汽车车门外水切密封条的设计解析与研究
张龙;于涵
【摘 要】汽车车门外水切密封条是重要的密封件之一,具有密封、装饰等诸多功能.通过对外水切结构的研究,介绍了外水切的结构设计,围绕结构设计进行产品的材料选择和产品使用性能实施,为今后外水切的产品设计开发提供了参考和借鉴.
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2017(000)005
【总页数】5页(P42-46)
【关键词】密封条;结构设计;材料;使用性能
【作 者】张龙;于涵
【作者单位】华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110141;华晨汽车工程研究院,辽宁沈阳 110141
【正文语种】中 文
【中图分类】U463.85+9
CLC NO.: U463.85+9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)05-42-05
汽车密封条汽车车门外水切密封条（以下称外水切）是一种兼有功能要求和外观要求的汽车零部件[1]，安装在车门车窗外侧（如图1），实现车门与车窗玻璃之间的密封以及装饰作用。作为功能零件，其具有：防水、防气、防尘、降噪等功能；作为装饰零件，其具有装饰外露车门钣金的作用，并通过对外观面不同材质、亮度、颜的选择提供不同的装饰风格。
从外水切的结构设计入手，紧紧围绕结构设计来进行产品材料的选择和产品使用性能的实施。
目前常见的外水切是由软性材料和金属材料复合挤出的外水切本体和两端端盖组成的。所以，对于外水切产品的结构设计分别需要从断面结构设计、端盖结构设计和总体设计三方面进行。
1.1 外水切断面结构设计
外水切断面结构（如图2）基本固定，主要包含四重要的组成部分，即起密封作用并确保车窗玻璃升降的密封部位、起安装固定的装卡部位、起到装饰作用的装饰部位和辅助结构部位。对于外水切断面结构设计分别从四个方面进行。
①密封部位结构设计：为实现了车门与车窗玻璃之间的密封性能，并且实现车窗玻璃能够自由升降以及在关门和颠簸路面行驶时进行吸能、减振、降噪的作用，外水切的密封部位多采用两道唇边的结构。对于该部位的结构设计包括唇边与玻璃干涉量的设计、唇边自身长度和厚度的设计、屈服点位置和厚度的设计。在与玻璃相接触的部位进行贴绒或是植绒，不仅减小玻璃升降阻力，而且增大了唇边的耐磨性。
②装卡部位的结构设计：为确保外水切装配牢固度，外水切装卡部位的结构多采用 “U”型金属骨架上包覆软性材料形成的唇边结构。夹持唇边多采用两道，不仅增强了外水切对车门止口的夹持力，而且有效防止了外水切内侧翻转。部分外水切断面设置倒扣结构，主要限制了外水切向上的移动，也有防盗的作用。
③装饰部位的结构设计。外水切装饰部位的结构（如图3）多采用以下两种。第一种金属材料既充当装饰面又充当外水切骨架，结构简单、成本较低；第二种装饰金属材料固定在软性
材料上形成整体结构。
④辅助结构部位。辅助结构部位可以根据常见外水切断面进行设计，也可以根据以往外水切产品出现的问题进行设计。
1.2 外水切端盖结构设计
不同的外水切断面结构采用的端盖结构也不一样，主要是对外水切两端冲切后产生的空缺进行封堵，起到装饰作用。目前常见的外水切端盖结构：注塑成型的塑料件和装饰金属材料两端翻边形成端盖（装饰金属材料固定在软性材料上的断面结构）。对于塑料端盖，其结构设计主要包括以下几个方面：
①端盖外观面的确定。根据造型和车门分缝而来的，端盖厚度一般取1.5mm～2mm。
②端盖和本体装卡部位的结构设计。该部位的设计要求外水切密封条装配和使用过程中不会出现松动的情况。
③端盖与车门钣金固定结构的设计，主要作用是增强外水切装配牢固度，防止外水切两端与搭接件产生缝隙影响外观。主要包括以下几种结构形式：
a）在端盖中镶嵌螺母（如图4），该种结构设计时需要进行孔位布置和螺钉安装时的扭矩设定，在装配和使用过程中内嵌螺母不得脱出，螺钉不得松动。
b）与端盖共同注塑成型的卡接结构（如图5），卡接结构的设计分别需要考虑自身结构强度、孔位的布置、卡接结构与孔位干涉量和插拔力大小的设定，在确保能够增强外水切装配牢固度同时安装和维修的便利性也能得以保证。
c）在两端不设置任何加强紧固性的结构，仅靠密封条本体进行定位，这样的结构设置很可能带来外水切与搭接件产生缝隙影响外观的风险。
1.3 外水切产品总体结构设计
外水切是对车窗玻璃起到密封和对车门钣金起到装饰作用，除了要关注外水切断面结构设计和端盖结构设计外，还应该关注外水切的总体结构设计。
①根据车门钣金结构，外水切在车门A/B/C柱两端需要进行冲切，需要着重考虑外水切密封唇边冲切后与导槽密封条的搭配间隙；为了防止间隙过大影响外观，在数据设计阶段，该处唇边的切割要在装配状态下进行；考虑外水切长度公差，该处间隙一般为1mm。
②外水切冲切后，装卡部分与车门钣金产生的缝隙，需要使用泡棉进行封堵。
③为改善外水切密封条与车窗玻璃接触唇边的耐磨性和玻璃升降的滑动阻力，需要在其唇边上进行植绒或是贴绒；植绒面应植绒匀净，保持洁净，不许有脱落。
外水切本体的材料包括软性材料和金属材料两部分。软性材料主要是热塑性弹性体材料（TPE/TPV）或三元乙丙橡胶（EPDM）。金属材料作为外水切密封条的装饰材料和骨架，处于外观和功能的要求。外水切端盖材料通常采用PA66。
2.1 本体软性件材料性能及选择
为保证外水切密封软性材料需要具有良好的密封性能、吸能效果以及外观品质，一般选用具有优异的耐热、耐候、耐臭氧性能的TPE或EPDM。
（TPE/TPV）是近年来发展的材料，其结构特点是由塑料和橡胶两相组成，故在一定程度上兼有了塑料和橡胶的特点，在加工过程中无须硫化，容易实现精确断面的控制，同时材料在一定条件下可回用，对环境污染小，因此，很受整车和密封系统设计者的关注。
无论选择TPE材料还是EPDM材料，其材料硬度是一个很重要的参数，它通常决定了外水切密封条产品压缩荷重值的大小，压缩荷重值与材料硬度成正比，即材料硬度越小荷重也愈小，硬度越大荷重越大。
2.2 本体金属材料性能及选择
外水切的装饰金属材料根据断面结构不同材料的选择也不同。传统德系车型采用铝件成型后，氧化抛光而形成光亮一级面；日系车采用不锈钢材料，直接冷弯成型，因为不锈钢原材料的本身就是光亮面，所以无后续氧化，成本低很多。