无框车门密封系统优化研究

无框车门密封系统优化研究

刘桃

长沙永昌车辆零部件有限公司，河南浏阳，410300

摘要：汽车在行驶过程中，车门与车身、车门附件与车门的相对运动会引起密封性能的变化，甚至出现无效密封的状况，密封性能的缺失将直接影响汽车的舒适性和安全性。基于此，本文章对无框车门密封系统的优化展开探讨，以供参考。

关键词：无框车门；密封系统；优化

引言

作为汽车上的重要部件，密封条的基本作用是填补车身与车门之间的缝隙，将乘客与噪音,空气,水,雪,泥土和灰尘分开,以确保良好的安全性,舒适性和美观性。炎炎夏日良好的密封性能够减少车内冷气逸散，降低能源消耗。随着生活水平的提高,对车辆舒适性的要求和对车辆设计的要求越来越高。以新能源汽车为代表的无框车门外形汽车逐渐走进了消费者视野。

一、无框车门密封结构

无框车门因其优雅的外观受到了消费者的追捧，其生产也逐渐从之前仅限高端品牌高端车型的一两款，变成越来越多的中端车型标配。无框车门为了实现更好的外观匹配效果，取消车门窗台以上门框，没有传统的导槽，对玻璃的刚度、内外水切对玻璃的夹紧力要求更高。窗台以上仅剩玻璃与门框密封条进行压缩密封，玻璃的刚度不如传统有框车门钣金刚度，因此对于门框密封条的形状、压荷大小以及耐磨性要求更高。

二、密封条对玻璃的顶出验证

测量密封条对玻璃的顶出作用可在CUBING进行，选用符合弧度、刚度的玻璃和升降器,将玻璃和升降器安装固定在CUBING上，将玻璃升值上止点，通过调节升降器上的调节螺杆,调整玻璃至设计预弯值,直至三坐标测量玻璃上下点的表面偏差≤0.5mm。使用满足压荷的门洞密封条和内外水切,依次组装内水切、外水切和门洞密封条,玻璃升至上止点位置，确保玻璃表面与B柱饰板面偏差≤0.8mm，车门玻璃面差顶出验证测量见表1。如果这项验证不通过,可以在满足密封功能的前提下重新定义密封条的设计负荷或玻璃预弯量。

图1车门玻璃面差顶出验证测量表

三、无框车门密封系统优化的建议

（一）密封条压缩负荷（CLD）

在密封条设计中考虑车门不同部位刚度和密封要求设置不同的密封条压缩负荷。将密封的变形函数关系设定为F=f(u)，F是密封的压缩负载，u是在负载过程中产生的压缩量，CLD实验用于获得合适的F和u关系，将密封条固定在安装面仿形块上，压力机上模固定密封面钣金仿形块，机器上模以100mm/ min的速度垂直向下压密封条。密封条的上下工作区域必须与实际钣金一致，重复压缩2 ~ 3次，记录影响CLD测试的关键因素之间的试验数据，包括密封条胶料材料特性、密封条截面形状、车身侧密封的接触面形状和门的运动方向。密封条的设计要保证其在车门铰链上下、锁扣上下、车门底部等不同区域、压缩方向的情况下，满足预设的压缩负荷大小，即需要分别做CLD测试。

（二）密封条截面结构优化

轿车中使用的密封条多是单泡密封条（图2），在使用时会形变较大。如果门洞和门之间的间隙大于设计要求，则可能会出现压缩面积不足和密封力较小的情况，从而出现密封不足产生泄漏。如果我们将单个气泡密封改为双泡密封条（图3），双泡管中的单个泡管大小不变，压缩量却能增加了3mm，从而与相邻的表面更好地兼容，并且两个连接的腔提供了一个隔绝噪音传输的屏障，泡型具有更高的形状稳定性，并且没有相关的局部变形。

图2单泡密封条                 图3双泡密封条

（三）车门关闭力大小优化

车门密封条不仅仅影响汽车的气密性，同时对车门的关闭力大小也有一定影响，密封条对关门力大小的影响因子有二，其一密封条压缩负荷(CLD),其二密封条排气孔。因无框车门窗台以上仅剩玻璃与门框密封条进行压缩密封，其压缩负荷较常规密封条更大，为此可调整排气孔密度调整关闭力。

具体方法为：1、增加密封条的排气口密度,ROOF段的排气口距由140±10mm调整为100±10mm,其它范围的排气口距为100±10mm。2、更改车身密封条、密封条气泡管和门升高从1.5mm到0.5mm。3、监测门密封件的CLD值,使其符合设计要求。

（四）加入玻纤绳降低密封条伸长率

纤维绳由短玻璃纤维经特殊工艺编织而成,耐热性能优异,最高温度为600°C,具有高拉伸强度和长度稳定性。为了减少密封条的热应变,保障密封条尺寸稳定性，可在密封胶条挤出过程中添加直径为0.5mm的纤维绳。经实际验证可知，添加纤维丝后的密封条经热应变实验后,长度变化率仅为0.68%。

（五）角部密封条结构优化

欧系无框门密封系统中，门框密封条不同断面联接通过 TPV 材料的接角过渡完成，具有良好的外观质量，一致性更好，同时密封排水性能优异，但接角的工艺难度大，部分接角可能需要增加金属嵌件进行支撑，保证接角安装不塌陷。以腰线附近接角为例，与密封条匹配的环境件由玻璃过渡为钣金，密封性是最薄弱的地方，根据项目经验，此处接角区域经常发生渗水、漏水的现象。因此需要做导水唇边的设计，设计中需要增加断面的唇边长度，保证水流能够顺利沿槽内流出，同时在接角过渡区域，需要增加导水筋特征，控制水流流向，导出至“湿区”。最后接角将上下密封条两端联接起来形成整体。

（六）密封性能的长期保持

密封条在正常开关车门使用中一定会产生变形，而在密封条的设计中进行的实验与实际使用之间仍然存在一定的差距，很难测算出密封条的实际变形状态，而长时间的使用密封条势必会影响到其密封性能，也就对密封条的使用寿命产生了一定程度的影响。如果盲目提升密封条的受力来提升其密封压强，则会使密封条的形变更加剧烈，从而进一步降低其使用寿命，目前来说对于密封性能的长期保持可以通过前期的合理设计，寻找到一个合适的压力范围，使汽车的密封性和其他性能得到兼顾。材料方面三元乙丙橡胶（EPDM）具有优良的耐候性、耐高低温性、耐臭氧性、耐光照等一系列优良特性，以及良好的加工性能和低压缩永久变形的特点是制造乘用车密封条的优异材料。 

结束语

无框车门相比传统的有框车门，其结构匹配形式发生了变化，由原来4门与侧围的匹配改变为玻璃与侧围饰条以及B柱饰板的匹配，匹配的面差、间隙公差要求控制在±1mm以内。装配工艺也发生了较大变化，在原有的安装工艺基础上新增了玻璃预弯调整工艺。经过本文的学习和分析可知：对于新产品的开发,必须在设计前期明确产品定位,合理选择产品固定方式和密封条结构、材料。设计过程中进行良好的设计检查,根据以往的经验,系统地分析所有可能的泄漏点并进行规避设计。制造过程中通过提高制造工艺及装配工艺来控制密封条cld、密封条及车门截面轮廓度、装配间隙等。通过提供优秀的密封产品提高整车的密封性，提升驾驶的舒适感，为我们安全出行提供坚实的保障。

参考文献

[1]杨志刚,余昊晟,沈哲,彭里奇.基于汽车行驶内外压差的门密封失效分析[J].同济大学学报(自然科学版),2021,49(S1):63-69.

[2]赵建才,姜丽丽,汪先林.轿车车门橡胶密封条的脱胶原因及解决措施[J].橡胶工业,2021,68(06):450-453.

[3]古长忠,刘佳.汽车密封条设计和工艺性提升策略[J].新型工业化,2021,11(05):126-128.

[4]张浩.汽车车门密封系统开发设计的研究[J].汽车与配件,2021(09):66-68.

[5]王邦.乘用车车门密封条动态密封性能仿真研究[D].天津科技大学,2021.