內(nèi)水切密封條結(jié)構(gòu)對異響的影響分析及優(yōu)化設計

趙建才 姜麗麗 汪先林 陳紅偉

建新趙氏科技股份有限公司 浙江省寧波市 315615

1 引言

車門內(nèi)水切密封條（以下簡稱內(nèi)水切）是轎車玻璃升降系統(tǒng)的主要零件，具有降噪、裝飾，支撐玻璃平穩(wěn)升降等功能。近年來隨著消費者對乘坐舒適性的要求提升，由內(nèi)水切造成的玻璃升降異響問題日益受到關(guān)注。

在玻璃升降過程中，內(nèi)水切常見的異響類型有兩種，一種為摩擦異響，即玻璃與內(nèi)水切絨毛之間的摩擦發(fā)出的異響，表現(xiàn)為“吱吱”“唧唧”聲；另一種為共振異響，即內(nèi)水切在玻璃升降過程中不穩(wěn)定，與周邊件發(fā)生敲擊，表現(xiàn)為“咕咕”聲。

內(nèi)水切異響影響因素比較復雜，在斷面設計階段就需要認真考慮每一個可能產(chǎn)生異響的細節(jié)。本文利用CAE 技術(shù)對內(nèi)水切斷面結(jié)構(gòu)進行預判，對內(nèi)水切結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設計，有效規(guī)避由于斷面結(jié)構(gòu)設計不合理而造成的異響問題。

2 內(nèi)水切結(jié)構(gòu)設計

2.1 內(nèi)水切材料組成

內(nèi)水切的主要結(jié)構(gòu)類型為TPV+PP 骨架共擠，如圖1 所示，內(nèi)水切的骨架材料為PP（藍色）、長葉片材料為TPV（紅色）、短葉片材料為TPV（綠色），為了降低玻璃與長葉片的摩擦阻力，在葉片表面貼絨（0.5mm×3.3DTEX）。

圖1 內(nèi)水切結(jié)構(gòu)及裝配示意圖

2.2 內(nèi)水切裝配方式

內(nèi)水切裝配方式骨架卡在門板金止口邊上，內(nèi)水切的拔出力對系統(tǒng)穩(wěn)健性影響很大。為了增強防水效果，在長葉片上方設計開口，并用塑料件封口。

3 內(nèi)水切對異響的影響方式

控制異響的最根本方法是要控制內(nèi)水切結(jié)構(gòu)，因此，為了確保內(nèi)水切結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，減少內(nèi)水切對異響的影響方式有：

（1）減少水切骨架運動過程中的位移量，也就是要增大內(nèi)水切的拔出力，從而提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、降低異響可能性；

（2）盡可能降低長葉片與玻璃的摩擦系數(shù)，選擇合理的絨毛或涂層；

（3）優(yōu)化內(nèi)水切長葉片結(jié)構(gòu)，調(diào)整長葉片與玻璃的接觸長度，增加其剛度，使其壓縮變形和壓縮荷載得到合理范圍值，這是本文的研究內(nèi)容。

4 內(nèi)水切斷面CAE 分析

內(nèi)水切的短葉片對長葉片與玻璃的壓縮變形不產(chǎn)生影響，因此在斷面分析時刪去短葉片結(jié)構(gòu)。圖2 為內(nèi)水切的簡化結(jié)構(gòu)，圖3為內(nèi)水切的CAE 分析模型，圖4 為內(nèi)水切的壓縮變形圖，圖5 為內(nèi)水切的接觸法向力，圖6 為壓縮荷載與壓縮位移曲線。從圖4 可以看出，長葉片壓縮后，彼此發(fā)生干涉，易造成擠壓異響。從圖5 可以看出，接觸法向力分布不均勻，最大接觸法向力為7.3N，發(fā)生在干涉區(qū)域。這是內(nèi)水切升降發(fā)生摩擦異響的原因，需要對內(nèi)水切斷面優(yōu)化設計。從圖6 可知，整個葉片與玻璃的壓縮荷載為25.1N/200mm，也不滿足內(nèi)水切的設計要求12±2N/200mm。

圖2 內(nèi)水切簡化結(jié)構(gòu)

圖3 內(nèi)水切分析模型

圖4 內(nèi)水切變形圖

圖5 內(nèi)水切接觸法向力

圖6 內(nèi)水切壓縮荷載與壓縮位移曲線

5 內(nèi)水切斷面優(yōu)化設計

5.1 方案1

長葉片下移，增加葉片變形空間，作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)1，如圖7 所示。優(yōu)化結(jié)構(gòu)1 的CAE 分析模型如圖8 所示，壓縮變形如圖9所示，接觸法向力如圖10 所示。從圖9 可以看出，長葉片壓縮相同位移后，彼此不再干涉。從圖10 可以看出，接觸法向力分布較均勻，最大接觸法向力為3.5N。但是，由于長葉片的根部結(jié)構(gòu)較弱，整個葉片與玻璃的壓縮荷載只有8.8N/200mm，不能滿足內(nèi)水切的設計要求12±2N/200mm。

圖7 優(yōu)化結(jié)構(gòu)1

圖8 優(yōu)化結(jié)構(gòu)1 分析模型

圖9 優(yōu)化結(jié)構(gòu)1 變形圖

圖10 優(yōu)化結(jié)構(gòu)1 接觸法向力

5.2 方案2

長葉片形狀變飽滿，同時根部加強，作為優(yōu)化結(jié)構(gòu)2，如圖12 所示。優(yōu)化結(jié)構(gòu)2 的CAE 分析模型如圖13 所示，壓縮變形如圖14 所示，接觸法向力如圖15 所示。從圖14可以看出，長葉片壓縮相同位移后，彼此不再干涉。從圖15 可以看出，玻璃與葉片的接觸區(qū)域增加，法向力分布也較均勻，最大接觸法向力為4.9N。長葉片形狀變飽滿后，整個葉片與玻璃的壓縮荷載為13.3N/200mm，滿足內(nèi)水切的設計要求12±2N/200mm。經(jīng)系統(tǒng)試驗與實車跟蹤，優(yōu)化后內(nèi)水切的異響問題得到解決。

圖12 優(yōu)化結(jié)構(gòu)2

圖13 優(yōu)化結(jié)構(gòu)2 分析模型

圖14 優(yōu)化結(jié)構(gòu)2 變形圖

圖15 優(yōu)化結(jié)構(gòu)2 接觸法向力

圖11 優(yōu)化結(jié)構(gòu)1 壓縮荷載與壓縮位移曲線

6 結(jié)論

針對異響問題，本文利用CAE 技術(shù)對內(nèi)水切結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設計，得出如下結(jié)論：

（1）內(nèi)水切的葉片與玻璃的壓縮荷載不能太大也不能太小，太大易產(chǎn)生玻璃與葉片的摩擦異響，同時會造成玻璃升降阻力過大而升降困難；太小則對玻璃夾持松弛，玻璃不穩(wěn)定，升降及關(guān)門品質(zhì)感較差。

（2）在布置和校核長葉片時，應確保葉片有足夠的變形空間。在變形空間內(nèi)，上下長葉片變形后不能有硬點干涉，否則會在玻璃升降過程中存在壓縮荷載突變的問題，造成擠壓異響。

圖16 優(yōu)化結(jié)構(gòu)2 壓縮荷載與壓縮位移曲線

（3）在內(nèi)水切長葉片設計時，要確保與玻璃接觸的面是圓弧面，即在斷面上表現(xiàn)為多個R 角連接，以保證玻璃在升降過程中玻璃與內(nèi)水切的摩擦力相對穩(wěn)定，不容易出現(xiàn)異響。