基于水管理的前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

汪育全+劉德滿+饒陽(yáng)

摘 要：本文闡述了前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水管理的概念，指出了前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)雨水管理不當(dāng)可能導(dǎo)致的問(wèn)題。詳細(xì)分析了雨水流入流出的路徑，通過(guò)分類對(duì)水管理的方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析說(shuō)明，也對(duì)前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水管理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和對(duì)比。對(duì)于合理設(shè)計(jì)前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)導(dǎo)水、排水提供了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案和設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)；水管理；導(dǎo)水；排水

中圖分類號(hào)：U463.85 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2017）03-0090-05

The Water Management Design Research Of Cowl Top

WANG Yu-quan； LIU De-man； Rao yang

（Dongfeng Motor Corporation Technical Center， Wuhan430058， China）

Abstract： This article expound the Water Management concept of cowl top， and piont out the problems which produced because of the water misgovern of cowl top system. The paper analyzes the way of rainwater inflow and outflow， and analyzes the methods of water management in detail. It also introduces and contrasts the design of water management of cowl top in detail. It provides a more detailed structure optimization and design guidance for the rational design of cowl top， such as water conduction， retaining and drainage.

Key Words： Cowl Top； Water Management； Water Diversion； Drain Away Water

前 言

乘用車前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)位于前風(fēng)擋玻璃與發(fā)動(dòng)機(jī)罩之間，通常由一系列的黑色塑料件組成，是重要的外觀件，對(duì)造型美觀以及用戶感知均有著重要的意義。同時(shí)其更是重要的功能件，起著空調(diào)外循環(huán)進(jìn)氣、發(fā)動(dòng)機(jī)罩后部密封、前風(fēng)窗玻璃雨水的導(dǎo)水排水的作用。本文主要對(duì)前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水管理原理、水流路徑的分類和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化進(jìn)行論述。

1 概述

1.1 前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)包含發(fā)動(dòng)機(jī)罩系統(tǒng)、前風(fēng)擋玻璃、雨刮系統(tǒng)、翼子板、前圍鈑金、線束水管等環(huán)境件，如圖1所示。前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)一般有多個(gè)塑料件組成，共同達(dá)成其功能要求，如圖2所示。前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)所處環(huán)境復(fù)雜，需與多系統(tǒng)進(jìn)行配合，同時(shí)其自身系統(tǒng)零件眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

1.2 前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水管理概述

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水管理，即將雨水通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)布置，有序地排出車外，并且不影響空調(diào)外循環(huán)進(jìn)氣、不影響雨刮電機(jī)、不影響傳動(dòng)系統(tǒng)、不影響電子電器元件等。同時(shí)在正常的雨水環(huán)境、車輛位置等條件下，前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)仍能做到不積水、不滲水；雨水仍可按照設(shè)計(jì)的線路排出車外。

2 水管理原理

2.1 水流來(lái)向

前風(fēng)擋前裝飾板的水流主要來(lái)源于下雨天前風(fēng)擋玻璃流下的水，而根據(jù)車輛位置狀態(tài)和雨水大小，其水流量大小及速度均有所不同；另一水流來(lái)源為車輛洗車時(shí)，水槍不規(guī)則的洗刷流入到風(fēng)窗下裝飾板的雨水。其中，前者下雨天雨水一般特點(diǎn)為持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度??；而后者洗車模式的特點(diǎn)一般為時(shí)間短、強(qiáng)度大。

2.2 水流去向

雨水流到風(fēng)窗下裝飾板上后，可能進(jìn)入雨水的途徑從上往下分析有：①前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與翼子板或A柱的縫隙，②前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與玻璃匹配的縫隙，③前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)排水孔，④前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)雨刮軸開(kāi)孔，⑤前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)空調(diào)進(jìn)氣孔，⑥前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前圍鈑金匹配間隙，⑦線束管道與前風(fēng)窗下裝飾板之間的縫隙。如圖3所示，為以上七種路徑示意圖。針對(duì)以上七種水流去向可按照水流下一步去向進(jìn)行分類。①⑥⑦可歸類為前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)的機(jī)艙防水，②③⑤可歸類為前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)防止雨水進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，②③④可歸類為前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)防止雨水進(jìn)入雨刮電機(jī)。以上水流路徑均需進(jìn)行合理的管控，然后需將水流引到前圍流水槽，最終通過(guò)前圍流水槽排水孔排出車外。

3 水管理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 導(dǎo)水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1.1 防止雨水進(jìn)入機(jī)艙的設(shè)計(jì)

前文已經(jīng)講到，進(jìn)入機(jī)艙雨水的通道主要有①⑥⑦，因此就①⑥⑦進(jìn)水途徑進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使雨水流向可控。

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與翼子板或A柱裝配完成后產(chǎn)生縫隙，此位置縫隙為多零件之間的裝配間隙，因此無(wú)法完全消除，但可對(duì)水流路徑進(jìn)行優(yōu)化。如圖4所示，原方案前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)、翼子板、前風(fēng)擋玻璃之間存在漏洞，優(yōu)化后此漏洞可減小，使原本流向鉸鏈加強(qiáng)板的雨水均流向了前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)排水孔。

風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)前部安裝在前圍上蓋板上，與前圍上蓋板之間存在裝配間隙，雨水順著前風(fēng)窗下裝飾板背面特征，可能流入到前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前圍鈑金之間，造成雨水進(jìn)入機(jī)艙。如圖5所示，原方案前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)密封條位置設(shè)計(jì)不合理，造成雨水通過(guò)安裝卡扣進(jìn)入機(jī)艙，同時(shí)雨水易堆積在前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前圍上蓋板之間的縫隙中，長(zhǎng)時(shí)間易造成密封條腐蝕；優(yōu)化后的方案，密封條在安裝卡扣之后，可有效阻絕雨水進(jìn)入固定卡扣區(qū)域，同時(shí)雨水不易堆積，可及時(shí)排入前圍流水槽后再排出車外。

部分車型雨刮電機(jī)線束、洗滌液噴水管等布置在前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前圍鈑金之間，雨水易順著線束或者水管進(jìn)入機(jī)艙。如圖6所示，線束正上方為進(jìn)氣孔，雨水易從進(jìn)氣孔滴入到雨刮線束上，而雨刮線束位置前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)密封條不能完全密封，且雨刮線束機(jī)艙段高度較低，易形成導(dǎo)水線，雨水直接順著線束流入到機(jī)艙；優(yōu)化后的方案，在線束及水管正上方取消進(jìn)氣孔，可降低線束和水管上滴入雨水的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)線束機(jī)艙段位置較高，角度θ為15°，雨水受重力影響，將在線束最低點(diǎn)落下，返回至前圍流水槽，機(jī)艙進(jìn)水風(fēng)險(xiǎn)將大大的減小。

3.1.2 防止雨水進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

前文2.2節(jié)講到②③⑤可歸類為前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)防止雨水進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)，可對(duì)此路徑水流進(jìn)行優(yōu)化，防止雨水進(jìn)入空調(diào)系統(tǒng)。

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前風(fēng)擋玻璃匹配為重要的外觀特征，此位置處理方案較多，如圖7所示，如此位置密封不嚴(yán)，容易造成雨水從該縫隙直接滲入到空調(diào)進(jìn)氣口。圖7中，方案一和方案二因前風(fēng)窗下裝飾板與玻璃匹配可能存在縫隙導(dǎo)致雨水雨水流向不可控，而方案三和方案四密封因均有軟膠進(jìn)行干涉配合，可降低縫隙產(chǎn)生的可能性，因此可降低雨水不可控的風(fēng)險(xiǎn)。如前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)與前風(fēng)擋玻璃縫隙之間有雨水進(jìn)入，且雨水正對(duì)著空調(diào)進(jìn)氣口或者雨刮電機(jī)，可在前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)底部增加導(dǎo)水板，導(dǎo)水板焊接固定在前風(fēng)窗下裝飾板本體上，可將空調(diào)進(jìn)氣口或者雨刮電機(jī)上方雨水向兩側(cè)導(dǎo)出，如圖8所示：

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)排水孔為水流主要排出路徑，合理設(shè)計(jì)排水孔大小、數(shù)量、位置可有效降低空調(diào)進(jìn)氣口進(jìn)水的風(fēng)險(xiǎn)。如圖9所示，優(yōu)化前方案，排水孔設(shè)計(jì)正對(duì)著空調(diào)進(jìn)氣口，空調(diào)開(kāi)啟外循環(huán)時(shí)雨水直接被吸入鼓風(fēng)機(jī)；優(yōu)化后的方案為排水孔設(shè)計(jì)在前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)兩側(cè)避開(kāi)空調(diào)進(jìn)氣口。此優(yōu)化方案同樣適用于雨刮電機(jī)防水。

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)空調(diào)進(jìn)氣孔布置應(yīng)盡量避開(kāi)空調(diào)進(jìn)氣口，這樣可從布置上避免從進(jìn)氣孔進(jìn)入的水被吸入鼓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)，如圖9所示；而當(dāng)進(jìn)氣孔受布置限制，進(jìn)氣孔必須布置在空調(diào)進(jìn)氣口正上方時(shí)，可在前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)底部增加空調(diào)進(jìn)氣口擋水板，擋水板焊接固定于風(fēng)窗下裝飾板本體背部，空氣可從擋水板左右及下方進(jìn)氣空調(diào)系統(tǒng)，而雨水則被擋水板隔絕，如圖10所示：

3.1.3 防止雨水進(jìn)入雨刮電機(jī)的設(shè)計(jì)

前文2.2節(jié)講到②③④可歸類為前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)防止雨水進(jìn)入雨刮電機(jī)，可此路徑水流進(jìn)行優(yōu)化，防止雨水流入到雨刮電機(jī)。其中路徑②③分別在3.1.2章節(jié)中提到。

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)雨刮軸位置開(kāi)孔，雨水易通過(guò)此開(kāi)孔順著雨刮軸流到雨刮電機(jī)上，對(duì)雨刮電機(jī)損害較大。針對(duì)前風(fēng)窗下裝飾而言，其優(yōu)化方案如圖11所示。其中方案一和方案二，前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)增加凸臺(tái)或者翻邊，可抵擋一部分雨水，但對(duì)于暴雨或者洗車沖洗情況仍會(huì)有雨水進(jìn)入；方案三，在風(fēng)窗下裝飾板底部翻邊上增加排水缺口，翻邊其他位置與雨刮軸上裝配的膠墊貼合，即可管理進(jìn)入雨刮軸后雨水的流出路徑。

3.2 排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.2.1 排水通道設(shè)計(jì)

雨水最終排出車外有兩種途徑：一是通過(guò)前圍流水槽兩側(cè)排水孔排出，二是通過(guò)翼子板輪罩外部排出，因此可根據(jù)此路徑設(shè)計(jì)前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)的導(dǎo)水通道。如圖12所示為通過(guò)前圍流水槽兩側(cè)排水口的水流通道。水流可從前風(fēng)窗下裝飾板排水孔先排到前圍流水槽底部，也可在前風(fēng)窗下裝飾板底部增加專門的排水管，將雨水直接排出到前圍流水槽排水口。圖13為通過(guò)翼子板輪罩外部排水口的水流通道。

3.2.2 排水孔布置與設(shè)計(jì)

前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)上雨水主要流出路徑為通過(guò)排水孔排出，因此合理設(shè)計(jì)排水孔大小、形狀，位置、數(shù)量對(duì)水管理至關(guān)重要。排水孔需滿足大小合適、形狀統(tǒng)一、多處分布、總面積滿足極限工況下不積水的原則。

4 總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)前風(fēng)窗下裝飾板系統(tǒng)水流通道的梳理與歸類，總結(jié)了水管理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法和設(shè)計(jì)選型，為后續(xù)設(shè)計(jì)者提供導(dǎo)水結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)思路，同時(shí)也提供了排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的思路。

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