車門水路流向及密封設(shè)計的探討

班正逸，劉美麗，徐亞楠

引言

汽車作為最主要的現(xiàn)代化交通工具之一，其車身防水性能設(shè)計的好壞將直接影響到用戶的乘坐舒適性、使用方便性、安全性乃至心情，因此汽車車身防水設(shè)計尤為重要。而車門作為用戶最常使用的功能件，其水路流向及密封設(shè)計開發(fā)直接關(guān)系到產(chǎn)品是否能將雨水阻隔在座艙之外，也直接影響著顧客對整車性能好壞的評價。因此，掌握車門水路流向及其相應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計的正確方法變得尤為重要。

1、車門水路流向及要求

1.1 水路流向

如圖1所示，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。通常情況下，雨水流向玻璃，大部分沿外擋水條流經(jīng)車門外板流走，少部分雨水沿?fù)跛畻l兩端夾角間隙或車門外把手流入到車門濕腔，后經(jīng)車門下端漏水孔流出。

1.2 干濕腔要求

為了便于對車門水路走向及密封設(shè)計進(jìn)行系統(tǒng)的管理，通常對車門進(jìn)行分區(qū)；一般情況下，以車門防水膜（或門模塊）為邊界，將車門分為干腔和濕腔（如圖2所示）。設(shè)計要求車門可以流入到濕腔，但是絕對不允許流入到干腔。車門濕腔一般定義為車門外板與車門內(nèi)板之間的空腔。車門干腔一般定義為車門內(nèi)板與車門內(nèi)飾板之間的空腔。

因?yàn)樗鞯杰囬T濕腔之后，可以通過車門下端的漏水孔將水排放到車外，而且濕腔和車門外界是難以做到完全隔絕的，所以這個區(qū)域允許水流入，但應(yīng)盡量降低水流入量；而車門干腔如果有水流入，則無法有效排到車外，卻反而會通過內(nèi)飾板與車門內(nèi)板鈑金之間的縫隙流入到乘員艙內(nèi)，這是絕對不允許的。所以車門水路密封設(shè)計的總體要求是：濕腔允許一定量的水流進(jìn)入，而干腔及乘員艙是不允許水流進(jìn)入。

2、車門密封設(shè)計

水流如果想從車門外部流入到車門濕腔及車門干腔，其路徑主要有：擋水條和玻璃、玻璃呢槽前后端的間隙，車門外把手和車門鈑金的間隙，車門防水膜的過孔，以及車門限位器和車門鈑金之間的縫隙，車門頭道膠條和車門鈑金或側(cè)圍鈑金之間的匹配間隙等。

2.1 擋水條和玻璃的密封設(shè)計

擋水條是與車門玻璃直接接觸的部件，分為內(nèi)外兩部分，主要作用是防雨、防塵和隔聲[1]。無論是內(nèi)擋水條還是外擋水條，其與玻璃接觸壓縮的舌邊的壓縮量通常設(shè)定為玻璃厚度的一半左右，通常該值在1.5mm-2.5mm之間，過大會影響玻璃升降，過小會導(dǎo)致密封不嚴(yán)。因?yàn)樵搲嚎s量最主要的是要滿足玻璃升降功能及性能保障需求，所以一般會在升降系統(tǒng)設(shè)計的時候進(jìn)行綜合計算及CAE分析后確定。如圖3所示，某車型的車門擋水條的典型斷面結(jié)構(gòu)。

2.2 呢槽和玻璃的密封設(shè)計

玻璃呢槽主要起密封、減震、裝飾以及玻璃導(dǎo)向的作用。具體而言，玻璃呢槽可以有效防止外部風(fēng)雨、塵土等有害物質(zhì)侵入車內(nèi)，減小汽車在行駛中玻璃產(chǎn)生的震動以保持車內(nèi)的乘坐舒適性和清潔性，并使被密封部位或裝置的工作環(huán)境得到改善，工作壽命得以延長。同時起到潤滑，導(dǎo)向玻璃的作用。

從水流密封的角度，呢槽起到將水只能流入到濕腔，并與干腔完全隔絕的作用。同擋水條類似，呢槽的唇邊的壓縮量壓縮量通常設(shè)定為玻璃厚度的一半左右，同時需綜合考慮唇邊的壓縮負(fù)荷，才能保證獲得良好的密封性能的同時，玻璃升降性能也能得到保證。

2.3 車門外把手和車門鈑金的密封設(shè)計

外把手扣手和車門外板鈑金之間，一般會設(shè)計有起緩沖和密封作用的墊片。但在扣手和鎖芯罩蓋之間的分縫線處，因?yàn)樾枰o扣手留出足夠的運(yùn)動空間，此處往往是車門漏水量或漏氣量最大的地方之一；為此，可以將鎖芯罩蓋在分縫線處做一加強(qiáng)筋出來堵住此處的分縫線來進(jìn)行優(yōu)化；如果造型允許，也可以將此處的鎖芯罩蓋做成Z型結(jié)構(gòu)，而扣手壓在鎖芯罩蓋上，此種結(jié)構(gòu)密封性最佳。

2.4 車門膠條的密封設(shè)計

車門膠條通過密封膠條的壓縮變形來主要起到密封、緩沖、穩(wěn)定車門和裝飾門框等作用，可導(dǎo)致用戶抱怨的問題主要是密封失效和車門關(guān)閉力大等功能和性能的缺陷[2-3]。通常，推薦采用兩道膠條密封的結(jié)構(gòu)樣式，第一道膠條為主密封，要起到完全隔絕雨水的作用，其壓縮量也要求較大，通常在6mm-8mm之間。

2.5 車門防水膜的密封設(shè)計

傳統(tǒng)上車門內(nèi)板的防水膜，既能起到防止雨水進(jìn)入線束插頭或干腔，也能起到隔聲效果[4]。防水膜密封設(shè)計需要注意幾點(diǎn)：一、在各種線束穿過防水膜的地方需要開孔，開孔盡量避開車門的減重及安裝工藝過孔；二、如果開孔避不開容易水濺到的區(qū)域，需要增加防水簾來提高防水性；三、車門鈑金需要預(yù)留足夠的涂膠面并做出涂膠軌跡引導(dǎo)標(biāo)識，在防水膜在最下端，車門鈑金需有漏水孔，將雨水引導(dǎo)回車門濕腔。

3、結(jié)束語

車門水路密封設(shè)計不僅需要考慮好合理結(jié)構(gòu)，還需全面考慮其與周邊件的合理匹配以及合理的選材。本文分析介紹了車門水路流向及密封的典型結(jié)構(gòu)形式，詳細(xì)闡述了各種密封的合理匹配關(guān)系，設(shè)計要點(diǎn)等。正確的設(shè)計開發(fā)方法和后期充分的試驗(yàn)驗(yàn)證，對于提高車門水路密封設(shè)計質(zhì)量和性能要求有著重要作用，也是確保整車開發(fā)進(jìn)度和開發(fā)質(zhì)量不可缺少的一部分。

[1] 佟炳勇.影響車門玻璃升降的原因分析[J]．汽車工程師,2013(5)：46-49．

[2] 杜克強(qiáng)，張海華．車門密封膠條漏水因素以及解決方法[J]．裝備制造技術(shù)，2013(11)：201-203．

[3] 王玉恒.車門密封條設(shè)計研究[J]．上海汽車，2013(3)：30-33．

[4] 田佳平.新型防水膜在汽車內(nèi)飾聲學(xué)環(huán)境中的應(yīng)用[J]．汽車工程師，2011(8)：31-33．