从汽车车门看LED显示屏防水浅析
室外LED显示屏，与汽车的使用环境类似。因此，系统研究汽车的防水功能实现过程，从中借鉴防水技术，能使室外LED显示屏的防水可靠性大大提升。本文从汽车车门结构的设计特点、密封材料的特点以及密封材料的接触受压特征三方面进行分析提炼，从而得到可以借鉴的防水技术。
1、汽车车门结构的设计特点
汽车车门的结构设计如图1所示。从图中可以看到，其设计特点是除了有密封条之外，还设计有导雨槽和排水孔。如此设计可实现防水以及排水功能。
图1 车门的结构设计1.门外护板，2.窗台外密封条，3.导雨槽，4.门框密封条，5.车门玻璃，6.车门内开启把手，7.防水帘，8.门内护板，9.回水孔，10。胶条，11.排水孔1.1 防水设计特点
防水的主要部位是车窗和车门。
对于车窗，其防雨设计采用两道密封结构（如图1中（2））。第1道密封条可将雨水挡在车门玻璃的外侧，小部分渗入的雨水被第2道密封条挡住，并从两道密封条间的间隙流出。
对于车门，其防水也是两道防水结构，一是车门外延要比门框大，关闭时可实现挡雨（如图2所示）。而门框的设计一般是实行曲线设计（如图3所示），在防雨中曲线设计可起到导流作用。二是车门与门框之间有橡胶密封圈（如图2和图3），关门时密封圈可形成第二道防水。车门的防水结构设计可将大部分雨水挡在车身外侧，而有雨水从车门顶部和车门外延流进车门时，由于重力作用大部分也会顺着导流槽向车身外侧流动，而小部分渗入的雨水被第2道密封条挡住。
图2 图3 车门的密封、排水设计1.2 排水设计特点
来自车顶的雨水, 部分被导雨槽疏导到车门的前、后部位流到地上；部分漫过导雨槽被导雨槽堵在门外, 连同打在门玻璃的雨水顺车门玻璃下流；即使有部分水从车门和导雨槽中间流下去, 也会被车门和与之紧压着的门框密封条堵在车外流到地上。顺车门玻璃下流的水绝大部分被窗台外密封条堵住, 顺车门外护板流到地上；小部分水流进车门腔内通过车门下面的排水孔排到地面上； 因门内板上有很多孔, 为了确保流进门腔的水不进入车内,在门内板上又粘贴了一层防水帘, 进人门内护板的水被防水帘挡在门与防水帘之间, 然后通过门内板上的回水孔回流到门腔内, 再从车门下面的排水孔流到地上（如图4所示）。
图4 车门的排水示意图LED显示屏的防水结构，采取疏堵结合的方式，防水更加可靠。
艾比森的室外LED显示屏，充分借鉴了上述防水结构原理。
2、车门密封材料的特点
2.1 密封材料的结构特点
在各种车用密封材料的形状结构中，中空的泡管结构是最佳选择（如图5），因为这种结构在压力作用下能产生较大的变形及吸收冲击能量，抗变形力小，当压力撤出时能及时释放能量恢复原形。泡管结构的好坏主要取决于空腔的数量、泡管形状、泡管壁厚、泡管高度、泡管位置等因素。
图5 中空密封条图例2.2 密封材料的材质特点
车用的密封材料主要有这几种（如图6所示）：单一胶种密封材料，二复合胶种密封材料(如密实橡胶与密实或海绵橡胶的复合)、三复合材料(如密实橡胶、海绵橡胶和钢或尼龙骨架的复合)、四复合材料(如密实橡胶、海绵橡胶和钢或尼龙骨架、植绒四种材料的复合)。目前车门密封材料以复合型密封胶为主，其中又以含EPDM橡胶的复合材料为主。
图6 密封条类别其中(a)(b)单元橡胶密封条；(C)二元橡胶密封条；(d)三元橡胶密封条表1 各种车用密封材料的物理性能
表1为常见车用密封材料的物理性能。对比表中EPDM和丁苯橡胶，可以看到，选择密封材料时，需着重关注材料的扯断伸长率（值越大可表面越不容易被扯断）、压缩永久变形率、抗紫外、耐温变等性能。
室外LED显示屏，密封材料的选择也是非常重要的。其中密封材料的使用寿命、耐高低温性能、热空气老化性能等重要性能指标的选择，尤为关键。密封材料的选择，通常是几年后室外LED显示屏是否能正常防水的关键因素。
艾比森室外LED显示屏密封材料选择上，考虑的不光是当前的防水可靠性，更是几年后的防水可靠性。
3、密封胶之间的接触受力
要实现完好的防水，除对结构和密封橡胶性能有要求之外，还需考虑到密封条的压覆面积以及密封条的受力是否满足密封的要求。
在汽车的防水设计中，设计人员根据密封要求，以及密封条的材质考虑了车门在关闭状态下密封条的接触受力和被压缩量。从而使车门方便开和关，同时又达到了密封胶与门框或密封胶之间所需的接触面积和受力，使车辆达到致密防水的性能要求。
LED显示屏的密封受力设计，需重点考虑封闭状态下，密封条的接触面积和被压缩力。从而得出实施密封的外部力量，并转化成快速锁的锁力、铰链拉紧力等。
艾比森的室外LED显示屏，密封胶之间的接触受力，经过了大量设计验证后，已经建立起受力分析模型。
4、小结
通过上述对汽车车门防水的分析，LED显示屏可以从中获取的借鉴是：
1）在结构设计上，防和排结合；
2）在结构确定后，根据结构的特点，可考虑具有中空泡管结构、压缩永久变形率小、扯断伸长率大等性能的密封条材料；
3）选定密封条材料后，需根据密封条材料的特性，设计合适的接触面和接触受力，使密封条挤压到致密状。
艾比森的室外LED显示屏，在借鉴了汽车防水技术后，防水可靠性得到了更好的提升。
参考文献
1. 毛昭祺、Marshall Miles、罗长春等.《汽车专用密封条设计知识简介》.车身附件， (总第31期),11-20。
2. 尹 忠 , 唐荣平, 裘芝敏, 欧林立 , 周 丽.《汽车车门关闭力的计算》.公路与汽运.2007,(总第120期),5-7。
3. 赵 勇 马铁利 胡延平 侯晓霞.《分体式车身防雨密封结构的设计研究》. 汽车技术.2007,(9),28-31。
4. 张金龙.《富康轿车车门水密封故障模式及故障改进》.汽车技术，2000,(5),21-23。
5. 王刚、王宏.《汽车车门密封条技术设计规范探讨》.国外汽车.1990,(4),26-28。
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