基于水管理的仪表板系统设计研究

赵国平，骆嵘

（1.同济大学汽车学院，上海 200092；2.上海汽车集团股份有限公司技术中心，上海 201804）

引言

乘用车仪表板系统是内饰中结构和制造工艺最复杂的组件之一，其位于前排座椅和前风窗玻璃之间。作为车厢内最引人注目的外观件，其造型、质感、舒适性以及对成员的保护方面都有较高的要求，直接影响驾乘人员对内饰的评价；同时，作为重要的功能件，车上的各种驾驶仪表、操控踏板、控制开关、空调、音响娱乐系统、安全气囊等附件通常都是安装在仪表板横梁和仪表板本体上，仪表板直接面对驾驶员或者乘客，与座椅、安全气囊等一起保护着人员的安全[1-2]。

某自主品牌售后抱怨多起车辆日间行车灯不亮，经排查发现仪表板下体内部车身控制模块（BCM）进水，导致BCM失效，并且抱怨车辆都刚刚完成贴膜。因此判断车辆前挡风玻璃贴膜，导致仪表板下体内部BCM接插件进水，最终导致日间行车灯故障。本文主要对仪表板系统水管理原理、水流路径的分类和结构设计优化进行论述。

1　概述

1.1　仪表板系统结构特点

仪表板系统通常由仪表板本体、仪表板面罩、中控面板、手套箱、出风口等多个塑料件组成[3]，共同达成其功能要求。仪表板系统所处环境复杂，需与多系统进行配合，同时其自身系统零件众多，结构复杂。

1.2　仪表板系统水管理概述

调查发现，乘用车贴膜在车辆使用中非常普遍。但由于不同的服务点，不同的工作人员，导致贴膜操作不规范，并且用水量不可控。而仪表板系统下方零件、线束众多，并被定义为干区。仪表板系统水管理，即将前挡风玻璃贴膜用水通过合理的结构布置，在不影响电子电器零件的情况下，进行导水引流。

2　水管理原理

前挡风玻璃贴膜导致零件进水，需经过4段路径才能进入零件内部。若4段路径中有1段为“无”，则没有进水风险。其他情况均有进水风险。

表1　水管理原理表

2.1　进水路径分析一

车内前挡风玻璃贴膜时，一体式仪表台由于造型原因形成“沟渠”使水汇聚，水会通过仪表板与A柱饰板定位孔渗漏，形成持续水滴，后沿线束流下或直接滴至线束接插件上，导致电器接插件失效。进水路径如图1。

图1　进水路径一

根据表1对该进水路径进行风险分析，见表2。

表2　风险分析表（进水路径一）

2.2　进水路径分析二

车内前挡风玻璃贴膜时，水通过分体式仪表台中间凹槽汇聚成“沟渠”，由于仪表台面板是前饰板和后发泡分件，“沟渠”底部是2个零件的拼缝，水边流动边渗漏掉，多余的水一直流到靠近A柱端，由于前饰板定位销与风道处存在空洞与间隙，水流直接滴落而下，滴落于BCM上，导致BCM进水失效。进水路径如图2。

图2　进水路径二

根据表1对该进水路径进行风险分析，见表3。

表3　风险分析表（进水路径二）

3　水管理结构设计

水管理结构设计分为导水结构设计和防水结构设计。

3.1　导水结构设计

前文已经讲到的进水路径一，水会通过仪表板与A柱饰板定位孔（左右两侧）渗漏，形成持续水滴。由于漏水位置明确，进水路径单一，并且仪表台下方有较多线束、零件。故对进水路径进行优化设计，使水的流向可控。

3.1.1钣金水槽引流

引流支架与仪表板主横梁（CCB）加强板作为一体，导致顶面上移 20mm，同时支架上方线束固定点需整体上移20mm，避免与支架干涉。并且隔音棉需避让引流支架。如图3。

验证效果。引流支架将水挡住，沿CCB加强板向下，后将水引入隔音棉内壁和钣金，水流方向可控，成功避开下方接插件。水流路径如图3。

图3　钣金水槽引流设计

3.1.2仪表台加强板导水

将仪表板上A柱限位开孔密封（如图4），并且在仪表板与端盖板匹配区域加筋引流（如图5）。

验证效果：将仪表板漏水孔堵住后，水是沿着CCB支架流下来的，虽有加筋引流，但水流仍然呈放射状分散，故存在部分水溅落到接插件的可能。水流路径如图5。

图4　密封限位孔设计

图5　加筋引流设计

3.2　防水结构设计

前文已经讲到的进水路径二，仪表台面板是前饰板和后发泡分件，底部是2个零件的拼缝，水流边流动边渗漏掉，多余的水一直流到靠近A柱端，水流从间隙直接滴落而下。由于漏水位置较多，并且仪表台下方线束、零件单一（只有BCM）。故对线束、零件进行防水设计。

3.2.1增加防水胶带

由于水直接滴落在BCM接插件上，导致BCM进水失效。故在 BCM上方粘贴防水胶带，可作为临时措施（进水路径一同样适用）。如图6。

图6　 BCM粘贴防水胶带设计

验证效果：在第1天试验中有明显水流流入接插件根部，第2天后观察接插件根部还有残余水滴，第4天后拆开接插件，已无水迹，推测为车内高温已烘干接插件内水滴。接插件有2个PIN针端部有铜绿，但PIN针无明显生锈。

3.2.2BCM防水帽设计

在BCM接插件上方增加防水帽，卡接在BCM上。同时为配合防水罩引流需要在风道最底处增加漏水孔。如图7。

图7　BCM防水帽设计

验证效果：当水流持续时，水流沿着风道背面引流到达最低点后滴落防水罩中央，后沿防水罩导水槽流至BCM接插件背面流下，符合设计预期。当间隔进水时，初始约3秒引流不彻底，水滴落在防水罩边沿，存在防水罩漏接的风险。故需在风道最低点增加漏水孔导水。水流路径如图7。

4　结论

乘用车贴膜在车辆使用中非常普遍，但贴膜操作不规范、贴膜用水量不可控，会导致仪表台系统进水，仪表台下方零件、线束进水失效，引起顾客抱怨。

本文详细分析了贴膜进水的路径，通过分类对水管理的方法进行了详细的分析说明，并对仪表板系统水管理的结构设计进行了详细的介绍对比。总结了水管理结构优化方法和设计选型，为后续设计者提供导水结构的细节设计思路，同时也提供了防水结构设计的思路。

[1] 张志军,叶阳,刘启明.汽车内饰设计概论[M].人民交通出版社,74-80.

[2] 汪育全,刘德满,饶阳.基于水管理前风窗下装饰板系统设计探究[J].汽车科技, 2007(3):90-94.

[3] 曹渡,盛夏,崔宝兰.汽车内外饰设计与实战[M].机械工业出版社,167-170.