關于汽車前圍鈑金密封方式的研究

張驍誠，蘇振芳

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

關于汽車前圍鈑金密封方式的研究

張驍誠，蘇振芳

（長城汽車股份有限公司技術中心，河北省汽車工程技術研究中心，河北 保定 071000）

文章通過常見的汽車前圍鈑金兩種密封方式和結構進行分析，從密封方式的由來和主要性能要求入手，分別分析了二種密封方式的材料、形狀大小和配合要求的設計要點，并結合分析結果，闡述了在汽車前圍鈑金密封方式的設計時考慮的因素以及要點。

汽車前圍鈑金；密封方式；性能要求；配合方式

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.12.036

CLC NO.: U466 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)12-107-03

前言

隨著汽車工業的不斷發展，汽車迅速的進入人們的生活，同時由于車輛快速的增加，人們對于車輛的性能提出了很大的要求，汽車已經不簡簡單單的成為人們的代步工具，更是成為一種享受和感觸的“樂趣”，越是高檔汽車對汽車各方面的性能要求越嚴格，汽車的前圍鈑金的密封方式的設計對于汽車整體的NVH性能影響越來越大，目前各個汽車主機廠對汽車前圍密封設計都有很大的關注性，汽車前圍鈑金密封方式的設計由原來的簡單的單純密封，轉向了對整車性能的研究，汽車前圍鈑金密封方式設計的不同的部位、不同大小、不同的形狀有著不同的設計理念，同時隨著材料技術的不斷發展，汽車前圍鈑金密封的材料性能對于整車性能的影響也越來越為重要，汽車前圍鈑金阻隔著機艙與駕駛艙，其中的機艙的噪聲、機艙的熱量傳遞、機艙的廢氣味道等嚴重的影響著駕駛艙，同時前圍鈑金對機艙的空調新風通道、機艙布置的管路、以及整車的熱負荷傳遞等其他汽車零部件系統都產生了較大的影響，所以汽車設計工程師對于機艙前圍的密封方式提出了很高的性能要求：“熱量傳遞少、噪音小、廢氣味道不允許進入駕駛艙、機艙密封牢固、材料不容易變形”等等性能指標提出要求，本文主要針對通常使用的汽車前圍鈑金密封方式以及材料的應用為基礎進行討論，同時根據討論的結果以及構想進行說明，以便給予后續設計時相關參考預防。

1、汽車前圍鈑金密封的由來

汽車前圍鈑金是機艙與駕駛室的阻隔部分，在整車結構里屬于車身模塊，機艙里布置著各種汽車管路、空調新風風道、以及發動機等等，但是由于受空間布置要求以及管路走向和各模塊系統功能影響，需要將汽車零部件穿過機艙前圍鈑金與駕駛艙連接，于是避免不了的需要穿過前圍鈑金，穿過機艙前圍鈑金時，需要進行密封，如果不進行密封，機艙里的廢氣、噪音、以及熱量傳遞將到駕駛室，嚴重的影響駕駛員的舒適性，所以汽車的前圍鈑金的密封方式越來越受到各個汽車設計工程師的關注。

2、汽車前圍鈑金密封的主要性能要求

2.1 阻隔噪音

機艙噪音傳遞到駕駛室的途徑很多，機艙前圍鈑金就是其中的一個重要的部分，如果密封不嚴或者材料選取不對，將會將機艙里的發動機噪音、管路震動噪音、機艙水循環流體噪音等等傳入到駕駛室內，對駕駛員產生影響。

2.2 阻隔氣味

機艙前圍鈑金密封不嚴也是機艙里的氣體進入駕駛艙的一個重要原因，機艙里的發動機尾氣、以及機艙內部里零部件受溫度影響所產生的異味，和本體機艙零部件散發出來的氣味、以及本身空氣中的氣味都將對駕駛員產生影響。

2.3 阻隔熱量

由于發動機布置在機艙內部，在汽車實際行駛過程中，發動機會產生出很大的熱量，以及機艙布置著散熱水箱、中冷器、油冷器、冷凝器前端散熱模塊等等都會產生出很大熱量，如果機艙熱量通過機艙前圍進入駕駛艙，那么對整車熱負荷以及駕駛員的溫度感受將產生影響。

阻隔噪音、氣味、熱量是衡量汽車密封方式性能的主要幾個因素。

3、汽車前圍鈑金密封方式

采取膠塊的密封方式來進行密封，大多數管路（空調管路、溢水壺管、真空管）等等通過前圍鈑金采取膠塊密封。

圖1

3.1 材料分析

對于膠板來說，通常汽車使用的膠板由三元乙丙像膠（EPDM）原料組成，采用EPDM材料一定要考慮到裝配性能，和本身材料所處的環境當中，首先EPDM具有良好的耐溫性能，溫度在-40°-135°之間可以長時間工作，可以承受機艙惡劣的工作環境，防止變形以及本身損壞，同時采用膠板選取硬度(邵氏A)時，最好采取硬度＜80，如果超過后由于膠板過硬，不易裝配到鈑金中，且和鈑金會產生一個應力，導致鈑金變形，具體選取還得在實車上進行驗證，選取一個最佳的邵氏硬度來滿足裝配要求。

3.2 形狀大小分析

目前整車上膠板的形狀采取的多種多樣，基本上膠板的大小是由膠板中間所穿過的管路直徑決定的，同時還要考慮與鈑金配合的深度要求，如果過短會造出因整車抖動將膠塊從鈑金配合處抖出來，造成膠板脫落，同時還需要考慮到鈑金的工藝開孔問題，不能設計成鈑金無法進行沖壓成型的形狀，造成膠板不能與鈑金較好配合，目前常見的有圓形、方塊形、橢圓形等等。

圖2

3.3 配合要求分析

主要考慮兩方面配合，膠板與機艙前圍鈑金配合，膠板與管路配合，在設計過程中，考慮到噪音、熱量、尾氣會對駕駛艙內的駕駛員造成影響，同時可以由于機艙布置原因 ，可能導致對其他系統造成影響，比如說空調系統的新風系統，如果密封不嚴，將會有廢氣進入到空調新風系統從而進入到駕駛艙內，所以設計時，第一與鈑金配合盡可能采用卡緊的方式來進行和鈑金配合，便于安裝和配合，這樣的密封方式可以防止噪音、廢氣和熱量傳入駕駛艙內（以下為圖例）。

圖3

管路與膠板的配合關系采用過盈配合，這樣配合的好處利于管路的密封，密封方式更加嚴密，同時考慮到管路抖動不會產生噪音，同理可以起到防噪音、尾氣以及熱量傳入（以下為圖列）。

圖4

圖5

采用發泡海綿的密封方式來進行密封，大多都是用于汽車零部件（HVAC、新風風道等等）與機艙前圍鈑金平面配合，配合面粘貼發泡海綿進行密封。

3.4 材料分析

目前機艙前圍密封發泡海綿具有很多材料，通常發泡海綿采用聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、三元乙丙像膠（EPDM）為材料做成的發泡海綿，同時發泡海綿有開孔和閉孔海綿，推薦使用閉孔海綿，閉孔海綿隔音、熱傳遞都要好于開孔海綿，首先因汽車零部件與機艙前圍鈑金配合是平面貼緊，發泡海綿起到密封作用，所以材料的選取尤為重要，根據機艙環境溫度，PU的通常工作溫度-30°-90°、PVC的通常工作溫度在-20°-80°、EPDM的通常工作溫度在-40°-135°，其實結合位置來說，根據發動機的布置位置以及密封位置的溫度綜合考慮使用哪一種材料可以滿足要求，EPDM價格成本相對于其他材料價格較高，所以要根據不同的地方進行不同的材料選取，密度也是衡量發泡海綿的一個重要指標，通常，密度較高的發泡海綿隔音效果較好，建議使用高密度的發泡海綿，對于降低噪音和熱量具有很大的益處，同時密度還要結合壓縮量來選取，因為配合方式為為平面貼合，所以壓縮量的選取是一定要考慮的重要因素，直接影響裝配過程具體選取還得在實車上進行驗證，選取一個材料較好的發泡海綿。

3.5 形狀大小分析

機艙前圍海綿形狀基本上因受汽車零部件平面配合結構影響，海綿均采用在零部件與車身鈑金周圍配合間隙中進行貼合密封，形狀基本上為條形密封，或長方形方塊密封，大小隨鈑金邊緣進行分布密封（以下為圖例）。

圖6

3.6 配合要求分析

在發泡海綿進行配合時，配合一定要在邊緣進行過盈配合，同時要配合壓縮量，保證裝配時，壓縮量有多余的，不至于將海綿完全壓縮，導致密封不嚴，最好在發泡海綿上進行涂膠處理，防止脫落，發泡海綿最重要的配合方式為凡是平面和機艙前圍鈑金配合的部位都要進行密封處理（如圖所示）。

圖7

3.6.1 兩種機艙前圍鈑金密封方式對比

4、總結

汽車的密封形式越來越受汽車設計工程師的研究方向，直接決定著整車的舒適性以及影響著汽車其他零部件系統，除以上二種方式密封外，還有汽車密封膠、汽車密封膠條、汽車硅膠等等密封形式，但是綜合考慮，總結了以下幾點，便于汽車工程師在考慮密封的設計時注意點：

（1）材料選取：材料選取取決于材料本身的性能，材料的耐溫性、耐腐蝕性、耐水性、耐老化性等等材料本體性能決定使用的方式，所以汽車設計工程師一定要考慮材料的應用；

（2）密封部位：密封部位是選取密封方式的關鍵，在整車設計過程中，根據不同部位進行選取不同的密封形式，對于機艙前圍鈑金密封，管路類推薦使用膠板類進行密封，平面貼合類部件建議使用發泡海綿密封（針對機艙前圍密封）；

（3）裝配工序：裝配工序是決定密封方式使用的壓縮量、密度和硬度選取的參考指標，如果選取不當，裝配將相當困難，所以裝配工序是設計工程師所需要重點注意的地方；

（4）成本考慮：在同樣的密封部位，可能可以使用多種密封配合方式和材料選取，但是不同的大小、材料對應的成本不一樣，多以工程師在選取時，需要考慮成本，在不影響性能的前提下，盡可能選取成本較低的材料以及布置大小，對于整車開發成本規劃具有較大的影響；

（5）可靠性試驗：任何選取方式都要經過試驗驗證，密封方式也如此，經過高溫、高寒、耐久等等不同測試，必須保證客戶使用的壽命；

（6）性能考慮：關鍵的指標仍是噪音、廢氣、熱量傳遞三個為主要性能目標，以此為主要影響，配合其他性能要求進行選擇和設計。

5、結論與展望

通過對機艙前圍鈑金密封方式的研究和分析，可見在密封方式上有很多設計注意事項，對整車的性能影響較大，不僅要考慮到密封方式的材料選取，同時還要考慮裝配方式、零部件選用、配合關系、性能要求等等，由此可以看出目前工程師在對機艙前圍鈑金密封的設計注意點，匹配密封方式是出于不同的要求，不僅僅單純的考慮性能，成本、耐久等等指標研究也是重要的一項，所以設計工程師在設計還需要不斷去綜合考慮，當然隨著科學的進步，材料的更新，今后必將是不斷改革的方向，本文通過分析機艙前圍鈑金的二中密封方式的選用，突出了設計理念和構想，希望此文章能對涉及方面的技術分析產生一定的推動性。

The Research of automotive forward sheet metal sealing mode

Zhang Xiaocheng, Su Zhenfang
(R&D Center of Great Wall Motor Company, Automotive Engineering Technical Center of HeBei, Hebei Baoding 071000)

This article introduced two sealing modes and configurations that the automotive forward sheet metal, According to sealing mode concept and performance ability, analysed two sealing mode results that material、bulk and coordinate model, Expounding designed advertent specification about automotive forward sheet metal sealing mode.

automotive forward sheet metal; sealing mode; performance ability; coordinate model

U466

A

1671-7988 (2016)12-107-03

張驍誠，就職于長城汽車股份有限公司技術中心。