某微車后側(cè)門門框密封條漏水問題分析及設(shè)計改進

劉紹娟 徐蘋

（1.上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西 柳州 545007；2.湖南湖大艾盛汽車技術(shù)開發(fā)有限公司，湖南 長沙 410013）

【摘 要】汽車已成為人們生活中不可或缺的重要交通工具，人們對汽車各方面的要求也越來越高。文章通過對上汽通用五菱汽車股份有限公司某微車門門框密封條漏水的根本原因進行分析查找，并制定及驗證解決措施，最終確認導(dǎo)致密封漏水的原因，總結(jié)出后續(xù)新車型開發(fā)的過程中需要注意的問題。

【關(guān)鍵詞】密封條；淋雨試驗，漏水；鈑金結(jié)構(gòu)

【中圖分類號】U463.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2016）03-0116-04

1 背景

隨著人們生活水平的提高及汽車生產(chǎn)量、銷售量的年年攀升，汽車的價格不斷下降，汽車越來越快地走進了人們的生活，成為人們生活中不可或缺的重要交通工具。在汽車大眾化的過程中，人們對汽車的了解也越來越多、越來越深入，對汽車的各種性能要求也不斷提高。客戶不斷提高的產(chǎn)品要求，也不斷地驅(qū)動著汽車主機廠及零件供應(yīng)商去提高其零件的設(shè)計品質(zhì)及制造品質(zhì)。

汽車密封條是汽車的重要零部件之一，廣泛用于車門、車窗、車身、座椅、天窗、發(fā)動機箱和后備箱等部位，具有防水、密封、隔音、防塵、防凍、減震、遮丑、防鈑金磕碰造成油漆刮傷、提供良好的外觀等重要作用。它必須具有很強的拉伸強度、良好的彈性及抗壓縮變形能力，還必須具有較好的耐老化、耐腐蝕、耐候性、耐油漆污染等關(guān)鍵產(chǎn)品特性。為了保證膠條的密封性能，膠條與鈑金須密切配合，膠條的斷面結(jié)構(gòu)尺寸必須與鈑金相匹配。

密封條的材料一般為三元乙丙橡膠（EPDM）、聚氯乙烯（PVC）、熱塑性彈性體材料（TPE/TPV）和輔助材料。

隨著不同品牌汽車的總體質(zhì)量的差距逐漸縮小，細節(jié)是否完美就成為市場關(guān)注的重點，消費者會從車身的細微處感受汽車的質(zhì)量。因此，由密封條引起的風燥、漏水、漏灰等質(zhì)量問題也越來越受到人們的關(guān)注。各汽車主機廠對密封條引起的漏水、漏灰及風燥問題的處理要求也越來越高。

上汽通用五菱汽車股份有限公司某微型車后側(cè)門門框密封條在總裝進行淋雨試驗時發(fā)現(xiàn)膠條漏水現(xiàn)象，該問題在GCA（全球客戶評審）評審中扣分值一直居高不下，是該車型GCA評審的首要問題，嚴重影響整車質(zhì)量。

2 密封條密封原理

汽車門框密封條是汽車密封條產(chǎn)品中最重要的密封條之一，是車門密封條系統(tǒng)的重要組成部分，直接關(guān)系到乘客艙密封性能的好壞，在整車密封性能評估中占主導(dǎo)地位。車門門框密封條裝配在側(cè)圍鈑金邊緣的焊接直邊上（如圖1所示），主要為了實現(xiàn)車門與車身之間的密封及外觀裝飾作用。由于車門存在打開與關(guān)閉2種狀態(tài)，所以要求車門門框密封條必須能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)密封性能，即在車門關(guān)閉的過程與門鈑金密封面接觸緊密，發(fā)揮良好的密封性能。

汽車門框密封條目前主要的原材料是三元乙丙橡膠（EPDM）。EPDM材料具有較高的硫化速度、良好的基礎(chǔ)工藝性能、優(yōu)異的耐臭氧及耐氣候老化性能。根據(jù)門框密封不同部位的性能要求，一般存在海綿膠和密封膠2種狀態(tài)，同時為了滿足門框密封條的多種性能要求，還需要采用許多的輔助材料，如鋼帶、植絨、噴涂等。為了保證門框密封條密封部位具有良好的密封性能，一般選用柔韌易變形的海綿橡膠，而門框密封條卡裝部位的特點是既需要一定的機械強度來滿足產(chǎn)品拔脫的要求，又需要一定的柔韌性來滿足產(chǎn)品自由彎曲的要求，這就要求所選用的材料具有良好的機械強度和柔韌性，一般采用密實橡膠。為了進一步改善卡裝部位的防水性能，通常在密封條“U”形槽內(nèi)采用一些帶海綿橡膠的唇邊來進行輔助密封，這些海綿橡膠的唇邊所選用的材料與海綿泡材料一致。

汽車車門密封一般為2道密封（主密封為車門側(cè)密封，安裝在門內(nèi)板鈑金上；輔助密封為車身側(cè)密封，卡裝在車身側(cè)圍鈑金上）。但該微車后車門的密封策略為1道密封，即只有車身側(cè)密封條而無車門側(cè)密封條，車門與側(cè)圍鈑金之間的密封作用全由該道密封條來承擔。密封條的密封作用主要通過密封條唇邊與側(cè)圍鈑金、海綿泡與車門內(nèi)板鈑金密封面的配合來起到密封作用（如圖1所示）。密封條安裝在車身側(cè)圍鈑金上，關(guān)門時通過壓縮膠條海綿泡子來阻止水流進入車內(nèi)，同時密封條唇邊（如圖2圓圈所示）通過與側(cè)圍鈑金的配合，阻止水流通過膠條“U”形槽進入車內(nèi)。

3 后車門門框密封漏水現(xiàn)象分析及影響

3.1 漏水現(xiàn)象分析

對故障車進行分析發(fā)現(xiàn)，密封條漏水模式為水從密封條泡子與車門鈑金密封面（門內(nèi)板）處進入車內(nèi)，如圖2箭頭所示，密封條未能起到良好的密封作用，即密封條密封功能失效。

3.2 密封條漏水的主要影響

密封條功能失效也就意味著密封條的防水、密封、隔音、防塵等重要作用失效，密封條漏水也就意味著密封條的防水、密封、防塵等關(guān)鍵產(chǎn)品作用失效，密封條無法起到密封的作用，將導(dǎo)致水流進入到車內(nèi)，嚴重影響整車產(chǎn)品質(zhì)量。

4 密封條漏水根本原因分析

因該微車僅有1道密封，即只有車門側(cè)密封條1道密封，車門與側(cè)圍鈑金之間的密封作用全由該道密封條來承擔，密封條斷面與周圍鈑金的配合要求高于其他有2道密封車型的要求。影響密封條密封功能的主要因素主要有密封條是否裝配到位、焊接直邊的寬度、安裝面鈑金的厚度（焊接直邊厚度）、門內(nèi)板密封面與密封條安裝面（側(cè)圍鈑金焊接直邊）的密封間隙值的大小、密封面的鈑金特征、密封條安裝周圍的鈑金的特征、密封條壓縮負荷大小值是否合理。下面針對以上因素對該微車后側(cè)門車門門框密封條漏水的故障進行分析。

4.1 密封條是否裝配到位

對故障車密封條進行重新返修安裝，確保密封條裝配到位，裝配以后進行正常過線淋雨試驗，發(fā)現(xiàn)密封條仍然存在漏水的情況，即密封條是否裝配到位不是造成漏水的根本原因。

4.2 焊接直邊寬度

該車型后側(cè)門密封條安裝的焊接直邊寬度設(shè)計要求值：周圈均為12.0 mm，通過對故障車的焊接直邊進行測量（見表1）發(fā)現(xiàn)，實測值均在公差范圍±0.5 mm之內(nèi)，即焊接直邊的寬度符合設(shè)計要求。

4.3 安裝面鈑金的厚度（焊接直邊厚度）

該車型焊接直邊厚度設(shè)計要求值：1.4 mm4.4 門內(nèi)板密封面與密封條安裝面（側(cè)圍鈑金焊接直邊）的密封間隙值的大小

該車型后側(cè)門密封間隙設(shè)計要求周圈均勻，間隙大小為15.0 mm。對故障車進行密封間隙的測量（見表1）發(fā)現(xiàn)，實測值均在公差范圍±1.5 mm之內(nèi)，即密封間隙值符合設(shè)計要求。

4.5 密封面的鈑金特征

該車型前期設(shè)計階段為了在門上布置鎖鉤和限位器，在門鈑金的膠條密封面上做出多個臺階特征；關(guān)門后，因鈑金密封面上有臺階特征，所以造成膠條氣泡在臺階特征的底部接觸面積不夠，密封條海綿泡與密封之間的接觸有間隙，從而影響膠條密封性能，即目前的膠條海綿泡結(jié)構(gòu)不適用于此類門鈑金結(jié)構(gòu)。

4.6 密封條安裝周圍的鈑金的特征

該車型后側(cè)門車身側(cè)密封條海綿泡子為借用現(xiàn)有量產(chǎn)車型N107后側(cè)門車門門框密封條截面。在密封條斷面不變的情況下，與之相配的鈑金結(jié)構(gòu)應(yīng)一致。對2個車型鈑金結(jié)構(gòu)進行對比發(fā)現(xiàn)，密封條海綿泡子與側(cè)圍鈑金的間隙不一致。該車型密封條泡子與側(cè)圍鈑金的間隙約12.5 mm，而借用車型的間隙約3.5 mm。前者遠遠大于后者（約3.5倍）。而且，密封條海綿泡子為橢圓形，后者在關(guān)閉車門時，海綿泡被壓縮，但是由于海綿泡子與側(cè)圍鈑金的間隙較小，鈑金阻擋泡管往門洞外移，所以密封條與鈑金的接觸面積能滿足設(shè)計要求，從而避免漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。該車型密封條泡子與側(cè)圍鈑金的間隙較大，在外部沒有鈑金支撐的情況下，密封條海綿泡子容易被車門鈑金壓偏，偏離原設(shè)計的密封面，從而導(dǎo)致密封條海綿泡子與密封面之間的接觸面積偏小，導(dǎo)致密封效果不良，即目前的膠條截面不適用于此類側(cè)圍鈑金結(jié)構(gòu)。

4.7 密封條壓縮負荷大小值是否合理

密封條壓縮負荷值的大小一般通過車門開關(guān)力來體現(xiàn)，可以通過實車試驗具體測得。壓縮負荷值越大，車門的關(guān)閉開啟力越大，門框密封條的密封性能越好；相反，壓縮符合值越小，車門的關(guān)閉開啟力越小，門框密封條的密封性能越差。但是，開關(guān)門力的大小也是設(shè)計人員需要考慮的重要因素，因此在考慮門框密封的壓縮負荷值時，應(yīng)綜合考慮車門的密封條性能和車門的開關(guān)效果。該密封條壓縮負荷設(shè)計要求如下：密封間隙為15.0 mm時，壓縮負荷為7.5（±1.5）N/100 mm。對密封條壓縮負荷值（CLD）進行測量分析（如圖3所示），符合設(shè)計要求。

綜合上述分析，結(jié)合上文的相關(guān)論述得出造成后側(cè)門車門門框密封條成漏水問題的根本原因如下：①密封條海綿泡與車門內(nèi)板匹配不合理、搭接貼合面過小，造成膠條與鈑金密封不良引起漏水。②密封條海綿泡子距離車身側(cè)圍鈑金距離較遠，容易導(dǎo)致密封膠條被車門鈑金壓偏，偏離原設(shè)計的密封面，達不到密封效果，造成膠條與鈑金密封不良引起漏水；也就是說，該密封條的截面不適用該車型的鈑金結(jié)構(gòu)，即密封條截面與鈑金的匹配設(shè)計不合理。

5 制定及驗證密封條漏水解決措施

針對上述分析，造成該密封條漏水的根本原因如下：密封條截面與鈑金的匹配設(shè)計不合理。要解決密封條漏水問題就得從設(shè)計上來完善密封條的截面數(shù)據(jù)，使其與相匹配的鈑金結(jié)構(gòu)相配合，從而發(fā)揮密封條的密封作用，阻止水、灰塵等進入車內(nèi)。更改密封條截面，使其密封條的截面與車門內(nèi)板及車身側(cè)鈑金相匹配，密封條的密封作用能充分發(fā)揮，更改如下。

（1）海綿泡根部改為密實膠，以利于膠條被壓縮時盡可能地保證氣泡海綿泡的形狀，使海綿泡不易被壓倒。

（2）膠條海綿泡往門洞內(nèi)部移動，從而增加密封條海綿泡與門鈑金的接觸量。

（3）增加密封條海綿泡的高度，從而增加海綿泡的壓縮量，以增大其密封性能。

（4）加長密封條唇邊海綿泡子的長度，從而增加唇邊與側(cè)圍鈑金的接觸量，以提高膠條的密封性能（如圖4所示）。

對更改后的10套樣件進行試裝，裝車10臺并進行90 s的正常過線淋雨試驗，10臺車均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。抽取其中的5臺車做GCA標準（150 s）淋雨，5臺車均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。2015年10月15日，對供應(yīng)商提交的100套樣件進行試裝，所有樣件車進行90 s的正常過線淋雨試驗，均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象。隨機抽取其中的5臺車做GCA標準（150 s）淋雨，5臺車均未發(fā)現(xiàn)有漏水現(xiàn)象，膠條密封性能達到更改要求。

6 總結(jié)

通過對該車型后側(cè)門門框密封條漏水問題進行分析及改進設(shè)計，得出以下經(jīng)驗，在以后進行產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)時應(yīng)當注意如下問題。

該車型后側(cè)門車身側(cè)密封條海綿泡子為借用N107后側(cè)門車身側(cè)密封條截面，而車門鈑金及側(cè)圍鈑金結(jié)構(gòu)與N107的鈑金結(jié)構(gòu)相比較變動比較大。在這種情況下，車門鈑金密封面與膠條氣泡局部接觸量偏小，且膠條氣泡為橢圓形，在外部沒有鈑金支撐的情況下，膠條容易被車門鈑金壓偏，偏離原設(shè)計的密封面，達不到密封效果，導(dǎo)致密封條密封性能失效。

影響密封條密封性能的眾多因素中，最關(guān)鍵的還是密封條截面數(shù)據(jù)是否與鈑金結(jié)構(gòu)相匹配，密封條截面借用時，應(yīng)該考慮到周圍與之匹配的鈑金結(jié)構(gòu)，不能僅僅借用密封條截面而忽略鈑金的結(jié)構(gòu)。在產(chǎn)品開發(fā)前和產(chǎn)品開發(fā)過程中，借鑒其他結(jié)構(gòu)時，不能按部就班，應(yīng)充分考慮到零件系統(tǒng)的所有關(guān)鍵因素。

參 考 文 獻

[1]于涵.汽車門框密封條設(shè)計解析與研究[J].汽車實用技術(shù)，2014（8）.

[2]何偉.汽車門框密封條產(chǎn)品設(shè)計研究[J].中國橡膠，2008（21）.

[3]GB—T21282—2007，車用車橡膠密封條[S].

[責任編輯：陳澤琦]