内水切密封条结构对异响的影响分析及优化设计

赵建才 姜丽丽 汪先林 陈红伟

建新赵氏科技股份有限公司 浙江省宁波市 315615

1 引言

车门内水切密封条（以下简称内水切）是轿车玻璃升降系统的主要零件，具有降噪、装饰，支撑玻璃平稳升降等功能。近年来随着消费者对乘坐舒适性的要求提升，由内水切造成的玻璃升降异响问题日益受到关注。

在玻璃升降过程中，内水切常见的异响类型有两种，一种为摩擦异响，即玻璃与内水切绒毛之间的摩擦发出的异响，表现为“吱吱”“唧唧”声；另一种为共振异响，即内水切在玻璃升降过程中不稳定，与周边件发生敲击，表现为“咕咕”声。

内水切异响影响因素比较复杂，在断面设计阶段就需要认真考虑每一个可能产生异响的细节。本文利用CAE 技术对内水切断面结构进行预判，对内水切结构进行优化设计，有效规避由于断面结构设计不合理而造成的异响问题。

2 内水切结构设计

2.1 内水切材料组成

内水切的主要结构类型为TPV+PP 骨架共挤，如图1 所示，内水切的骨架材料为PP（蓝色）、长叶片材料为TPV（红色）、短叶片材料为TPV（绿色），为了降低玻璃与长叶片的摩擦阻力，在叶片表面贴绒（0.5mm×3.3DTEX）。

图1 内水切结构及装配示意图

2.2 内水切装配方式

内水切装配方式骨架卡在门板金止口边上，内水切的拔出力对系统稳健性影响很大。为了增强防水效果，在长叶片上方设计开口，并用塑料件封口。

3 内水切对异响的影响方式

控制异响的最根本方法是要控制内水切结构，因此，为了确保内水切结构的稳定性，减少内水切对异响的影响方式有：

（1）减少水切骨架运动过程中的位移量，也就是要增大内水切的拔出力，从而提升系统稳定性、降低异响可能性；

（2）尽可能降低长叶片与玻璃的摩擦系数，选择合理的绒毛或涂层；

（3）优化内水切长叶片结构，调整长叶片与玻璃的接触长度，增加其刚度，使其压缩变形和压缩荷载得到合理范围值，这是本文的研究内容。

4 内水切断面CAE 分析

内水切的短叶片对长叶片与玻璃的压缩变形不产生影响，因此在断面分析时删去短叶片结构。图2 为内水切的简化结构，图3为内水切的CAE 分析模型，图4 为内水切的压缩变形图，图5 为内水切的接触法向力，图6 为压缩荷载与压缩位移曲线。从图4 可以看出，长叶片压缩后，彼此发生干涉，易造成挤压异响。从图5 可以看出，接触法向力分布不均匀，最大接触法向力为7.3N，发生在干涉区域。这是内水切升降发生摩擦异响的原因，需要对内水切断面优化设计。从图6 可知，整个叶片与玻璃的压缩荷载为25.1N/200mm，也不满足内水切的设计要求12±2N/200mm。

图2 内水切简化结构

图3 内水切分析模型

图4 内水切变形图

图5 内水切接触法向力

图6 内水切压缩荷载与压缩位移曲线

5 内水切断面优化设计

5.1 方案1

长叶片下移，增加叶片变形空间，作为优化结构1，如图7 所示。优化结构1 的CAE 分析模型如图8 所示，压缩变形如图9所示，接触法向力如图10 所示。从图9 可以看出，长叶片压缩相同位移后，彼此不再干涉。从图10 可以看出，接触法向力分布较均匀，最大接触法向力为3.5N。但是，由于长叶片的根部结构较弱，整个叶片与玻璃的压缩荷载只有8.8N/200mm，不能满足内水切的设计要求12±2N/200mm。

图7 优化结构1

图8 优化结构1 分析模型

图9 优化结构1 变形图

图10 优化结构1 接触法向力

5.2 方案2

长叶片形状变饱满，同时根部加强，作为优化结构2，如图12 所示。优化结构2 的CAE 分析模型如图13 所示，压缩变形如图14 所示，接触法向力如图15 所示。从图14可以看出，长叶片压缩相同位移后，彼此不再干涉。从图15 可以看出，玻璃与叶片的接触区域增加，法向力分布也较均匀，最大接触法向力为4.9N。长叶片形状变饱满后，整个叶片与玻璃的压缩荷载为13.3N/200mm，满足内水切的设计要求12±2N/200mm。经系统试验与实车跟踪，优化后内水切的异响问题得到解决。

图12 优化结构2

图13 优化结构2 分析模型

图14 优化结构2 变形图

图15 优化结构2 接触法向力

图11 优化结构1 压缩荷载与压缩位移曲线

6 结论

针对异响问题，本文利用CAE 技术对内水切结构进行了优化设计，得出如下结论：

（1）内水切的叶片与玻璃的压缩荷载不能太大也不能太小，太大易产生玻璃与叶片的摩擦异响，同时会造成玻璃升降阻力过大而升降困难；太小则对玻璃夹持松弛，玻璃不稳定，升降及关门品质感较差。

（2）在布置和校核长叶片时，应确保叶片有足够的变形空间。在变形空间内，上下长叶片变形后不能有硬点干涉，否则会在玻璃升降过程中存在压缩荷载突变的问题，造成挤压异响。

图16 优化结构2 压缩荷载与压缩位移曲线

（3）在内水切长叶片设计时，要确保与玻璃接触的面是圆弧面，即在断面上表现为多个R 角连接，以保证玻璃在升降过程中玻璃与内水切的摩擦力相对稳定，不容易出现异响。