一种滚压车门用热塑性弹性体导槽密封条防窜动设计

胡侠　周致宏　周瑛

摘 要：为了解决乘用车用热塑性弹性体导槽密封条装车后，在环境交变情况下摇窗机升降耐久后产生的窜动问题，文章研究了窜动产生的三种原因：玻璃对导槽密封条的拉动力偏大、导轨与导槽密封条之间的摩擦力偏小、无物理定位结构。并从此三种原因着手，给出了对应的解决措施，并结合CAE分析保障了设计准确性。经过零件耐久、系统耐久、整车耐久试验证明此方案非常有效的解决了导槽密封条环境交变耐久后的窜动问题，给后续热塑性弹性体类导槽密封条在乘用车中的应用提供了有效的防窜动解决方案。关键词：乘用车;热塑性弹性体;导槽密封条;防窜动中图分类号：U467  文献标识码：B  文章编号：1671-7988（2020）11-39-03

Abstract： To Solve the movement of TPV glass run channel seal when lifting durability test of window lifter in case of environmental change on vehicle， we researched three factors causing the issue： the pull of glass on glass run channel seal is too big， the fricton between channel and glass run channel seal is too small， there is no fix structure between  channel and glass run channel seal. So we start to study these three factors， and provided corresponding solutions. In the process of research， we used the CAE analysis to improve the accuracy of design. The part durability test， system durability test and vehicle durability test show that these methods are very effective. It provides an effective prevention movement solution for the application of TPV glass run channel seal on vehicle.Keywords： Vehicle; TPV; Glass Run Channel Seal; Prevent MovementCLC NO.： U467  Document Code： B  Article ID： 1671-7988（2020）11-39-03

前言

由于热塑性弹性体（TPE）兼具塑料的可塑性和橡胶的弹性，是近年来应用在乘用车上越来越广泛的一种高分子材料。其中的TPV是目前汽车上使用量最大的热塑性弹性体。其可回收、生产工序少、节能环保、轻量化、耐磨性好的特点，使其在乘用车的导槽密封条上得到越来越多的应用。但TPV也有其固有的缺点：压缩永久变形大、回弹性差、环境交變的线性收缩率大等。虽然近年来TPV材料的性能一直在进步，但目前以上这几点性能仍低于传统的EPDM材料。

这些缺点导致其应用于导槽密封条时，在经过环境交变中的摇窗机升降耐久后出现导槽密封条立柱段在窗框中发生向上窜动，顶部在窗框内发生线性收缩，向中间窜动的问题。导致密封条脱出窗框或密封条与周边匹配零件离缝等问题。

本文就目前TPV材料压缩永久变形大、回弹性差、环境交变的线性收缩率大的情况下，研究如何避免其应用于导槽密封条时发生摇窗机升降耐久后导槽密封条窜动从而脱出窗框或匹配离缝等问题。

1 导槽密封条窜动的影响因素

导槽密封条的防窜动设计主要从以下3方面思考：

（1）减小玻璃升降时玻璃对导槽的拉动力，即滑动摩擦力;

（2）增大导槽密封条与导轨之间的摩擦力，即静摩擦力;

（3）当导槽密封条所受的拉动力大于静摩擦力时，导槽密封条发生窜动趋势，此时如何阻止其发生位移。

2 针对影响因素采取的有效措施

2.1 减小玻璃升降时玻璃对导槽的拉动力

玻璃升降时，玻璃与导槽密封条之间发生相对位移，玻璃对导槽密封条的滑动摩擦力F=μ×FN，FN为正压力，如减小FN，可减小滑动摩擦力，但减小FN也意味着降低密封条对玻璃的保持力，影响玻璃升降性能和NVH性能。所以本文中采用减小摩擦系数的方案。

TPV材料导槽密封条与玻璃接触的唇边一般采用在基材TPV的表面共挤一层更耐磨的Slipcoating滑材，此滑材的性能决定了导槽与玻璃之间的摩擦系数和导槽密封条的耐磨能力，所以此滑材的选择尤为重要。

下图1为采用其中一种滑材牌号的导槽密封条在耐久路试车中发生的导槽密封条脱出窗框的状态。

当滑材选用另一种更耐磨、摩擦系数更低的滑材后，在环境交变的摇窗机耐久试验后，导槽密封条没有脱出窗框的问题，系统性能得到了极大的改善，但导槽密封条仍有明显的窜动，使导槽密封条与饰板、钣金之间出现离缝，影响NVH性能和外观品质。

2.2 增大导槽密封条与导轨之间的摩擦力

在滚压窗框上应用的导槽密封条安装结构一般如图2所示，车门导轨焊接或总装在车门总成上，然后导槽密封条再装入车门导轨。

导槽密封条与导轨间无硬连接，靠导槽密封条与导轨间的接触点产生正压力，压力转换成静摩擦力来阻止导槽密封条窜动。

根据F=μ×FN，如在导槽密封条背部与导轨的接触点位置共挤一层摩擦系数更大的材料，可以提高导槽密封条与导轨之间的摩擦力，但是此方案将增加产品成本。本文中采用增大正压力的方法来增大摩擦力。

可以通过以下两种手段增大正压力：

（1）定义导槽密封条挤出断面自然状态下的打开角度，推荐角度45°～55°，如图3所示。并合理设计应力槽。这样可以获得导槽密封条对侧壁的较好正压力。

（2）适当增加图4中接触点2/3/5/6与导轨的干涩量，来增加与导轨之间的正压力。

初版断面设计完成后，应用CAE分析手段，可得到导轨对导槽的静摩擦力F1。CAE分析结果如下图5所示。

F1=μ1×（FN1+ FN2+ FN3+ FN4+ FN5+ FN6+ FN7），同时可得到玻璃对导槽密封条的动摩擦力F2。F2=μ2×（FN8+ FN9+ FN10）。当F1>2F2时，密封条在玻璃升降过程中可保持住初始位置，不产生窜动。

2.3 通过物理结构阻止导槽密封条产生窜动

传统EPDM材料的导槽密封条由于其在导轨中的保持力较好，不易产生窜动，所以设计时一般不做与钣金的物理连接结构。但是由于TPV材料的固有特性，其在导轨中的保持力下降，为了弥补这一缺点，建议在TPV导槽密封条设计时增加与钣金的物理连接结构，以防止其窜动。

本文中物理连接方案见下图6所示，在TPV导槽密封条顶部两端接角处设计两个长腰形凸起定位销结构，在车门窗框顶部对应位置设计定位孔，在安装导槽密封条时将这两个凸销装入车门钣金窗框对应的腰形孔中，起到导槽密封条X向定位作用。

为了有效的防止导槽密封条窜动，建议导槽密封条定位

凸销插入钣金的定位孔中，与两钣金定位边分别留有0.5mm的安装间隙。虽然安装间隙较小，但导槽密封条挤出段自身具备一定的弹性，可用于吸收制造波动，使其即使过盈配合时仍能较顺利的安装入槽。导槽密封条定位销高度建议与车门钣金孔齐平或略凸出钣金孔1mm以下，使其定位牢固且不与其它零件产生干涉。

3 结语

通过以上三种方案同时實施，经过批量装车验证、摇窗机耐久试验验证、整车路试耐久车验证，本方案可以有效的解决TPV导槽密封条环境交变耐久后窜动问题。试验后导槽密封条与钣金、饰件匹配状态如下图8所示，没有发生任何窜动。

综上所述，本方案在不增加成本的情况下，有效的解决了TPV导槽密封条环境交变耐久后的窜动问题。极大的提高了导槽密封条的耐久性能和外观匹配质量，大大提升了客户的操作感知、品质感知。

参考文献

[1] 何剑杰，王建国，孙东.PP/EPDM动态硫化热塑性弹性体的改性研究进展[J].工程塑料应用，2019，47（2）：148-153.

[2] 杨颖萍，潘坡，王鹏.滚压窗框玻璃导槽密封条定位结构优化[J].上海汽车，2017，（11）：55-59.