轿车车门结构及相应密封条结构介绍

轿车车门结构及相应密封条结构介绍车门板金结构和车门密封系统的组成 车门板金的最主要组成部分是车门内板和车门外板，把它们合拢后会形成一个腔体，我们通常把窗台以上部分称为窗框，窗框内有密封条用于固定车门玻璃和导向玻璃升降，窗台以下的腔体内可以布置一些加强梁、加强板和一些功能附件，比如摇窗机、门锁和玻璃等。车门的密封系统主要针对两个区域，一个是门洞区域的密封，它主要是靠安装在侧围门洞翻边上的一圈内侧门密封条或是安装在车门上的一圈外侧门密封条来密封整个门洞。有些车型两圈密封条都有，有些只用一圈密封条，不同车型根据性能需求或成本目标来选取采用何种密封策略。车门上另外一个需要密封的区域是门窗区域，这主要是靠窗框上的玻璃导槽密封条和内外侧两根窗台密封条来实现密封，它们同时还要起到使门窗玻璃能够平稳地上下升降的作用，通常玻璃导槽密封条是整车密封系统中要求最高、结构最为复杂的。接下来将介绍三种目前主流的门结构，这三种结构是目前被众多车型采用最多的。分别是：全尺寸车门内外板板金结构、滚压窗框结构和半开放式车门结构。1、全尺寸车门内外板结构全尺寸车门内外板主要由全尺寸的冲压外板、全尺寸的冲压内板和嵌在内外板间的窗框导轨组成，导轨为U 字形滚压成型件，焊接在内板上，最后外板与内板总成通过包边方式闭合起来，见图1。 图1 全尺寸车门内外板结构这种车门板金结构在许多早期的车型被普遍采用，它的优点是有比较好的完整性，整个门的刚性比较好，一体冲压出来门板能够得到比较好的尺寸精度，并且由于制造中的工序比较少、工艺简单，所以整个门板金总成的制造精度相对容易控制。同样这种结构也存在一些缺陷，比如它的窗框外边框通常比较宽大，窗框的可装饰性不强，对造型有限制，不太符合现代造型的要求，而且全尺寸的门板需要比较大的冲压模具，对冲压模的要求也比较高，整套模具的成本很高，由于窗框是一体冲出来的，所以废料面积比较大，材料的利用率比较低。目前新款的车型采用这种结构的越来越少，目前市面上的代表车型有：大众宝来、标致307、老款蒙迪欧和斯柯达明锐等。 针对这种车门板金所采用的密封系统结构一般会比较简单，见图2 。 图2 全尺寸车门门窗框顶部截面由于玻璃导槽密封条是嵌在隐藏于车门内的窗导轨中的，有较好的隐蔽性，密封条外露部分会比较少，所以对密封条的外观要求比较低。在有些经济型车上，车门窗框导轨的两个顶角被设计成为半径比较大的圆角，这样可以将导槽密封条设计成只用一种断面而且不需要接角的结构，比如象OPEL CORSA、标致206 就是这种形式，密封条的成本可以被大大地降低。2、滚压窗框结构在这种车门结构中，整个窗框部分从内外板中被分离出来，门内外板尺寸缩小为只有窗台以下部分，窗框是由几段通过滚压工艺成型的窗导轨和一些小冲压件拼焊而成的一个总成件，然后窗框总成与门内板在窗台位置通过焊接的方式连接成一个完整的车门，见图3。 图3 滚压窗框门结构这种结构的优势是窗框宽度可以不受冲压和焊接工艺的限制设计得比较窄，有利于车身造型，也有利于乘员视野，并且滚压窗框的截面形状受工艺影响较小，可以比较自由地根据密封条或者造型的需要设计成很多样子。由于内外板尺寸缩小了一半，所以相应模具成本降低了许多，同时内外板的材料利用率也大幅提高，节省了材料成本。组成滚压窗框的几段导轨的截面形状还可以设计成统一的截面，被多个车型采用，增强了通用性，节省了重复开发成本。滚压窗框结构的缺点是，滚压件受弯曲工艺影响，容易出现径缩现象，而且弯曲半径不能过小，否则会出现褶皱，造型受到制约。窗框与门内板在窗台区域焊接时需要有较长的交叠部分，设计时需考虑留出空间避免出现干涉，同样也会影响门分缝线设计。另外，滚压窗框本身是多段导轨拼焊而成的，并且整个窗框总成也是和门内板焊接连接的，制造精度比较难控制。这种滚压窗框的结构形式目前主要被日韩系车广泛采用，美系车也有少量采用， 而欧洲车很少采用。 图4 滚压窗框顶部截面由于车身大部分零件都是用冲压工艺形成的，冲压工艺要求零件的角部特征是圆角，而滚压和焊接形成的窗框角部特征往往都是棱角，这两种工艺形成的零件相匹配时会遇到很多麻烦。比如，窗框在B 柱上角形成的是一个尖角，它将侵占侧围板的空间，使得侧围B 柱上端连接处无法设计成有利于车身碰撞的宽大特征，并且侧围上的门密封条安装翻边在此处是圆角，与门的密封面无法重合，通常采用密封条接角或加装内饰件的方法来弥补。另外，窗框与内板在窗台两端的焊接接合处会造成密封面不光顺，焊痕明显，影响外观，有些车采取用整圈门内饰来遮盖这些焊痕，但会增加额外的成本。滚压窗框结构采用的密封系统（见图4） ，通常采用两圈门密封条，外侧门密封条安装在门上，它的压缩面来自于侧围外板，整个一圈压缩面比较光滑，并且与密封条的安装面重合得比较好。它将起到主密封作用，密封条的形状和结构通常比较复杂，它窗台以上的部分通过嵌入窗框上的沟槽中固定，窗台以下的部分通过装在密封条上的塑料扣钉卡在门内板上一排相间隔的圆孔内固定，由于窗框的几段导轨在拼焊连接处都是尖角，所以这几个部位需要接角过渡。内侧门密封条安装在侧围的门洞翻边上，它的压缩面来自于门上，有时一圈压缩面并非来自于一个零件，可能一部分来自于板金、一部分来自于门内饰件，几个零件的过渡区域和窗框与门内板的焊痕都会导致压缩面不光顺，并且安装面与压缩面的重合性不好，所以它只是起辅助密封作用。玻璃导槽密封条是传统结构，同样因为密封条是嵌在车门板金内的，可视部分较少，所以外观要求不高。3、半开放式车门结构这种结构的门板金主要由全尺寸的冲压内板、窗框加强板和一半尺寸的冲压外板组成，窗台以上是没有外板遮盖的，意味着整个窗框内部结构是暴露于车外的（见图5），通过安装一些装配件到窗框内板上将形成窗框外表面，比如导轨饰板和密封条。 图5 半开放式车门结构由于车门外板没有了窗框部分，使得外板模具尺寸减小，板材的利用率提高，白车身的重量减轻了，同时窗框外侧通过安装一些带有装饰性作用的附件，使得车窗外边框具有很强的装饰性，有利于车身造型设计。这种车门结构的缺点有，玻璃周边的装配附件比较多， 增加了装配的难度，各零件相互间的匹配精度比较难控制，容易影响玻璃升降。通常在这种结构的车门密封系统中，玻璃导槽密封条的结构将变得很复杂，不仅要有密封作用、导向玻璃的作用，还要有外观装饰作用。由于没有了窗框外框，对玻璃导槽密封条而言，外侧没有板金箍住密封条，顶部条条的外侧完全暴露于车外，要求密封条本身要具有一定的钢性，这可以通过内嵌骨架或使用硬度较高的材料实现。图6 和图7 显示了两种不同的密封条截面设计，一种设计采用在密封条中嵌入金属骨架，靠骨架的刚性夹持在板金翻边上， 固定住密封条（见图6）；另一种是将密封条卡在板金或内饰板的钩子上，起到固定作用（见图7）。可以看到玻璃导槽密封条的截面形状比传统截面复杂很多，极大增加了设计难度和制造难度，作为外观件，质量要求和外观要求也大大提高，大大地增加了密封条的成本。 图6 半开放式车门窗框顶部截面之一 图7 半开放式车门窗框顶部截面之二由于这种结构的车门在门窗区域的外观装饰效果比较好，目前被越来越多的欧美车系所采用，比如大众的帕萨特 B5、迈腾、福特的新蒙迪欧和上海通用的新君威。车门密封系统的发展趋势随着对车身外观和密封性能要求越来越高，以及密封条制造工艺和模具水平的提高，车身密封系统呈现出一些新的设计趋势。1.对车门分缝线做密封处理，既可以减少风噪又能达到更好的外观效果。2.密封条集成化程度越来越高，现在有很多设计把三角窗、三角窗导轨和玻璃导槽密封条做成一体，有些甚至把窗台外侧密封条也集成进来形成一个零件，这样可以减少多个单件匹配产生的尺寸偏差，提高了装配效率，同时得到更好的外观效果。3.节能和环保要求在密封条设计中将被更加注重，传统的密封条使用的橡胶材料硫化后不利于废料的回收处理，一种新的材料TPE/TPV 正在密封条行业被应用推广，容易实现回收再利用，而且其密度比橡胶更小，能够使密封条的重量减轻。结束语上面介绍的几种车门结构是目前应用比较广泛的结构，每种结构各有特点，对于一款新的车型，我们在做概念选型时，应该根据平台的定位，综合考虑性能、成本和工艺成熟度来选取合适的车门结构轿车车门结构及相应密封条结构介绍图1 全尺寸车门内外板结构 图2 全尺寸车门门窗框顶部截面 图3 滚压窗框门结构 图4 滚压窗框顶部截面图5 半开放式车门结构 图6 半开放式车门窗框顶部截面之一