轿车车门密封条的设计研究

刘佳　郝杰

摘 要：轿车车门密封条的主要作用是避免车厢进水、减小对车门的关闭力和车体内的风噪声等。在设计轿车车门密封条时应充分分析考虑密封条的压缩过程以及压缩受力变形。通过非线性有限元分析，加强密封条的压缩受力特性，不断完善密封条横截面形状。本文针对轿车车门密封条的设计进行深入分析与探究。

关键词：轿车 车门 密封条 设计

轿车车身与闭合件最重要的组成部分是汽车车门密封系统，通常用户在选购汽车时，对汽车的品质感受取决于汽车车门，汽车车门密封系统对车门的品质有重要的作用，决定汽车的关闭性能是否良好。随着我国经济的不断发展，人们对汽车提出了更高的要求，对汽车的认知逐渐加强，对汽车车门的品质更重视。因此，轿车车门密封系统的设计需要不断加强。

1 密封系统的整体布置设计

中级以上轿车车门的密封系统由辅助密封、玻璃密封、车门主密封以及车门框副密封四部分组成，车门主密封、玻璃密封、门框副密封是较为常见且不可或缺的，辅助密封根据轿车整体密封性能的相关标准与要求、成本需求等条件进行选择[1]。在车门内板与门框之间安装车门主密封起主要密封的作用，影响车内环境的美观性、内饰边缘的包裹。玻璃密封主要有玻璃呢槽密封条与内外水切密封条，玻璃呢槽密封条装在门框内，玻璃在呢槽内滑动，对门框和玻璃之间的间隙进行良好的密封，通常在车门的内外板上卡装内外水切密封条，玻璃上下滑动并与水切密封条的唇边贴合，起密封和刮除玻璃上水渍的作用。车门的外边缘或侧围上安装辅助密封，有防尘、美观等作用。

2 车门密封条的工程结构设计

2.1 车门密封条的布置

车门密封条是轿车密封系统关键的组成部分，可称为车门主密封条。通过车门密封条和门框副密封条对车门形成两道密封，使车门防水、防尘、密封效果优良。一般车门密封条、门框副密封条的布设形成方式分为三种[2]。第一种是中高级轿车中常用的，车门主密封条和门框密封条通过整圈的两种密封条组合成双层密封，完整的两道密封条。第二种是中级轿车中常用的，通过断开的门框副密封条和完整的车门主密封条组合而成，通常下门槛处门框副密封条会出现断开的情况，门槛处的内饰板能够成为内外整体的，减少密封条被踩踏;门框密封条必须要接头，降低加工精度[3]。第三种通过整圈门框密封条与半圈车门密封条组合而成，车门密封条变为副密封，半圈密封仅在车门门框上部，主密封是门框密封条，整个侧围门洞是连续密封。减少投入成本，降低使用密封系统材料。但密封效果比双层密封差。

2.2 车门密封条断面设计

确定车门密封条布置方式后，设计密封条的断面[4]。密封条通过等截面挤出形成，在整体密封条的设计中，断面设计是核心，车门密封系统的可靠性取决于断面。设计车门密封条断面，应先明确车门的结构类型，常见的车门类型为整体式与分体式[5]。此两种车门的门框结构有差别，密封的接角方式和安装方式不同，两种车门的密封条断面也不同。

2.2.1 整体式车门密封条断面

设计此种密封条断面需要注意：（1）密封条压缩量A，通常取6毫米左右。（2）密封间隙B，通常取13毫米左右。（3）密封条接触位置壁厚C，按照密封条断面不同位置的功能与需求，通常取1～2.5毫米。（4）设计压溃槽，关闭车门的过程中，密封条沿某一个方向压缩，表面与侧围钣金贴合，密封更稳定可靠。

2.2.2 分体式车门密封条断面

分体式车门的门框和内板焊接，门框分段焊接，焊接部位有尖角，密封条在尖角位置接角[6]。门框与内板安装密封条的方式不同，门框上卡装在门框的凹槽中，利用卡扣装在内板上，门框上部伸出的防水密封连接车门密封条。分体式车门密封条应至少有两个不相同的挤出断面，利用注塑接角连接不同的断面。

2.3 车门密封条切口设计

为符合车身钣金造型，挤出条断面不能完全符合车身密封性要求，要在相应位置去除多余材料，利用接角工艺造型进行弥补。设计合理的密封条切口为接角工艺做好准备。

设计密封条切口，首先去除挤出条与车身干涉部分，保证与车身钣金卡接固定及支撑的长度。然后，不破坏密封面及密封唇边，保证最终密封产品车身安装合理。最后，避免接角模具分型线影响密封面外观等，综合接角位置的设计，避免接角位置胶料过厚造成注塑后外观面收缩，避免切口设计不合理、接角注塑时挤出条支撑不到位造成溢胶等问题，满足工艺性要求。

2.4 车门密封条接角设计

因车身外形线条限制及车门造型复杂多变，车门处不同位置要采用不同功能性的密封条。车门上不同位置需安装不同断面及材料的密封条，同时要与之形成一个整体，对连接位置进行接角。密封条的安装对密封条接角的设计也有影响，密封的可靠性和美观性有联系[7]。密封条的接角主要有6个作用：第一，与密封条不同的断面进行连接，因压缩方向、安装方式等不同，车门密封条至少有两个不同的断面，各断面都是挤出加工成型，密封条接角注塑将不同断面连接成一个整体。第二，密封条在车门尖角形成过度，分体式车门通过门框进行分段焊接成形为尖角区域，区域中密封条接角成稳定、可靠的密封。第三，遮蔽车门的门框之间、门框和内板之间的焊缝，确保美观性。第四，通过接角造型，完成一些挤出条不能满足功能位置的密封要求。第五，接角造型与门口饰板装饰物等搭接良好，起到隔水密封的作用。第六，为迎合车身弧线造型，有些接角造型作为挤出的延伸起到顺延车身线条的作用。

2.5 车门密封条材料选择

车门密封材料分为本体主料和附件辅料。当前车门密封条的主要本体原料由三元乙丙橡胶（EPDM）组成，EPDM由乙烯、丙烯单体加入少量非共轭二烯烃聚合而成，聚合物分子主链上无不饱和双键，在支链上引入不饱和双键，有抗紫外线、耐热性、耐候性等。使用过程中，在三元乙丙橡胶中融入防护、补强、硫化等材料成为不同硬度的发泡海绵胶。以车门密封條断面各个位置的需求与功能为基础，车门密封需要硬度不同的发泡海绵胶或密实胶，密封的支撑位置与卡装位置的密实胶，质地较硬且密度较大。在压缩密封位置的发泡胶应有一定压缩性。车门密封条还需要很多辅料，如：安装密封条的卡扣，一般是塑料件，选用POM材料;密封条接角固定镶嵌件，密封条接角上进行组装或预埋，选用ASA材料;用胶带固定密封条接角，胶带通常为3M，根据相关标准对厚度进行选择;密封条局部区域泡棉，在密封条接角且缝隙易露位置等起辅助密封作用，选用聚氨酯防水泡棉，结合实际情况选择不同密度。密封条表面通常有涂层，车门密封条的部分密封性能取决于密封条表面涂层，可降低密封表面磨损，防止密封条表面老化，避免密封条与车身摩擦造成异常响声。

3 结束语

综上，车门密封条是车门密封系统重要部件之一。车门密封条有隔音、防水、减震等作用，能够提高汽车内部环境和用户体验舒适度。汽车工业不断发展，密封条各方面优势与作用日益凸显。因此，相关人员应不断优化、完善密封条的整体设计，确保轿车的行驶品质和整体质量。

参考文献：

[1]万德安，吕龙鹤，汲长志.轿车车门与侧围虚拟装配及装配质量的测试与分析[J].中国机械工程，2004，15（18）：1666-1668.

[2]赵建才，吴定凯.轿车车门玻璃导槽密封条弯曲唇边起皱问题分析及其结构优化[J].橡胶工业，2018，65（8）：932-934.

[3]王凯迪，李迪，冷杨松，等.基于径向基函数神经网络模型的车门结构多目标优化[J].山东理工大学学报（自然科学版），2021，35（2）：77-82.

[4]胡健，陈泽中，刘涛，等.车门防撞梁热成形工艺优化仿真与试验[J].中国机械工程，2021，32（1）：92-100.

[5]董炳健.轿车关门声品质影响因素分析及改善研究[J].机械制造与自动化，2020，49（6）：79-81.[7]丛立国.斯柯达明锐轿车驾驶员侧车门玻璃无法升降[J].汽车与驾驶维修（维修版），2020（5）：28.

[6]龙岩，蒋凌山，刘雪强，等.某轿车车门轻量化与疲劳寿命多目标综合优化[J].中南大学学报（自然科学版），2019，50（11）：2732-2742.

[7]夏威，占州，赖福林.某轿车车门防撞梁和铰链的优化分析[J].装备制造技术，2019（9）：162-165.