汽车车门门洞密封条结构设计的研究

2023年12月9日发(作者：济南一汽丰田4s店一览表)

2021年4月280Apr.2021橡　胶　工　业CHINA RUBBER INDUSTRY第68卷第4期Vol.68 No.4产品·设计汽车车门门洞密封条结构设计的研究周　银1，张旭华2（1.汉腾汽车有限公司，江西 上饶 334100；2.浙江大直汽车部件有限公司，浙江 仙居 317300）摘要：介绍汽车车门门洞密封条（简称门洞密封条）的断面结构、接角结构及轻量化设计。通过非线性软件MARC分析门洞密封条结构，设计合理的门洞密封条断面结构和接角结构；采用三元乙丙橡胶密实胶或热塑性硫化胶作为接角材料，并对接角模具V字形开口角度进行调整；通过材料选择，实现门洞密封条的轻量化。优化设计的门洞密封条密封性能和外观质量均有提升。关键词：密封条；汽车车门；门洞；断面结构；接角结构；轻量化；软件MARC中图分类号：TQ336.4＋2；U463.85　　　　　　　　　

文章编号：1000-890X（2021）04-0280-06文献标志码：A　　　　　　　　　　　　　　　　　　DOI：10.12136/.1000-890X.2021.04.0280OSID开放科学标识码 (扫码与作者交流)随着汽车工业的发展，密封条美观、环保和舒适的功能日益凸现，如外水切（车门玻璃上升与下降下缘外部两侧的橡皮刮水条）的外表面材质不同可以提供不同的装饰风格[1-3]1　门洞密封条结构1.1　按照泡管形式划分按照泡管形式，门洞密封条可分为双泡管密封条、单泡管密封条和无泡管密封条3种8-10（见图2）。双泡管密封条主要用于单道密封结构，主要起密封作用，密封性能高；单泡管密封条一般适用于两道及两道以上的密封结构，起降噪、装饰和提升车门闭合声音品质的作用11；无泡管密封条主要起装饰作用，可遮挡侧围止口边和内饰之间的缝隙。1.2　按照披风形式划分按照披风形式，门洞密封条可分为隐藏式、外观式和隐藏外观集成式3种（见图3）。基于与内饰的搭配关系不同，3种形式的密封条在装配顺序上有所不同。隐藏式密封条多用于欧式车型，其必须先行装配，再装配内饰件；外观式密封条多用于日韩系车型，在内饰装配完成后其再进行装配；隐藏外观集成式密封条多用于法系车型，其可能在多种内饰件装配之间进行装配，装配工艺可调整。[][]。汽车车门门洞密封条（简称门洞密封条）是指装配在车身骨架门洞止口边上的密封条（见图1），可以辅助门框密封，实现对乘员舱的防水、防尘、降噪作用4-7。本工作通过非线性软件MARC分析，研究适用于辊压窗框车门结构的门洞密封条的断面结构、接角结构及轻量化设计。[]图1　门洞密封条装配位置示意Fig.1　Assembly position of doorway sealing stripE-mail：zycrlze@作者简介：周银（1988—），男，重庆人，汉腾汽车有限公司工程师，硕士，主要从事汽车车身附件密封系统的研究工作。引用本文：周银，张旭华.汽车车门门洞密封条结构设计的研究[J].橡胶工业，2021，68（4）：on：ZHOU Yin，ZHANG on structural design of automobile doorway sealing strip[J].China Rubber Industry，2021，68（4）：280-285.第 4 期 周　银等．汽车车门门洞密封条结构设计的研究 281（a）双泡管（b）单泡管（c）无泡管图2　泡管形式示意Fig.2　Forms of foam pipe1.3　按照外观效果划分

按照外观效果，门洞密封条可分为橡胶黑面、滚花、竖条纹、彩胶、包布和自起绒6种形式（外观见图4）。橡胶黑面密封条为直接挤出成型，无特殊外观处理；滚花密封条是通过在口模外板上增加滚花滚轮压制披风表面而挤出成型，滚花形式多样；竖条纹密封条是通过口模在披风表面共挤海绵胶以形成竖条纹而成；彩胶密封条是通过采用彩色胶料挤出成型，可进行颜色搭配；包布密封条是在其挤出成型后通过高温可粘性胶将绒布贴覆在密封条披风表面而成；自起绒密封条是通过口模在披风表面共挤海绵胶以起绒而成。1.4　按照拐角形式划分

按照拐角形式，门洞密封条可分为有接角和无接角2种形式（见图5），均只用于辊压窗框车门结构。有接角门洞密封条的拐角带接角，通过注压密封泡管来弥补辊压窗框密封面的缺陷；无接角门洞密封条无接角，但是车门窗框拐角（a）隐藏式（b）外观式（c）隐藏外观集成式图3　披风形式示意Fig.3　Forms of cape位置装有塑料压盖以充当密封面。2　门洞密封条设计辊压窗框车门结构的门洞密封条设计主要包括断面结构、接角结构及轻量化设计。2.1　断面结构设计门洞密封条断面结构需要适应密封条与周边的配合。2.1.1　断面结构参数以有接角门洞密封条为例，设计的密封条断面结构参数如表1和图6所示。2.1.2　钣金结构门洞密封条的钣金止口不允许整体为4层以上层板结构，4层板结构只能局部存在且连续长度小于40 mm（可以锯齿状避让达成）。止口钣金厚度尽量控制在2.0～3.7 mm，避免插入力过大造成282 橡　胶　工　业 2021年第68卷　　 （a）橡胶黑面 （b）滚花 （c）竖条纹

　　 （d）彩胶 （e）包布 （f）自起绒

图4　外观效果示意Fig.4　Appearance effects表1　门洞密封条断面结构参数Tab.1　Section structure parameters of doorway sealing strip

mm项　　目A　　内间隙（）B　　钣金止口宽度（）C　　披风与内饰件干涉量（）D）　　钣金止口与密封条底部间隙（E　　内饰件与密封条本体间隙（）F　　内饰件到钣金止口的高度差（）（a）有接角G）　　钣金止口根部倒角高度（H）　　止口超过密封面的宽度（R　　精密度（）参数11～14134～712～42～3≥5＞63～5ADHBFE（b）无接角RG图5　拐角形式示意Fig.5　Forms of corner装配困难，钣金厚度小于2.0 mm时可通过局部做]。拐角区域凸台补偿密封条卡接厚度[见图7（a）圆弧半径需大于70 mm，拐角处钣金止口宽度需做]，约1 mm补偿处理[见图7（b）避免泡管塌陷和贴图6　门洞密封条断面结构参数示意Fig.6　Diagram of section structure parameters of

doorway sealing strip合不良。对于有接角密封条接角，钣金止口根部倒角可放宽要求，拐角处钣金止口宽度也无需补偿处理。C第 4 期 周　银等．汽车车门门洞密封条结构设计的研究 283（a）凸台补偿12.807 mm11.854 mm12.802 mm（b）止口宽度补偿图7　钣金凸台补偿和止口宽度补偿示意Fig.7　Diagram of sheet metal boss compensation and seam width compensation2.1.3　断面材料分布门洞密封条采用一体复合挤出工艺，主体胶料采用三元乙丙橡胶（EPDM）密实胶，泡管密封位置胶料采用EPDM海绵胶，骨架材料采用金属材料（钢带/铝带），泡管表面采用覆膜或喷涂涂层以增强耐磨效果，防止密封条磨损而污染钣金。密封条断面材料分布如图8所示。门洞密封条泡管采用EPDM密实胶与海绵胶组合构成，密封位置采用海绵胶，根部支撑位置采315421—EPDM密实胶；2—EPDM海绵胶；3—金属骨架；4—表面涂层；5—排气孔。图8　门洞密封条断面材料分布示意Fig.8　Section material distribution of doorway sealing strip用密实胶，以防止泡管拐弯塌陷，同时也有利于接角结构的设计。排气孔（孔直径为3 mm，间距为100～120 mm）隐藏在泡管根部不外露，泡管背部采用共挤形成竖条纹，可以提升密封条外观品质，规避背部出现“排骨印”的风险。通过MARC软件对门洞密封条断面结构进行分析，不断优化断面结构，提升了密封条的密封性能。优化密封条的正常位置压缩载荷（CLD）值为0.022 N·mm-1[设计范围为0.02～0.04 N·mm-1]；欠压和过压状态的CLD值分别为0.007和0.04 N·mm-1。泡管压缩变形后局部受力状态符合设计要求，欠压/正常/过压密封面的密封条泡管与钣金接触面宽度分别为7.0，11.6和12.4 mm。2.2　接角结构设计

门洞密封条接角材料主要选用EPDM密实胶。这是采用EPDM海绵胶作接角材料时，经过长期使用后海绵胶压缩变形严重，密封条出现明显孔洞，接角部位容易出现密封不良现象；接角较大时，其更容易出现翘边、开裂问题。2.2.1　接角外观和断面结构门洞密封条接角外观如图9所示。接角泡管（a）正面外观造型（b）背面支撑筋结构图9　门洞密封条接角外观Fig.9　Joint angle appearance of doorway sealing strip284 橡　胶　工　业 2021年第68卷遵循密封连续性的规则，泡管外观造型与密封条本体相同，但泡管下沉以与钣金配合，更有利于接角的稳定性。门洞密封条接角断面结构如图10所示。门洞密封条接角背部增加十字加强筋结构，加强筋布置分为2个区域，一个是泡管内侧增加十字加强筋，提升泡管的稳定性和牢固度，另一个是在泡管根部台面的背部将接角台面和密封条本体以加强筋连接在一起，防止接角装配后翘起。?