一種滾壓車門用熱塑性彈性體導槽密封條防竄動設計

胡俠　周致宏　周瑛

摘 要：為了解決乘用車用熱塑性彈性體導槽密封條裝車后，在環(huán)境交變情況下?lián)u窗機升降耐久后產(chǎn)生的竄動問題，文章研究了竄動產(chǎn)生的三種原因：玻璃對導槽密封條的拉動力偏大、導軌與導槽密封條之間的摩擦力偏小、無物理定位結(jié)構(gòu)。并從此三種原因著手，給出了對應的解決措施，并結(jié)合CAE分析保障了設計準確性。經(jīng)過零件耐久、系統(tǒng)耐久、整車耐久試驗證明此方案非常有效的解決了導槽密封條環(huán)境交變耐久后的竄動問題，給后續(xù)熱塑性彈性體類導槽密封條在乘用車中的應用提供了有效的防竄動解決方案。關(guān)鍵詞：乘用車;熱塑性彈性體;導槽密封條;防竄動中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：B ?文章編號：1671-7988（2020）11-39-03

Abstract：?To Solve the movement of TPV glass run channel seal when lifting durability test of window lifter in case of environmental change on vehicle， we researched three factors causing the issue： the pull of glass on glass run channel seal is too big， the fricton between channel and glass run channel seal is too small， there is no fix structure between ?channel and glass run channel seal. So we start to study these three factors， and provided corresponding solutions. In the process of research， we used the CAE analysis to improve the accuracy of design. The part durability test， system durability test and vehicle durability test show that these methods are very effective. It provides an effective prevention movement solution for the application of TPV glass run channel seal on vehicle.Keywords： Vehicle; TPV; Glass Run Channel Seal; Prevent MovementCLC NO.：?U467??Document Code： B ?Article ID： 1671-7988（2020）11-39-03

前言

由于熱塑性彈性體（TPE）兼具塑料的可塑性和橡膠的彈性，是近年來應用在乘用車上越來越廣泛的一種高分子材料。其中的TPV是目前汽車上使用量最大的熱塑性彈性體。其可回收、生產(chǎn)工序少、節(jié)能環(huán)保、輕量化、耐磨性好的特點，使其在乘用車的導槽密封條上得到越來越多的應用。但TPV也有其固有的缺點：壓縮永久變形大、回彈性差、環(huán)境交變的線性收縮率大等。雖然近年來TPV材料的性能一直在進步，但目前以上這幾點性能仍低于傳統(tǒng)的EPDM材料。

這些缺點導致其應用于導槽密封條時，在經(jīng)過環(huán)境交變中的搖窗機升降耐久后出現(xiàn)導槽密封條立柱段在窗框中發(fā)生向上竄動，頂部在窗框內(nèi)發(fā)生線性收縮，向中間竄動的問題。導致密封條脫出窗框或密封條與周邊匹配零件離縫等問題。

本文就目前TPV材料壓縮永久變形大、回彈性差、環(huán)境交變的線性收縮率大的情況下，研究如何避免其應用于導槽密封條時發(fā)生搖窗機升降耐久后導槽密封條竄動從而脫出窗框或匹配離縫等問題。

1 導槽密封條竄動的影響因素

導槽密封條的防竄動設計主要從以下3方面思考：

（1）減小玻璃升降時玻璃對導槽的拉動力，即滑動摩擦力;

（2）增大導槽密封條與導軌之間的摩擦力，即靜摩擦力;

（3）當導槽密封條所受的拉動力大于靜摩擦力時，導槽密封條發(fā)生竄動趨勢，此時如何阻止其發(fā)生位移。

2 針對影響因素采取的有效措施

2.1 減小玻璃升降時玻璃對導槽的拉動力

玻璃升降時，玻璃與導槽密封條之間發(fā)生相對位移，玻璃對導槽密封條的滑動摩擦力F=μ×FN，F(xiàn)N為正壓力，如減小FN，可減小滑動摩擦力，但減小FN也意味著降低密封條對玻璃的保持力，影響玻璃升降性能和NVH性能。所以本文中采用減小摩擦系數(shù)的方案。

TPV材料導槽密封條與玻璃接觸的唇邊一般采用在基材TPV的表面共擠一層更耐磨的Slipcoating滑材，此滑材的性能決定了導槽與玻璃之間的摩擦系數(shù)和導槽密封條的耐磨能力，所以此滑材的選擇尤為重要。

下圖1為采用其中一種滑材牌號的導槽密封條在耐久路試車中發(fā)生的導槽密封條脫出窗框的狀態(tài)。

當滑材選用另一種更耐磨、摩擦系數(shù)更低的滑材后，在環(huán)境交變的搖窗機耐久試驗后，導槽密封條沒有脫出窗框的問題，系統(tǒng)性能得到了極大的改善，但導槽密封條仍有明顯的竄動，使導槽密封條與飾板、鈑金之間出現(xiàn)離縫，影響NVH性能和外觀品質(zhì)。

2.2 增大導槽密封條與導軌之間的摩擦力

在滾壓窗框上應用的導槽密封條安裝結(jié)構(gòu)一般如圖2所示，車門導軌焊接或總裝在車門總成上，然后導槽密封條再裝入車門導軌。

導槽密封條與導軌間無硬連接，靠導槽密封條與導軌間的接觸點產(chǎn)生正壓力，壓力轉(zhuǎn)換成靜摩擦力來阻止導槽密封條竄動。

根據(jù)F=μ×FN，如在導槽密封條背部與導軌的接觸點位置共擠一層摩擦系數(shù)更大的材料，可以提高導槽密封條與導軌之間的摩擦力，但是此方案將增加產(chǎn)品成本。本文中采用增大正壓力的方法來增大摩擦力。

可以通過以下兩種手段增大正壓力：

（1）定義導槽密封條擠出斷面自然狀態(tài)下的打開角度，推薦角度45°～55°，如圖3所示。并合理設計應力槽。這樣可以獲得導槽密封條對側(cè)壁的較好正壓力。

（2）適當增加圖4中接觸點2/3/5/6與導軌的干澀量，來增加與導軌之間的正壓力。

初版斷面設計完成后，應用CAE分析手段，可得到導軌對導槽的靜摩擦力F1。CAE分析結(jié)果如下圖5所示。

F1=μ1×（FN1+ FN2+ FN3+ FN4+ FN5+ FN6+ FN7），同時可得到玻璃對導槽密封條的動摩擦力F2。F2=μ2×（FN8+ FN9+ FN10）。當F1>2F2時，密封條在玻璃升降過程中可保持住初始位置，不產(chǎn)生竄動。

2.3 通過物理結(jié)構(gòu)阻止導槽密封條產(chǎn)生竄動

傳統(tǒng)EPDM材料的導槽密封條由于其在導軌中的保持力較好，不易產(chǎn)生竄動，所以設計時一般不做與鈑金的物理連接結(jié)構(gòu)。但是由于TPV材料的固有特性，其在導軌中的保持力下降，為了彌補這一缺點，建議在TPV導槽密封條設計時增加與鈑金的物理連接結(jié)構(gòu)，以防止其竄動。

本文中物理連接方案見下圖6所示，在TPV導槽密封條頂部兩端接角處設計兩個長腰形凸起定位銷結(jié)構(gòu)，在車門窗框頂部對應位置設計定位孔，在安裝導槽密封條時將這兩個凸銷裝入車門鈑金窗框?qū)难慰字?，起到導槽密封條X向定位作用。

為了有效的防止導槽密封條竄動，建議導槽密封條定位

凸銷插入鈑金的定位孔中，與兩鈑金定位邊分別留有0.5mm的安裝間隙。雖然安裝間隙較小，但導槽密封條擠出段自身具備一定的彈性，可用于吸收制造波動，使其即使過盈配合時仍能較順利的安裝入槽。導槽密封條定位銷高度建議與車門鈑金孔齊平或略凸出鈑金孔1mm以下，使其定位牢固且不與其它零件產(chǎn)生干涉。

3 結(jié)語

通過以上三種方案同時實施，經(jīng)過批量裝車驗證、搖窗機耐久試驗驗證、整車路試耐久車驗證，本方案可以有效的解決TPV導槽密封條環(huán)境交變耐久后竄動問題。試驗后導槽密封條與鈑金、飾件匹配狀態(tài)如下圖8所示，沒有發(fā)生任何竄動。

綜上所述，本方案在不增加成本的情況下，有效的解決了TPV導槽密封條環(huán)境交變耐久后的竄動問題。極大的提高了導槽密封條的耐久性能和外觀匹配質(zhì)量，大大提升了客戶的操作感知、品質(zhì)感知。

參考文獻

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