胡俠　周致宏　周瑛

摘 要：為了解決乘用車用熱塑性彈性體導(dǎo)槽密封條裝車后，在環(huán)境交變情況下?lián)u窗機(jī)升降耐久后產(chǎn)生的竄動(dòng)問題，文章研究了竄動(dòng)產(chǎn)生的三種原因：玻璃對(duì)導(dǎo)槽密封條的拉動(dòng)力偏大、導(dǎo)軌與導(dǎo)槽密封條之間的摩擦力偏小、無物理定位結(jié)構(gòu)。并從此三種原因著手，給出了對(duì)應(yīng)的解決措施，并結(jié)合CAE分析保障了設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性。經(jīng)過零件耐久、系統(tǒng)耐久、整車耐久試驗(yàn)證明此方案非常有效的解決了導(dǎo)槽密封條環(huán)境交變耐久后的竄動(dòng)問題，給后續(xù)熱塑性彈性體類導(dǎo)槽密封條在乘用車中的應(yīng)用提供了有效的防竄動(dòng)解決方案。關(guān)鍵詞：乘用車;熱塑性彈性體;導(dǎo)槽密封條;防竄動(dòng)中圖分類號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B ?文章編號(hào)：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

由于熱塑性彈性體（TPE）兼具塑料的可塑性和橡膠的彈性，是近年來應(yīng)用在乘用車上越來越廣泛的一種高分子材料。其中的TPV是目前汽車上使用量最大的熱塑性彈性體。其可回收、生產(chǎn)工序少、節(jié)能環(huán)保、輕量化、耐磨性好的特點(diǎn)，使其在乘用車的導(dǎo)槽密封條上得到越來越多的應(yīng)用。但TPV也有其固有的缺點(diǎn)：壓縮永久變形大、回彈性差、環(huán)境交變的線性收縮率大等。雖然近年來TPV材料的性能一直在進(jìn)步，但目前以上這幾點(diǎn)性能仍低于傳統(tǒng)的EPDM材料。

這些缺點(diǎn)導(dǎo)致其應(yīng)用于導(dǎo)槽密封條時(shí)，在經(jīng)過環(huán)境交變中的搖窗機(jī)升降耐久后出現(xiàn)導(dǎo)槽密封條立柱段在窗框中發(fā)生向上竄動(dòng)，頂部在窗框內(nèi)發(fā)生線性收縮，向中間竄動(dòng)的問題。導(dǎo)致密封條脫出窗框或密封條與周邊匹配零件離縫等問題。

本文就目前TPV材料壓縮永久變形大、回彈性差、環(huán)境交變的線性收縮率大的情況下，研究如何避免其應(yīng)用于導(dǎo)槽密封條時(shí)發(fā)生搖窗機(jī)升降耐久后導(dǎo)槽密封條竄動(dòng)從而脫出窗框或匹配離縫等問題。

1 導(dǎo)槽密封條竄動(dòng)的影響因素

導(dǎo)槽密封條的防竄動(dòng)設(shè)計(jì)主要從以下3方面思考：

（1）減小玻璃升降時(shí)玻璃對(duì)導(dǎo)槽的拉動(dòng)力，即滑動(dòng)摩擦力;

（2）增大導(dǎo)槽密封條與導(dǎo)軌之間的摩擦力，即靜摩擦力;

（3）當(dāng)導(dǎo)槽密封條所受的拉動(dòng)力大于靜摩擦力時(shí)，導(dǎo)槽密封條發(fā)生竄動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)如何阻止其發(fā)生位移。

2 針對(duì)影響因素采取的有效措施

2.1 減小玻璃升降時(shí)玻璃對(duì)導(dǎo)槽的拉動(dòng)力

玻璃升降時(shí)，玻璃與導(dǎo)槽密封條之間發(fā)生相對(duì)位移，玻璃對(duì)導(dǎo)槽密封條的滑動(dòng)摩擦力F=μ×FN，F(xiàn)N為正壓力，如減小FN，可減小滑動(dòng)摩擦力，但減小FN也意味著降低密封條對(duì)玻璃的保持力，影響玻璃升降性能和NVH性能。所以本文中采用減小摩擦系數(shù)的方案。

TPV材料導(dǎo)槽密封條與玻璃接觸的唇邊一般采用在基材TPV的表面共擠一層更耐磨的Slipcoating滑材，此滑材的性能決定了導(dǎo)槽與玻璃之間的摩擦系數(shù)和導(dǎo)槽密封條的耐磨能力，所以此滑材的選擇尤為重要。

下圖1為采用其中一種滑材牌號(hào)的導(dǎo)槽密封條在耐久路試車中發(fā)生的導(dǎo)槽密封條脫出窗框的狀態(tài)。

當(dāng)滑材選用另一種更耐磨、摩擦系數(shù)更低的滑材后，在環(huán)境交變的搖窗機(jī)耐久試驗(yàn)后，導(dǎo)槽密封條沒有脫出窗框的問題，系統(tǒng)性能得到了極大的改善，但導(dǎo)槽密封條仍有明顯的竄動(dòng)，使導(dǎo)槽密封條與飾板、鈑金之間出現(xiàn)離縫，影響NVH性能和外觀品質(zhì)。

2.2 增大導(dǎo)槽密封條與導(dǎo)軌之間的摩擦力

在滾壓窗框上應(yīng)用的導(dǎo)槽密封條安裝結(jié)構(gòu)一般如圖2所示，車門導(dǎo)軌焊接或總裝在車門總成上，然后導(dǎo)槽密封條再裝入車門導(dǎo)軌。

導(dǎo)槽密封條與導(dǎo)軌間無硬連接，靠導(dǎo)槽密封條與導(dǎo)軌間的接觸點(diǎn)產(chǎn)生正壓力，壓力轉(zhuǎn)換成靜摩擦力來阻止導(dǎo)槽密封條竄動(dòng)。

根據(jù)F=μ×FN，如在導(dǎo)槽密封條背部與導(dǎo)軌的接觸點(diǎn)位置共擠一層摩擦系數(shù)更大的材料，可以提高導(dǎo)槽密封條與導(dǎo)軌之間的摩擦力，但是此方案將增加產(chǎn)品成本。本文中采用增大正壓力的方法來增大摩擦力。

可以通過以下兩種手段增大正壓力：

（1）定義導(dǎo)槽密封條擠出斷面自然狀態(tài)下的打開角度，推薦角度45°～55°，如圖3所示。并合理設(shè)計(jì)應(yīng)力槽。這樣可以獲得導(dǎo)槽密封條對(duì)側(cè)壁的較好正壓力。

（2）適當(dāng)增加圖4中接觸點(diǎn)2/3/5/6與導(dǎo)軌的干澀量，來增加與導(dǎo)軌之間的正壓力。

初版斷面設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)用CAE分析手段，可得到導(dǎo)軌對(duì)導(dǎo)槽的靜摩擦力F1。CAE分析結(jié)果如下圖5所示。

F1=μ1×（FN1+ FN2+ FN3+ FN4+ FN5+ FN6+ FN7），同時(shí)可得到玻璃對(duì)導(dǎo)槽密封條的動(dòng)摩擦力F2。F2=μ2×（FN8+ FN9+ FN10）。當(dāng)F1>2F2時(shí)，密封條在玻璃升降過程中可保持住初始位置，不產(chǎn)生竄動(dòng)。

2.3 通過物理結(jié)構(gòu)阻止導(dǎo)槽密封條產(chǎn)生竄動(dòng)

傳統(tǒng)EPDM材料的導(dǎo)槽密封條由于其在導(dǎo)軌中的保持力較好，不易產(chǎn)生竄動(dòng)，所以設(shè)計(jì)時(shí)一般不做與鈑金的物理連接結(jié)構(gòu)。但是由于TPV材料的固有特性，其在導(dǎo)軌中的保持力下降，為了彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)，建議在TPV導(dǎo)槽密封條設(shè)計(jì)時(shí)增加與鈑金的物理連接結(jié)構(gòu)，以防止其竄動(dòng)。

本文中物理連接方案見下圖6所示，在TPV導(dǎo)槽密封條頂部?jī)啥私咏翘幵O(shè)計(jì)兩個(gè)長(zhǎng)腰形凸起定位銷結(jié)構(gòu)，在車門窗框頂部對(duì)應(yīng)位置設(shè)計(jì)定位孔，在安裝導(dǎo)槽密封條時(shí)將這兩個(gè)凸銷裝入車門鈑金窗框?qū)?yīng)的腰形孔中，起到導(dǎo)槽密封條X向定位作用。

為了有效的防止導(dǎo)槽密封條竄動(dòng)，建議導(dǎo)槽密封條定位

凸銷插入鈑金的定位孔中，與兩鈑金定位邊分別留有0.5mm的安裝間隙。雖然安裝間隙較小，但導(dǎo)槽密封條擠出段自身具備一定的彈性，可用于吸收制造波動(dòng)，使其即使過盈配合時(shí)仍能較順利的安裝入槽。導(dǎo)槽密封條定位銷高度建議與車門鈑金孔齊平或略凸出鈑金孔1mm以下，使其定位牢固且不與其它零件產(chǎn)生干涉。

3 結(jié)語

通過以上三種方案同時(shí)實(shí)施，經(jīng)過批量裝車驗(yàn)證、搖窗機(jī)耐久試驗(yàn)驗(yàn)證、整車路試耐久車驗(yàn)證，本方案可以有效的解決TPV導(dǎo)槽密封條環(huán)境交變耐久后竄動(dòng)問題。試驗(yàn)后導(dǎo)槽密封條與鈑金、飾件匹配狀態(tài)如下圖8所示，沒有發(fā)生任何竄動(dòng)。

綜上所述，本方案在不增加成本的情況下，有效的解決了TPV導(dǎo)槽密封條環(huán)境交變耐久后的竄動(dòng)問題。極大的提高了導(dǎo)槽密封條的耐久性能和外觀匹配質(zhì)量，大大提升了客戶的操作感知、品質(zhì)感知。

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