封形式分析由于高級別車型玻璃普遍采用隔音、隔熱的夾層玻璃，為保證美觀，夾層玻璃在加工過程中會用專用刀具對合片后的PVB夾層進行切削，因此在內外兩層玻璃之間會形成一條線狀凹坑。當前車門玻璃升到頂后頂住側圍上部類O形密封條泡管，密封條泡管變形接觸后在兩者接觸面內產生菱形洞（見圖3），使原本設計狀態期望行成的面密封變成了線密封，且此菱形洞無法通過玻璃上升或下降消除。因此在車輛過淋雨線過程中，噴淋到車身上的水會通過此菱形洞進入且向車前端導入，進而行程如上描述水流路徑，進入到車內。

圖3門玻璃頂起后密封狀態示意

（2）水路分析

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

同時，為確保所有漏水點被識別檢出，繼續對其它部位進行壓力噴淋，發現僅噴淋前角窗處時，同樣有水從角窗導軌處侵入流下，確定該處為進水點2。其余位置未發現漏點。通過對兩處被識別的進水點進一步觀察分析，車內進水后形成四條水流路徑5如圖4所示。

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

水流路徑2——進入的水除水流路徑1外，由于積水及狹窄孔內的虹吸效應，其余水流通過前述形成的線狀菱形洞向車前方向流動，同時在向前流動過程中，疊加雙層玻璃的外高內化因素，水流可完成一道密封的翻越，到達密封條的二道唇邊密封中（玻璃與唇邊壓縮面接觸）。此時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，水無法通過此道密封條翻進車內，水流會形成2股通路繼續向車前的低處流動，直到前門玻璃的X向前端盡頭處。前門玻璃與三角窗導軌嵌入配合，由于角窗導軌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”。此時水流沿著玻璃內側進入車內，也就形成了故障路徑2。

圖4進水分流路徑

水流路徑3——除水流路徑1和2外，仍有少量水會繼續沿前門框條繼續往車前方向流，通過門框密封條A柱接角導水唇邊排出車外。

水流路徑4——前角窗導軌模壓接角包裹住前門門玻前端部，當前門玻璃完全升起時頂住側圍上部密封條，此時被角窗接角包裹的前門門玻前端與未包裹的過度部分結構上存在階差，該處形成第二個Y向直接通向車內的進水點。當前三角窗表面有噴管直射水擊中該部位時，水會直接進入車內。

綜上，通過對以上4條水流路徑分析可知，由進水點1進水，進一步分流形成水流路徑1、路徑2、路徑3，而進水點2形成水流路徑4。由于路徑1和路徑3可將水流導向車外，為非故障排水路徑，而路徑2和4為通向車內路徑，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

為保證門內飾板的Z向階差，該車型設計是前門內飾板通過前門內水切的上平面掛靠的方式，前門內飾板在內水切上掛鉤翻邊深度應該與內水切槽底無干涉。通過數據測量，前門內飾板止口邊至前門內水切凹槽根部距離設計定義為 3mm 。當前三角窗導軌處有水落到內水切槽內形成堆積（水流路徑2和4），門內飾板掛鉤的翻邊止口接觸到內水切槽內的積水。則內飾板的翻邊外側的包覆材料（真皮）與水接觸，真皮遇水后，則通過毛細現象將水反向上吸，水吸附提升3mm 到達門板上平面，形成可視泡水痕的故障現象，如圖6所示。

圖6產生泡水痕原理

問題解決

通過對故障現象的探究與解讀，從設計結構及原理上明確了其漏水路徑和表征現象對應，問題原因分析從邏輯上完成了對接，需要從如下兩方面進行對策方案制定。

第一，對進水點及進水路徑進行對策研究。進水點1進而形成的漏水路徑2，需要對菱形通道形成進行消除和封閉處理；進水點2進而形成的漏水路徑4，需要針對前三角窗、門玻與密封條之間配合結構存在的Z向階差，形成Y向直通車內的通道進行封堵處理。

第二，要針對門板的毛細現象導致的泡水痕進行針對性的處理，且要考慮從設計結構上規避[4]。

1.解決進水點及消除進水路徑

從漏水解決效率最高角度出發，優先考慮解決進水點，在此思想指導下，針對本問題優先圍堵進水點，解決菱形洞的形成問題，消除毛細現象。

（1）解決進水點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，由實際的線密封向面密封進行改善，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，針對夾層玻璃上的線狀分布的凹陷（菱形洞下凹位置），則通過對玻璃上使用PVB固化膠形式對尖端填平，上下對手件密封配合時，達到徹底消除菱形洞的目的，有效解決進水點1。

（2）解決進水點2及路徑4為消除前三角窗處的Y向直通階差間隙，即進水點2，需要分別從頂端密封條和三角窗玻璃兩方面入手。首先，針對頂端密封條，通過在前三角窗處增加塞芯，加大填充角窗接角與前門玻璃過度區域的接觸壓力，通過塞芯的變形補償此處的階差間隙。其次，從根源上消除三角窗導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行開口，直接由玻璃與頂端密封條進行接觸，消除包裹密封條料厚帶來的階差。再次，為提高穩定性，加嚴尺寸管控進行，通過對三角窗導軌安裝的Z項工裝調整，加大密封壓縮過盈 1mm ，有效消除階差導致的密封接觸失效，增加塞芯后的斷面如圖9所示。

圖9前角窗接角開口

通過以上對策制定及噴水驗證，針對進水點1和進水點2的壓力噴淋，有效解決了淋雨進水的問題。

2.消除毛細吸水產生的泡水痕

由于真皮包覆的內飾特征，在使用真皮內飾的區域都要防止包覆材質的切割面接觸水源，需要從結構上設計使內飾件處于絕對干區。本設計結構上雖不能通過修改設計定義上對掛鉤翻邊處的包覆面進行完全取消，但是對于非可視區可以通過包覆材料的有效裁切，預留出可能與內水切地槽的接觸距離高度，及時內水切因為雨天使用，開門進水后，也能有效避免真皮材料的吸水產生水痕問題，裁切形狀及工裝如圖10所示。

經驗總結

針對漏水問題的分析，首先需要全面找打漏水點，現實工作中往往會把現象當原因去處理，如本案例中的漏水路徑2與漏水路徑4是重合的，則往往容易誤導認為只有漏水點2，而忽略了重要的漏水點1。其次，本問題屬于復合性的結構問題，在無框車門的設計過程中，其密封性的設計經驗不足，導致局部毛細現象、虹吸現象，往往在數據校核和經驗分析中會被丟失，導致設計結構上出現問題。

圖10裁切工裝示意

關于結構設計上的優化，需要注意以下三點：

1）重視可能的制造波動帶來的空隙，進而產生虹吸效應。2）重視門框密封的三道密封的可靠性，尤其對于面密封保障的方案要具備實用性。3）通過整車尺寸公差（DTS）保障的密封點往往是不可靠的，要盡量規避或者加大密封壓緊的過盈量。

結語

通過其他車型對比及市場投訴調查，前角窗漏水問題是無框車門系統漏水問題中非常常見的問題之一，本文的分析過程對無框車門系統設計有非常好的指導和借鑒意義。

參考文獻：

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