关于汽车前围钣金密封方式的研究

张骁诚，苏振芳

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

关于汽车前围钣金密封方式的研究

张骁诚，苏振芳

（长城汽车股份有限公司技术中心，河北省汽车工程技术研究中心，河北 保定 071000）

文章通过常见的汽车前围钣金两种密封方式和结构进行分析，从密封方式的由来和主要性能要求入手，分别分析了二种密封方式的材料、形状大小和配合要求的设计要点，并结合分析结果，阐述了在汽车前围钣金密封方式的设计时考虑的因素以及要点。

汽车前围钣金；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

随着汽车工业的不断发展，汽车迅速的进入人们的生活，同时由于车辆快速的增加，人们对于车辆的性能提出了很大的要求，汽车已经不简简单单的成为人们的代步工具，更是成为一种享受和感触的“乐趣”，越是高档汽车对汽车各方面的性能要求越严格，汽车的前围钣金的密封方式的设计对于汽车整体的NVH性能影响越来越大，目前各个汽车主机厂对汽车前围密封设计都有很大的关注性，汽车前围钣金密封方式的设计由原来的简单的单纯密封，转向了对整车性能的研究，汽车前围钣金密封方式设计的不同的部位、不同大小、不同的形状有着不同的设计理念，同时随着材料技术的不断发展，汽车前围钣金密封的材料性能对于整车性能的影响也越来越为重要，汽车前围钣金阻隔着机舱与驾驶舱，其中的机舱的噪声、机舱的热量传递、机舱的废气味道等严重的影响着驾驶舱，同时前围钣金对机舱的空调新风通道、机舱布置的管路、以及整车的热负荷传递等其他汽车零部件系统都产生了较大的影响，所以汽车设计工程师对于机舱前围的密封方式提出了很高的性能要求：“热量传递少、噪音小、废气味道不允许进入驾驶舱、机舱密封牢固、材料不容易变形”等等性能指标提出要求，本文主要针对通常使用的汽车前围钣金密封方式以及材料的应用为基础进行讨论，同时根据讨论的结果以及构想进行说明，以便给予后续设计时相关参考预防。

1、汽车前围钣金密封的由来

汽车前围钣金是机舱与驾驶室的阻隔部分，在整车结构里属于车身模块，机舱里布置着各种汽车管路、空调新风风道、以及发动机等等，但是由于受空间布置要求以及管路走向和各模块系统功能影响，需要将汽车零部件穿过机舱前围钣金与驾驶舱连接，于是避免不了的需要穿过前围钣金，穿过机舱前围钣金时，需要进行密封，如果不进行密封，机舱里的废气、噪音、以及热量传递将到驾驶室，严重的影响驾驶员的舒适性，所以汽车的前围钣金的密封方式越来越受到各个汽车设计工程师的关注。

2、汽车前围钣金密封的主要性能要求

2.1 阻隔噪音

机舱噪音传递到驾驶室的途径很多，机舱前围钣金就是其中的一个重要的部分，如果密封不严或者材料选取不对，将会将机舱里的发动机噪音、管路震动噪音、机舱水循环流体噪音等等传入到驾驶室内，对驾驶员产生影响。

2.2 阻隔气味

机舱前围钣金密封不严也是机舱里的气体进入驾驶舱的一个重要原因，机舱里的发动机尾气、以及机舱内部里零部件受温度影响所产生的异味，和本体机舱零部件散发出来的气味、以及本身空气中的气味都将对驾驶员产生影响。

2.3 阻隔热量

由于发动机布置在机舱内部，在汽车实际行驶过程中，发动机会产生出很大的热量，以及机舱布置着散热水箱、中冷器、油冷器、冷凝器前端散热模块等等都会产生出很大热量，如果机舱热量通过机舱前围进入驾驶舱，那么对整车热负荷以及驾驶员的温度感受将产生影响。

阻隔噪音、气味、热量是衡量汽车密封方式性能的主要几个因素。

3、汽车前围钣金密封方式

采取胶块的密封方式来进行密封，大多数管路（空调管路、溢水壶管、真空管）等等通过前围钣金采取胶块密封。

图1

3.1 材料分析

对于胶板来说，通常汽车使用的胶板由三元乙丙像胶（EPDM）原料组成，采用EPDM材料一定要考虑到装配性能，和本身材料所处的环境当中，首先EPDM具有良好的耐温性能，温度在-40°-135°之间可以长时间工作，可以承受机舱恶劣的工作环境，防止变形以及本身损坏，同时采用胶板选取硬度(邵氏A)时，最好采取硬度＜80，如果超过后由于胶板过硬，不易装配到钣金中，且和钣金会产生一个应力，导致钣金变形，具体选取还得在实车上进行验证，选取一个最佳的邵氏硬度来满足装配要求。

3.2 形状大小分析

目前整车上胶板的形状采取的多种多样，基本上胶板的大小是由胶板中间所穿过的管路直径决定的，同时还要考虑与钣金配合的深度要求，如果过短会造出因整车抖动将胶块从钣金配合处抖出来，造成胶板脱落，同时还需要考虑到钣金的工艺开孔问题，不能设计成钣金无法进行冲压成型的形状，造成胶板不能与钣金较好配合，目前常见的有圆形、方块形、椭圆形等等。

图2

3.3 配合要求分析

主要考虑两方面配合，胶板与机舱前围钣金配合，胶板与管路配合，在设计过程中，考虑到噪音、热量、尾气会对驾驶舱内的驾驶员造成影响，同时可以由于机舱布置原因 ，可能导致对其他系统造成影响，比如说空调系统的新风系统，如果密封不严，将会有废气进入到空调新风系统从而进入到驾驶舱内，所以设计时，第一与钣金配合尽可能采用卡紧的方式来进行和钣金配合，便于安装和配合，这样的密封方式可以防止噪音、废气和热量传入驾驶舱内（以下为图例）。

图3

管路与胶板的配合关系采用过盈配合，这样配合的好处利于管路的密封，密封方式更加严密，同时考虑到管路抖动不会产生噪音，同理可以起到防噪音、尾气以及热量传入（以下为图列）。

图4

图5

采用发泡海绵的密封方式来进行密封，大多都是用于汽车零部件（HVAC、新风风道等等）与机舱前围钣金平面配合，配合面粘贴发泡海绵进行密封。

3.4 材料分析

目前机舱前围密封发泡海绵具有很多材料，通常发泡海绵采用聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、三元乙丙像胶（EPDM）为材料做成的发泡海绵，同时发泡海绵有开孔和闭孔海绵，推荐使用闭孔海绵，闭孔海绵隔音、热传递都要好于开孔海绵，首先因汽车零部件与机舱前围钣金配合是平面贴紧，发泡海绵起到密封作用，所以材料的选取尤为重要，根据机舱环境温度，PU的通常工作温度-30°-90°、PVC的通常工作温度在-20°-80°、EPDM的通常工作温度在-40°-135°，其实结合位置来说，根据发动机的布置位置以及密封位置的温度综合考虑使用哪一种材料可以满足要求，EPDM价格成本相对于其他材料价格较高，所以要根据不同的地方进行不同的材料选取，密度也是衡量发泡海绵的一个重要指标，通常，密度较高的发泡海绵隔音效果较好，建议使用高密度的发泡海绵，对于降低噪音和热量具有很大的益处，同时密度还要结合压缩量来选取，因为配合方式为为平面贴合，所以压缩量的选取是一定要考虑的重要因素，直接影响装配过程具体选取还得在实车上进行验证，选取一个材料较好的发泡海绵。

3.5 形状大小分析

机舱前围海绵形状基本上因受汽车零部件平面配合结构影响，海绵均采用在零部件与车身钣金周围配合间隙中进行贴合密封，形状基本上为条形密封，或长方形方块密封，大小随钣金边缘进行分布密封（以下为图例）。

图6

3.6 配合要求分析

在发泡海绵进行配合时，配合一定要在边缘进行过盈配合，同时要配合压缩量，保证装配时，压缩量有多余的，不至于将海绵完全压缩，导致密封不严，最好在发泡海绵上进行涂胶处理，防止脱落，发泡海绵最重要的配合方式为凡是平面和机舱前围钣金配合的部位都要进行密封处理（如图所示）。

图7

3.6.1 两种机舱前围钣金密封方式对比

4、总结

汽车的密封形式越来越受汽车设计工程师的研究方向，直接决定着整车的舒适性以及影响着汽车其他零部件系统，除以上二种方式密封外，还有汽车密封胶、汽车密封胶条、汽车硅胶等等密封形式，但是综合考虑，总结了以下几点，便于汽车工程师在考虑密封的设计时注意点：

（1）材料选取：材料选取取决于材料本身的性能，材料的耐温性、耐腐蚀性、耐水性、耐老化性等等材料本体性能决定使用的方式，所以汽车设计工程师一定要考虑材料的应用；

（2）密封部位：密封部位是选取密封方式的关键，在整车设计过程中，根据不同部位进行选取不同的密封形式，对于机舱前围钣金密封，管路类推荐使用胶板类进行密封，平面贴合类部件建议使用发泡海绵密封（针对机舱前围密封）；

（3）装配工序：装配工序是决定密封方式使用的压缩量、密度和硬度选取的参考指标，如果选取不当，装配将相当困难，所以装配工序是设计工程师所需要重点注意的地方；

（4）成本考虑：在同样的密封部位，可能可以使用多种密封配合方式和材料选取，但是不同的大小、材料对应的成本不一样，多以工程师在选取时，需要考虑成本，在不影响性能的前提下，尽可能选取成本较低的材料以及布置大小，对于整车开发成本规划具有较大的影响；

（5）可靠性试验：任何选取方式都要经过试验验证，密封方式也如此，经过高温、高寒、耐久等等不同测试，必须保证客户使用的寿命；

（6）性能考虑：关键的指标仍是噪音、废气、热量传递三个为主要性能目标，以此为主要影响，配合其他性能要求进行选择和设计。

5、结论与展望

通过对机舱前围钣金密封方式的研究和分析，可见在密封方式上有很多设计注意事项，对整车的性能影响较大，不仅要考虑到密封方式的材料选取，同时还要考虑装配方式、零部件选用、配合关系、性能要求等等，由此可以看出目前工程师在对机舱前围钣金密封的设计注意点，匹配密封方式是出于不同的要求，不仅仅单纯的考虑性能，成本、耐久等等指标研究也是重要的一项，所以设计工程师在设计还需要不断去综合考虑，当然随着科学的进步，材料的更新，今后必将是不断改革的方向，本文通过分析机舱前围钣金的二中密封方式的选用，突出了设计理念和构想，希望此文章能对涉及方面的技术分析产生一定的推动性。

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

张骁诚，就职于长城汽车股份有限公司技术中心。