车门密封条设计研究

ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃｈｅｍｉｃａｌ・ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒ．
【关键词】
车门密封条设计
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００７－４５５４．２０１３．０３．０７
车门、门框和密封条构成了车门的密封结
０
引言
汽车上的密封条有不同的种类，本文讨论的
构。图１所示为车门的密封结构，显示了密封面
改变密封条的材料和断面构造可以调整其压 缩变形特性。通过ＣＡＥ仿真分析技术可以对密封 条的压缩变形特征、材料和形状对压缩变形特性 的影响方式等方面进行计算，模拟设计的预定效 果，有助于优化设计并减少试验的工作量Ｍ。５ Ｊ。
３
接合强度 耐磨耗性能
密封条表面的 抗摩擦能力
胶料性能、表面 处理
车门密封条的技术性能要求
进行车门密封条设计，需要对技术性能指标
表面强度
正常使用应无 胶料、硫化工艺 破损 与表面处理
３．３化学一老化性能
提出要求。以保证产品的技术质量。主要包括尺 寸和表面质量、物理一机械性能、化学一老化性能 等方面的性能要求。国内的汽车行业标准ＱＣ／ ＇１＇６３９－２００４（（汽车用橡胶密封条》也针对汽车密封 条提出了一些技术性能要求，并提供了相应的试
ｔｏ
ｉｎｇ—ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ
ｃｕｒｖｅ，ａｎｄ ｏｐｔｉｍｉｚｅ ｔｈｅ ｓｅｃｔｉｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ
ｓｅｔ
ｓｅａｌｉｎｇ ａｎｄ ｃｌｏｓｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ｒｅｑｕｉｒｅ—
ｍｅｎｔｓ．Ｄｅｓｉｇｎｅｒ ｎｅｅｄ
ｔｈｅ
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
ｏｎ
ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ａｎｄ ｓｉｚｅ，ｐｈｙｓｉｃａｌ—ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
止在接触面出现粘滞或污染车身漆膜的情况发 ４
结语
（１）车门密封条的设计，要从车门密封结构分
生。用耐磨材料对密封条表面进行喷涂处理，可 以使表面更光滑、提高耐磨耗性，美化外观∞］。表
１列出了密封条在物理一机械性能的主要要求 项目。
析开始，着手规划车门密封条的整体轮廓、断面结
构、安装方式。
（下转第５８页）
性能项目 意义 设计要求目标 在寿命范围内 反复压缩 永久变形 密封条抵抗反 复压缩的变形 回弹能力 保证永久变形 和承受负荷的 胶料的弹性和 能力下降在一 稳定性 定的范围（例 如３０％）内 在商品性能保 证的期限内，因 磨耗而产生的 劣化不影响使 用功能。 不同断面、不同 材料之间的接 合能力 海绵橡胶的表 面抗异物穿刺 或撕裂的能力 在寿命周期内 材料与硫化工 不分离或断裂 乙 影响因素
轮廓、密封条装配在门框上的密封结构形式一和 密封条装配在车门上的密封结构形式二。以对 雨水进行阻挡密封为例进行分析，车门的密封结
构要领是：
是安装在车门或门框上、用于密封车门和门框之 间缝隙的车门密封条。车门密封条主要起到密 封、缓冲、稳定车门和装饰门框等作用，可导致用 户抱怨的问题主要是密封失效和车门关闭力大等 功能和性能的缺陷。对车门密封条进行设计研 究，要基于其功能和性能要求，优化结构和技术性 能设计要求，提升产品的技术质量水平，更好地满
能的主要要求项目。
表２汽车密封条化学一老化性能的主要要求项目
性能项目 涂膜污染性能 耐高低温性能 耐臭氧性能 耐气候性能 意义 密封条的成分析出会污 染接触面的涂膜 设计要求目标 应对涂面无污染
密封条的尺寸和形状超差、表面毛刺、胶料残 留、裂纹、结合面段差等尺寸和外观质量缺陷，可 能导致装配不良、密封面贴合不严等缺陷，引起Βιβλιοθήκη Baidu 封功能失效。因此，要设定产品的外观质量标准
量的关系曲线，就得到密封条的压缩变形特性曲
线，如图３所示。
贝何／（ｒ ４／１０Ｕｍｍ）
擦作用，如图４所示。纵向摩擦会使密封条从最
／ ／ ／
一， 一一
不合椿 趸±或
４．９Ｎ
初的压缩变形位置向车门运动的方向歪移，过度
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舌格区域
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利用，在汽车密封条领域的应用范围有逐步扩大 的趋势‘１｜。
配、嵌入到车身卡板槽中或粘接到车身上等几种 装配方式，其中卡槽装配和卡扣装配是较为可靠
的装配方式。
卡槽装配式密封条依靠安装部的卡槽夹持在 门框卡板上。卡槽一般由密实橡胶和骨架复合而 成，其中骨架由钢带、钢丝编织带等材料制作而 成，为安装部提供了基本的夹持力。卡槽内的齿
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万方数据
这两种方法工作原理依据的不同导致两者的 优缺点都很明显。传统的三坐标关节臂测量法具 有可靠、精度高的特点，它可以较准确地测出碰撞 试验前后转向管柱的ｘ向和ｚ向的位移值，但是
无法对碰撞过程动态进行测量，从而得不到碰撞
（２）采用高速摄像图像分析法，通过车载相机 的拍摄进行用于图像分析是一个可行的方法。首 先，这样可以避免光斑和车身对于目标点的遮挡。 其次，可以提高测量的精度。 （３）设想如果有合适的高频响的位移传感器
形部和安装部两部分构成。压缩变形部是起密封
进行车门密封条规划和设计的前提条件是对 车门密封结构进行分析，确定密封条整体布局和
基本结构要求。
和反弹作用的主要部位，一般由发泡的海绵橡胶
收稿日期：２０１３一Ｏｌ一０８
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密封面轮廓
密封结构形式一
密封结构形式二
图ｌ车门的密封结构
足用户的要求。
（１）密封间隙：车体与门框之间的缝隙，密封 、条填充其中。密封条压缩方向上的间隙值如是
需要保证的结构参数。
（２）密封条：密封条的结构形状要匹配需要密 封的间隙。在抵抗雨水侵入的一侧，密封条应是 完整无缝隙的。
车门密封条的基本结构如图２所示。密封条
１
车门的密封结构分析
的外形轮廓是与密封面的轮廓相一致的，整体上 由挤压成形部（直段部）和模压成形部（拐角部） 接合而成。从结构断面看，密封条主要由压缩变
形唇边起到防脱出和增强密封的作用。在密封条
（３）密封面：密封条与车门及门框的接触面， 属于密封保证的区域。在密封面上将雨水阻隔， 密封性能即得到保证。对密封面的结构要求是： ①密封条压缩变形部位所处的密封面，要求 金属板和密封条的表面平整，无凸凹不平的焊接 缝隙或褶皱变形，并且有足够的接触保持力。 ②对于密封条安装部位所处的密封面，特别 是密封条的安装卡槽所夹持的门框卡板部位，往 往由两层以上的板件焊接而成，有厚度变化和表 面沟缝存在。在密封条卡槽内预先注人密封胶， 装配时密封胶可以填充卡槽内齿形唇边难以贴合
闭所需的能量越大，用户抱怨越强烈。有参考文
状应平缓变化过渡。在小圆角转折部位，需要由
密封条的模压成形角部进行密封对应。
献［２—３］通过试验和优化分析指出：车门关闭时 的气流所引起的气压阻力和密封条的变形反力是 影响轿车车门关闭力的主要因素，两者消耗的能 量基本就是车门的关闭能量，其中密封条的作用 比重可达３０％一５０％；而车门的重力、限位器、铰 链、门锁的作用基本可以相互抵消。事实上，因车 身和车门密封结构不同，车门密封条对车门关闭 力的影响也不同。人们逐步重视车门关闭时气流 所引起的气压阻力对关门力的作用，对室内空气 流动进行优化设计，以降低其对关门力的影响。 进行密封条设计时，可以参考市场同类型的产品， 预设车门密封条压缩变形特性曲线的规格区间， 再通过计算分析和综合验证，最终确定压缩变形
的内容。
在具有绘图功能的压力试验机上，安装模拟
车门密封结构的夹具装置，对密封条进行压缩，来 测定单位长度（１００ ｍｍ）密封条压缩负荷与变形
设计密封条压缩变形部的断面时，要仔细分 析压缩变形时的运动轨迹。在围绕铰链旋转的车 门上的门锁一侧，密封条主要受到横向压缩的作 用。而在铰链的一侧，还有像ＭＰＶ等车型上的滑 动车门上，密封条会同时受到横向压缩和纵向摩
验检测方法，可以参考。 ３．１尺寸和外观质量要求
汽车密封条受环境温度、湿度、光照和臭氧等 作用会产生硬度、颜色、弹性、强度方面的老化劣 化现象，影响到密封条的外观质量和物理一机械 性能。硫化橡胶的配方，炼胶和硫化的工艺决定
了橡胶制品的这种化学一老化性能。进行车门密
封条设计时，需要提出化学一老化性能方面的保 证要求。表２列出了车门密封条的化学一老化性
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的歪移会扭曲密封条，显著降低密封条的变形反 力，导致密封失效。 设计上要求密封条出现预定的压缩变形，因 此，密封条的表面应足够光滑，断面形状应具备抵 抗过度歪移的能力。在断面设计时，可以设定变 形引导区（变形槽）或抵抗区（加厚腔壁）来引导
或改变密封条的变形状态。
表１车门密封条物理一机械性能的主要要求项目
车门密封条设计研究
王玉恒 （郑州日产汽车有限公司，郑州４５００１６）
【摘要】
从车门的密封结构着手，介绍车门密封条的基本构造。研究了密封条的压缩变形特性、断面结
构的设计要求，主要依据密封和关门力要求设定压缩变形特性曲线规格。提出了对密封条的外观和尺寸、物理 一机械性能、化学一老化性能方面的要求。
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｆｒｏｍ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｉｓ
ｏｎ
ｔｈｅ ｄｏｏｒ ｓｅａｌｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ
ｔｏ
ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｏｒ ｗｅａｔｈｅｒ ｓｔｒｉｐ．ｍａｉｎｌｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｈｏｗ
ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｍｐｒｅｓｓ—
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的安装部，还有延伸的唇边，起遮蔽和装饰的作
用。 卡扣装配式密封条的安装部位是一腔体，一
般由海绵橡胶构成。卡扣一端嵌入到安装腔体 内，另一端卡入车门上的安装孔内。 制造车门密封条的橡胶材料要求具有良好的
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的小缝隙，可以有效提升其密封性。 ③在密封面的轮廓线上，密封间隙应尽可能 均匀一致。如果出现变化，则密封条的结构断面 也要相应变化，这将使得密封条的结构变得复杂， 密封失效的几率增大。 ④由于密封条的挤压成形段难以适应密封面
部
车门密封条外形轮廓
卡槽装配式密封条断面
卡扣装配式密封条断面
图２车门密封条基本结构
构成。在其空腔壁上设置通气孔，便于密封条压 缩变形和复位时空气流通，通气孔一般布置在面 向车内的一侧。 密封条的安装部位要匹配车门密封结构所需
要的装配方式。密封条主要有卡槽装配、卡扣装
弹性、耐反复压缩性和耐环境性能。三元乙丙橡 胶（ＥＭＤＭ）具有良好的弹性和耐气候性，目前是 制造密封条最常用的橡胶材料。近年来，采用ＰＰ （聚丙烯）／ＥＰＤＭ共混物经过动态硫化后形成的 热塑性硫化橡胶（ＴＰＶ），也基本具备ＥＰＤＭ的优 良性能，加之其材料能够像塑料一样可以回收再
密封条压缩变形 特性测定要领
压缩变形特性
压缩变形／ｍｍ
图３密封条压缩变形特性测定要领及压缩变形特性曲线
设计密封条时要定义其压缩变形特性曲线的
规格，给出合格区域和不合格区域。其意义在于：
落在合格区域内的特性曲线是设计要求的，密封 可靠，反弹力适中。特性曲线落在不合格区域内
上海汽车２０１３．０３ 图４ 密封条变形部位的相对运动
对此类缺陷进行控制，特别是断面的形状和尺寸 控制标准。 ３．２物理一机械性能要求
密封条的物理一机械性 在正常使用环境内无异 能随温度的变化较明显 常 环境中的臭氧会加速硫 化橡胶的老化劣化 日光、温度、湿度等综合 因素的影响 不影响外观和使用性能 不影响外观和使用性能
密封条的结构、材料特性除了影响压缩变形 特性外，还对密封条的耐久强度、耐磨耗性能等物 理一机械性能方面的特性影响明显。密封条与车 门或门框存在反复接触和摩擦的作用，需要密封 条的表面有较高的强度、较低的摩擦系数，并且防
轮廓线形状的急促变化，因此，密封面的轮廓线形
时会表现出太软（反弹力小）或太硬（反力力大）
的感觉，导致密封失效、缓冲能力下降或关门力较 大等缺陷。 小型乘用车生产企业多采用车门关闭所需的 能量的多少来衡量车门关闭力的大小，并进行优 劣评价。例如，日产汽车公司通过市场调查，设定 车门关闭所需能量的目标值不大于７ Ｊ。车门关
特性规格。
２
密封条的压缩变形特性和断面设
计
密封条受到压缩变形时对挤压面的反力作
用等于其所受的压缩负荷。车门密封条变形量
与压缩负荷的关系，称之为压缩变形特性，也可 以叫做变形反力特性。密封条的变形反力特性 反映了密封条变形时的反弹力水平，与密封结构 的可靠性和车门的关闭力关系密切，是车门密封 条最基本的使用特性，是密封条设计时重点研究