轎車車門密封條的設(shè)計研究

劉佳　郝杰

摘 要：轎車車門密封條的主要作用是避免車廂進水、減小對車門的關(guān)閉力和車體內(nèi)的風噪聲等。在設(shè)計轎車車門密封條時應(yīng)充分分析考慮密封條的壓縮過程以及壓縮受力變形。通過非線性有限元分析，加強密封條的壓縮受力特性，不斷完善密封條橫截面形狀。本文針對轎車車門密封條的設(shè)計進行深入分析與探究。

關(guān)鍵詞：轎車 車門 密封條 設(shè)計

轎車車身與閉合件最重要的組成部分是汽車車門密封系統(tǒng)，通常用戶在選購汽車時，對汽車的品質(zhì)感受取決于汽車車門，汽車車門密封系統(tǒng)對車門的品質(zhì)有重要的作用，決定汽車的關(guān)閉性能是否良好。隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對汽車提出了更高的要求，對汽車的認知逐漸加強，對汽車車門的品質(zhì)更重視。因此，轎車車門密封系統(tǒng)的設(shè)計需要不斷加強。

1 密封系統(tǒng)的整體布置設(shè)計

中級以上轎車車門的密封系統(tǒng)由輔助密封、玻璃密封、車門主密封以及車門框副密封四部分組成，車門主密封、玻璃密封、門框副密封是較為常見且不可或缺的，輔助密封根據(jù)轎車整體密封性能的相關(guān)標準與要求、成本需求等條件進行選擇[1]。在車門內(nèi)板與門框之間安裝車門主密封起主要密封的作用，影響車內(nèi)環(huán)境的美觀性、內(nèi)飾邊緣的包裹。玻璃密封主要有玻璃呢槽密封條與內(nèi)外水切密封條，玻璃呢槽密封條裝在門框內(nèi)，玻璃在呢槽內(nèi)滑動，對門框和玻璃之間的間隙進行良好的密封，通常在車門的內(nèi)外板上卡裝內(nèi)外水切密封條，玻璃上下滑動并與水切密封條的唇邊貼合，起密封和刮除玻璃上水漬的作用。車門的外邊緣或側(cè)圍上安裝輔助密封，有防塵、美觀等作用。

2 車門密封條的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 車門密封條的布置

車門密封條是轎車密封系統(tǒng)關(guān)鍵的組成部分，可稱為車門主密封條。通過車門密封條和門框副密封條對車門形成兩道密封，使車門防水、防塵、密封效果優(yōu)良。一般車門密封條、門框副密封條的布設(shè)形成方式分為三種[2]。第一種是中高級轎車中常用的，車門主密封條和門框密封條通過整圈的兩種密封條組合成雙層密封，完整的兩道密封條。第二種是中級轎車中常用的，通過斷開的門框副密封條和完整的車門主密封條組合而成，通常下門檻處門框副密封條會出現(xiàn)斷開的情況，門檻處的內(nèi)飾板能夠成為內(nèi)外整體的，減少密封條被踩踏;門框密封條必須要接頭，降低加工精度[3]。第三種通過整圈門框密封條與半圈車門密封條組合而成，車門密封條變?yōu)楦泵芊猓肴γ芊鈨H在車門門框上部，主密封是門框密封條，整個側(cè)圍門洞是連續(xù)密封。減少投入成本，降低使用密封系統(tǒng)材料。但密封效果比雙層密封差。

2.2 車門密封條斷面設(shè)計

確定車門密封條布置方式后，設(shè)計密封條的斷面[4]。密封條通過等截面擠出形成，在整體密封條的設(shè)計中，斷面設(shè)計是核心，車門密封系統(tǒng)的可靠性取決于斷面。設(shè)計車門密封條斷面，應(yīng)先明確車門的結(jié)構(gòu)類型，常見的車門類型為整體式與分體式[5]。此兩種車門的門框結(jié)構(gòu)有差別，密封的接角方式和安裝方式不同，兩種車門的密封條斷面也不同。

2.2.1 整體式車門密封條斷面

設(shè)計此種密封條斷面需要注意：（1）密封條壓縮量A，通常取6毫米左右。（2）密封間隙B，通常取13毫米左右。（3）密封條接觸位置壁厚C，按照密封條斷面不同位置的功能與需求，通常取1～2.5毫米。（4）設(shè)計壓潰槽，關(guān)閉車門的過程中，密封條沿某一個方向壓縮，表面與側(cè)圍鈑金貼合，密封更穩(wěn)定可靠。

2.2.2 分體式車門密封條斷面

分體式車門的門框和內(nèi)板焊接，門框分段焊接，焊接部位有尖角，密封條在尖角位置接角[6]。門框與內(nèi)板安裝密封條的方式不同，門框上卡裝在門框的凹槽中，利用卡扣裝在內(nèi)板上，門框上部伸出的防水密封連接車門密封條。分體式車門密封條應(yīng)至少有兩個不相同的擠出斷面，利用注塑接角連接不同的斷面。

2.3 車門密封條切口設(shè)計

為符合車身鈑金造型，擠出條斷面不能完全符合車身密封性要求，要在相應(yīng)位置去除多余材料，利用接角工藝造型進行彌補。設(shè)計合理的密封條切口為接角工藝做好準備。

設(shè)計密封條切口，首先去除擠出條與車身干涉部分，保證與車身鈑金卡接固定及支撐的長度。然后，不破壞密封面及密封唇邊，保證最終密封產(chǎn)品車身安裝合理。最后，避免接角模具分型線影響密封面外觀等，綜合接角位置的設(shè)計，避免接角位置膠料過厚造成注塑后外觀面收縮，避免切口設(shè)計不合理、接角注塑時擠出條支撐不到位造成溢膠等問題，滿足工藝性要求。

2.4 車門密封條接角設(shè)計

因車身外形線條限制及車門造型復(fù)雜多變，車門處不同位置要采用不同功能性的密封條。車門上不同位置需安裝不同斷面及材料的密封條，同時要與之形成一個整體，對連接位置進行接角。密封條的安裝對密封條接角的設(shè)計也有影響，密封的可靠性和美觀性有聯(lián)系[7]。密封條的接角主要有6個作用：第一，與密封條不同的斷面進行連接，因壓縮方向、安裝方式等不同，車門密封條至少有兩個不同的斷面，各斷面都是擠出加工成型，密封條接角注塑將不同斷面連接成一個整體。第二，密封條在車門尖角形成過度，分體式車門通過門框進行分段焊接成形為尖角區(qū)域，區(qū)域中密封條接角成穩(wěn)定、可靠的密封。第三，遮蔽車門的門框之間、門框和內(nèi)板之間的焊縫，確保美觀性。第四，通過接角造型，完成一些擠出條不能滿足功能位置的密封要求。第五，接角造型與門口飾板裝飾物等搭接良好，起到隔水密封的作用。第六，為迎合車身弧線造型，有些接角造型作為擠出的延伸起到順延車身線條的作用。

2.5 車門密封條材料選擇

車門密封材料分為本體主料和附件輔料。當前車門密封條的主要本體原料由三元乙丙橡膠（EPDM）組成，EPDM由乙烯、丙烯單體加入少量非共軛二烯烴聚合而成，聚合物分子主鏈上無不飽和雙鍵，在支鏈上引入不飽和雙鍵，有抗紫外線、耐熱性、耐候性等。使用過程中，在三元乙丙橡膠中融入防護、補強、硫化等材料成為不同硬度的發(fā)泡海綿膠。以車門密封條斷面各個位置的需求與功能為基礎(chǔ)，車門密封需要硬度不同的發(fā)泡海綿膠或密實膠，密封的支撐位置與卡裝位置的密實膠，質(zhì)地較硬且密度較大。在壓縮密封位置的發(fā)泡膠應(yīng)有一定壓縮性。車門密封條還需要很多輔料，如：安裝密封條的卡扣，一般是塑料件，選用POM材料;密封條接角固定鑲嵌件，密封條接角上進行組裝或預(yù)埋，選用ASA材料;用膠帶固定密封條接角，膠帶通常為3M，根據(jù)相關(guān)標準對厚度進行選擇;密封條局部區(qū)域泡棉，在密封條接角且縫隙易露位置等起輔助密封作用，選用聚氨酯防水泡棉，結(jié)合實際情況選擇不同密度。密封條表面通常有涂層，車門密封條的部分密封性能取決于密封條表面涂層，可降低密封表面磨損，防止密封條表面老化，避免密封條與車身摩擦造成異常響聲。

3 結(jié)束語

綜上，車門密封條是車門密封系統(tǒng)重要部件之一。車門密封條有隔音、防水、減震等作用，能夠提高汽車內(nèi)部環(huán)境和用戶體驗舒適度。汽車工業(yè)不斷發(fā)展，密封條各方面優(yōu)勢與作用日益凸顯。因此，相關(guān)人員應(yīng)不斷優(yōu)化、完善密封條的整體設(shè)計，確保轎車的行駛品質(zhì)和整體質(zhì)量。

參考文獻：

[1]萬德安，呂龍鶴，汲長志.轎車車門與側(cè)圍虛擬裝配及裝配質(zhì)量的測試與分析[J].中國機械工程，2004，15（18）：1666-1668.

[2]趙建才，吳定凱.轎車車門玻璃導槽密封條彎曲唇邊起皺問題分析及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化[J].橡膠工業(yè)，2018，65（8）：932-934.

[3]王凱迪，李迪，冷楊松，等.基于徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的車門結(jié)構(gòu)多目標優(yōu)化[J].山東理工大學學報（自然科學版），2021，35（2）：77-82.

[4]胡健，陳澤中，劉濤，等.車門防撞梁熱成形工藝優(yōu)化仿真與試驗[J].中國機械工程，2021，32（1）：92-100.

[5]董炳健.轎車關(guān)門聲品質(zhì)影響因素分析及改善研究[J].機械制造與自動化，2020，49（6）：79-81.[7]叢立國.斯柯達明銳轎車駕駛員側(cè)車門玻璃無法升降[J].汽車與駕駛維修（維修版），2020（5）：28.

[6]龍巖，蔣凌山，劉雪強，等.某轎車車門輕量化與疲勞壽命多目標綜合優(yōu)化[J].中南大學學報（自然科學版），2019，50（11）：2732-2742.

[7]夏威，占州，賴福林.某轎車車門防撞梁和鉸鏈的優(yōu)化分析[J].裝備制造技術(shù)，2019（9）：162-165.