汽車門框密封條設計策略

郝杰，古長忠

（秦皇島方華埃西姆機械有限公司，河北 秦皇島 066000）

0 引言

在所有的汽車密封產品中，汽車門框密封條占據著至關重要的地位。其設計質量與汽車座艙密封效果的好壞有著直接關系。在評價整個汽車的密封質量時，汽車門框密封條設計合理與否對評價效果有關鍵性的影響作用。所以在汽車生產、制造和維修過程中，一定要對汽車門密封條的設計加以重視，通過科學的策略進行設計。

1 汽車門框密封條的主要應用需求分析

目前，汽車門框密封條的具體應用需求包括以下幾個方面：第一，保障汽車座艙具備良好的密封性能，保障其隔音、防塵和防水效果，確保用戶的應用體驗以及汽車座艙環境。第二，良好的固定牢固度，使其和汽車門框止口邊緣位置有效連接，避免工作狀態中脫落。第三，保障使用壽命，應盡量延長其使用年限，避免老化和磨損對其使用性能造成影響。第四，不影響汽車的整體美觀度，不產生異味，在開啟和關閉的過程中不發出雜音。第五，保障汽車車門的開關效果，保障開啟和關閉的靈活性，不妨礙正常應用，盡可能達到更好的降噪效果[1]。

基于此，對汽車門框密封條進行設計時，設計人員應充分考慮應用需求，以此為依據進行汽車門框密封條的合理設計。使其實際的應用需求得以全面滿足，保障汽車應用質量，提升用戶的舒適感和滿意度。

2 汽車門密封條的材料性能選擇

2.1 密封部位的材料性能選擇

為使汽車門框密封條的密封性能得到良好發揮，通常會選擇有良好柔性是海綿橡膠材料，在不影響汽車門正常使用的基礎上達到良好的密封效果。下表是應用到汽車門框密封條設計中的海綿橡膠主要物理機械性能：

表1 應用到汽車門框密封條設計中的海綿橡膠主要物理機械性能

選擇海綿橡膠時，最關鍵的參數是密度，它對汽車門框封條的壓縮荷載值有決定性作用，兩者之間成正比，密度越大，密封條的壓縮荷載就越大。

2.2 裝卡位置材料性能選擇

設計汽車門框封條時通常會選擇密實的橡膠材質，保障其機械強度。以下是汽車門框密封條設計中的密實橡膠主要物理機械性能：

在對汽車門框密封條裝卡位置進行設計時，不僅要保障其機械強度，滿足拔脫力的實際需求，也要使其具備足夠的柔韌性，在應用過程中可實現自由彎曲。基于此，在對密實橡膠進行選擇時，一定要保障硬度適中。為了讓裝卡位置具有良好的防水性能，一般通過海綿齒輔助密封，海綿齒材料可選擇與密封部位相同的海綿膠材料[2]。

表2 汽車門框密封條設計中的密實橡膠主要物理機械性能

2.3 金屬骨架材料性能選擇

首先是鋼帶材料選擇，汽車門框封套設計，鋼帶主要設置在密封條裝卡位置。為保障其拔脫力，避免發生變形損壞，通常會選擇硬度較低的半軟鋼帶，以下是汽車門框密封條設計中的鋼帶材料性能指標：

表3 汽車門框密封條設計中的鋼帶材料性能指標

其次是鍍鋅鋼絲材料選擇，汽車門框封條設計，鍍鋅鋼絲主要設置在密封條裝卡位置，以下是汽車門框密封條設計中的鍍鋅鋼絲材料性能指標：

表4 汽車門框密封條設計中的鍍鋅鋼絲材料性能指標

再次是聚酯線，主要用來制造鋼絲編織帶，以下是汽車門框密封條設計中的聚酯線性能指標：

表5 汽車門框密封條設計中的聚酯線性能指標

3 汽車門框密封條結構設計分析

汽車門框密封條的結構設計是滿足應用需求的關鍵。下圖是典型的汽車門框密封條斷面結構示意圖：

3.1 密封部位的結構設計

圖1 典型的汽車門框密封條斷面結構示意圖

通過分析，中空結構是最好的結構形式，在受到壓力時可發生較大形變，且能夠大量吸收沖擊能量，抗形變力非常小。在壓力消失后，可立即將吸收的能量釋放，恢復原形。根據實際需求設計空腔數量、泡管壁厚度、泡管形狀、高度以及位置等，保障設計質量[3]。

3.2 裝卡位置結構設計

汽車門框密封條的裝卡位置保障拔脫力和插入力，并有良好的裝飾效果。為了方便安裝密封條，通常將其設計為U型結構，并設計密封齒，為U型槽頂部提供一個便于汽車門框止口邊緣進出的開口。同時，三個側邊對汽車門框止口邊緣位置起到良好的裝飾和保護作用。U型結構的兩側結構屬于懸臂梁形式，僅憑橡膠的機械強度不能提供足夠的拔脫力，需要將金屬骨架嵌入到U型槽中，有效提升強度[4]。下圖是裝卡位置的結構示意圖：

圖2 裝卡位置的結構示意圖

3.3 兩段密封條接角部位結構設計

為了完全符合車門邊緣形狀，密封條一般要根據車門形狀分成幾段，中間接角部分需要用注塑模具注塑橡膠連接起來。如下圖3，整個前門密封條由3段密封條和3處接角組成，才完成符合車門形狀。接角部分的設計需要注意以下幾點：

圖3 汽車前門密封條結構示意圖

第一，接角部分必須與車門形狀配合，實現密封功能。因為密封條的結構有泡管形狀，兩根泡管相連的接角部位應該是一個空腔，關門的時候可以壓縮，起到密封的作用。

第二，接角部分通過注塑模具注塑成形，必須滿足注塑模具的工藝性。接角部位注塑模具把兩根密封條連接起來，在模具中密封條泡管的區域需要有模具型芯來支撐和封住型腔。防止注塑時橡膠溢出到密封條上。完成注塑后需要將型芯從產品中取出，因此接角部位連接兩根密封條的空腔必須是開口的。

第三，接角部位需要考慮與車門鈑金的裝卡，有的位置離骨架裝卡位置較遠，需要在接角部位增加蘑菇頭卡扣，在車門鈑金上相應的位置增加孔位，使卡扣裝卡在鈑金孔內。

第四，接角部位的膠壁厚均勻，防止注塑過程中出現縮痕。避免有很薄的區域，防止出現注塑不滿、缺膠的情況。一般情況下壁厚2~3mm。

3.4 總體結構設計

第一，外形結構設計，主要類型有兩種，一是開放型，二是封閉型，前者是不通過模具對兩側密封條端頭進行連接，對齊安裝即可，接縫通常處在車門鉸鏈下；后者是借助模具將兩個密封條端頭連接到一起，形成環形結構。

第二，排氣孔結構設計，因為密封位置結構為泡管結構，汽車門開啟和關閉過程中會對密封泡管內部產生不一樣的內外壓差，可能引起汽車門開啟或關閉困難。為避免此類現象發生，需要沿著密封泡管的長度方向，在其上方均勻打出排氣孔，直徑控制在3~4mm，間隙控制在100~300mm[5]。

第三，裝卡位置防水性設計。對于高檔汽車，為有效保障防水性能，在U型槽底部或者是側面沿其全長范圍進行密封膠注射，一般選擇粘性可長時間保持的丁基膠。對于中檔汽車，可在U型槽底部設計海綿擋塊，也可將裝卡位置的密封齒輪選擇一兩個設計成海綿齒輪，或者將一些海綿防水齒輪增加在U型槽外側的端部，達到良好的防水效果。

第四，做好密封位置表面的涂層。為了讓汽車門框封條在密封位置的表面具備良好的抗凍粘連和耐磨性能，在封裝泡管外側表面沿著整個長度范圍噴涂有機硅材料涂層，有效保障其應用性能，延長使用壽命。

4 結語

綜上所述，汽車車門框密封條的科學合理設計是保護座艙內部環境、防止座艙被風吹雨淋和各種污染影響，提升用戶應用體驗的一項重要指標。因此，在汽車的生產、制造或維修過程中，車門框密封條需要重點關注。在對汽車門框密封條進行設計的過程中，首先應根據實際情況及其應用需求合理選擇各種材料，讓材料性能與實際應用需求相符。然后再按照實際的汽車型號和檔次設計門框密封條，包括密封部位結構、裝卡位置以及總體結構。讓汽車門框密封條有效滿足當今汽車的實際應用需求，在提升使用性能、延長使用壽命的基礎上，進一步提升用戶的應用體驗。