CN106740586A

CN106740586A - 一种汽车电气箱体用防水透气结构

Info

Publication number: CN106740586A
Application number: CN201710077545.6A
Authority: CN
Inventors: 魏凯; 魏佳伟; 何丽丽; 朱孟林; 顾婧; 孙玉发
Original assignee: Suzhou University
Current assignee: Suzhou University
Priority date: 2017-02-14
Filing date: 2017-02-14
Publication date: 2017-05-31

Abstract

本发明公开了一种汽车电气箱体用防水透气结构，包括基座，防水透气膜以及顶盖；基座内部设有连通电气箱体内外空间的透气腔，防水透气膜设于基座顶部并位于透气腔上端出口上，在基座外侧壁上设有沿着圆周方向设置的环形凸起，在基座外侧壁上、位于环形凸起上方设有若干个沿着圆周方向设置的凸壁，在凸壁下端设有凸块，在基座上、位于环形凸起下方设有若干个沿轴向设置的豁口并在基座上对应形成若干个脚部，在脚部设有向外凸起的爪部，顶盖的边缘内侧与凸壁贴合，且在顶盖内侧与防水透气膜和基座之间形成透气空间；其优点在于，不仅具有良好的防水性和透气性，而且为汽车的电气设备内压调整部件使用时，可以实现对汽车的电气设备内压均衡调整。

Description

一种汽车电气箱体用防水透气结构

技术领域

本发明涉及一种汽车电子零部件用防水透气零件，尤其是涉及一种汽车电气箱体用防水透气结构。

背景技术

随着汽车的普及，人们对于汽车的质量性能要求越来越高，汽车在雨水和高低温天气行驶时，汽车的许多重要零部件经受着雨水、汽车油污、灰尘和其它污物的污染。如车灯、连接器、气压传感器、电子部件和引擎罩下部等始终暴露在各种气候、路况以及可能影响车辆行驶性能的环境中。以前这些重要零部件的防护很简单，如用普通织物布或塑料薄膜加以遮挡，简单防护造成溅水、湿度、汽车油污、路面碎物、灰尘等情况影响了车辆零部件，降低了车辆零部件的性能，从而影响车辆质量性能和安全性能，温度快速下降会导致一些零部件总成的内部压力下降，形成负压，从而吸入污染物，增加结雾并可能造成零件的故障，连接器、气压传感器、电子部件等经雨水渗入后氧化生锈，逐渐失去功能，故障频出，增加了汽车的不安全性和维护成本。

因此汽车的许多重要零部件，如车灯、连接器、气压传感器、ECU 电子控制单元和引擎罩下部等，急需要具有防水（包括其他各种液体）、透气性能优异以及内压调整作用的防水透气薄膜保护，这样才能确保其性能可靠，使用寿命长、稳定性高，降低维护费用。

发明内容

本发明目的是：提供一种不仅具有良好的防水性和透气性，而且为汽车的电气设备内压调整部件使用时，可以实现对汽车的电气设备内压调整的汽车电气箱体用防水透气结构。

本发明的技术方案是：一种汽车电气箱体用防水透气结构，安装于电气箱体的通气口上，该防水透气结构包括基座，防水透气膜以及顶盖；所述基座内部设有连通电气箱体内外空间的透气腔，所述防水透气膜设于所述基座顶部并位于透气腔上端出口上，在所述基座外侧壁上设有沿着圆周方向设置的环形凸起，在所述基座外侧壁上、位于所述环形凸起上方设有若干个沿着圆周方向设置的凸壁，在所述凸壁下端设有凸块，在所述基座上、位于所述环形凸起下方设有若干个沿轴向设置的豁口并在所述基座上对应形成若干个脚部，在所述脚部设有向外凸起的爪部，所述顶盖的边缘内侧与所述凸壁贴合，且在所述顶盖内侧与所述防水透气膜和基座之间形成透气空间。

作为优选的技术方案，在所述环形凸起和所述电气箱体之间设有环形密封材料。

作为优选的技术方案，所述基座为中空圆筒状，且与所述环形凸起、所述凸壁、所述凸块、所述脚部、所述爪部采用合成树脂制成并一体成型。

作为优选的技术方案，所述凸壁沿圆周等间隔分布于所述基座上。

作为优选的技术方案，所述防水透气膜包括疏水性纳米纤维层，其疏水性纳米纤维层的厚度为5μm~50μm，该厚度的疏水性纳米纤维层其强度与透气性均可以得到确保，并且使得对防水透气膜的处理变得相对容易。

作为优选的技术方案，所述防水透气膜还包括自上而下依次设置的疏水性纳米纤维层、粘合材料层以及补强材料层，补强材料层可以使得防水透气膜的强度增大，提高其耐久性并且使得处理变得容易，其疏水性纳米纤维层的厚度为1μm~30μm，其总厚度为50μm~150μm，当防水透气膜具有这样的厚度时，其强度与透气性均可得到确保，同时提高其耐久性并且使得处理变得容易。

作为优选的技术方案，所述疏水性纳米纤维层中纳米纤维的平均直径为50nm~500nm，由具有这样纤维直径的疏水性纳米纤维构成的疏水性纳米纤维层具有良好的耐水性与透气性。孔隙率为65%~85%，孔隙的平均大小为0.1μm~3μm，透气度为0.2~1.0cm³/cm²/sec，使疏水性纳米纤维层不仅具有优异的防水性还具有优异的透气性。

作为优选的技术方案，所述疏水性纳米纤维层为疏水性聚氨酯膜或疏水性聚偏氟乙烯膜。

本发明的优点是：

1．本发明不仅具有良好的防水性和透气性，而且为汽车的电气设备内压调整部件使用时，可以实现对汽车的电气设备内压均衡调整。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为实施例1的防水透气结构的横向截面示意图；

图2为实施例1的防水透气结构的纵向截面示意图；

图3为实施例1的汽车电气设备的结构示意图；

图4为图3中A的纵向截面放大示意图；

图5为图1中所示的防水透气膜的放大俯视图；

图6为图1中所示的防水透气膜的放大侧视图；

图7为实施例2的防水透气膜的放大侧视图。

其中：1电气箱体，2基座，3防水透气膜，31疏水性纳米纤维层，32粘合材料层，33补强材料层，4顶盖，5透气腔，6环形凸起，7凸壁，8凸块，9豁口，10脚部，11爪部，12透气空间，13环形密封材料。

具体实施方式

实施例1：

实施例1的防水透气结构如图1-4所示，一种汽车电气箱体用防水透气结构，安装于电气箱体1的通气口上，该防水透气结构包括基座2，防水透气膜3以及顶盖4；在基座2内部设有连通电气箱体1内外空间的透气腔5，防水透气膜3设于基座2顶部并位于透气腔5上端出口上，在基座2外侧壁上设有沿着圆周方向设置的环形凸起6，在基座2外侧壁上、位于环形凸起6上方设有若干个沿着圆周方向等间隔设置的凸壁7，在凸壁7下端设有凸块8，在基座2上、位于环形凸起6下方设有若干个沿轴向设置的豁口9并在基座2上对应形成若干个脚部10，在脚部10设有向外凸起的爪部11，顶盖4的边缘内侧与凸壁7贴合，且在顶盖4内侧与防水透气膜3和基座2之间形成透气空间12，同时在环形凸起6和电气箱体1之间设有环形密封材料13。

实施例1的防水透气膜3如图5和图6所示，呈圆盘状，仅由疏水性纳米纤维构成的疏水性纳米纤维层31制得，防水透气膜3的直径在20mm左右，厚度（疏水性纳米纤维层31的厚度）t1在全面考虑强度与透气性的情况下，以5μm~50μm为宜。此外，在图5和图6中，防水透气膜3的厚度t1与直径的大小关系并不准确，仅为示意。

当防水透气膜3的厚度t1在上述范围里时，可以同时确保防水透气膜3的强度与透气性并且使得对防水透气膜3的处理容易，方便大规模生产。比如说在将防水透气膜3贴到基座2的透气腔5上端出口上时，操作的难易度会对生产效率产生较大影响。

构成疏水性纳米纤维层31的疏水性纳米纤维的原料为聚氨酯（PU）或聚偏氟乙烯（PVDF）。构成疏水性纳米纤维层31的疏水性纳米纤维的平均纤维直径为50nm~500nm。疏水性纳米纤维层31的孔隙率在65%~85%之间，孔隙的平均大小为0.1μm~3.0μm。此外，对于孔隙的平均大小的求解通过孔隙的直径的平均值推导而来。

具有这种构造的防水透气膜3，透气度通过弗拉基法测试在0.2cm3~1.0cm³/cm²/sec之间。此外，该防水透气膜3的耐水压，通过实验测试，可以确定最少有10000mmH₂O。

下面就实施例1下的防水透气膜的制造工序进行说明：

首先将带状的纸筒灯基材安装在传动罗拉上（图中未显示），使之以设定的速度进纸（基材搬运工序S1）。然后通过静电纺丝法在基材表面形成疏水性纳米纤维层31（疏水性纳米纤维层形成工序S2）。

疏水性纳米纤维层31的形成工序S2具体为：首先向静电纺丝装置（图中未显示）的针头单元组件装填构成疏水性纳米纤维的高分子溶液，高分子溶液从针头单元的各个针头中喷出，在基材的表面（一面）形成疏水性纳米纤维层。构成疏水性纳米纤维31的原料高分子为聚氨酯（PU）或聚偏氟乙烯（PVDF）。

通过上述工序，疏水性纳米纤维层31积层在基材表面，可以制造出长带状的积层体。然后对积层体进行切割加工（切割工序S3）使之形成具有指定直径的圆盘。

依次进行上述工序，可以实现图5和6所示的防水透气膜3的大规模生产。此外，该阶段疏水性纳米纤维层31还与纸等基材贴合在一起，为了将防水透气膜3贴到基座2的透气腔5上端出口上，需要将基材剥离。此外，基材的透气度远大于疏水性纳米纤维层31，并且如果基材与疏水性纳米纤维层31的厚度合计并不厚（比如150μm以下），那么不剥离基材的积层体亦可以直接作为防水透气膜进行使用。

下面就基座2以及顶盖4进行说明（参照图1-4）。

基座2由合成树脂构成，为中空的圆筒状。内部设有连通电气箱体1内外空间的透气腔5。为使该透气腔5闭合需要安装防水透气膜3。防水透气膜3的外径基本上与基座2相同。作为安装防水透气膜3到基座2上方法，可以使用粘合剂进行粘合，加热熔融使之粘合以及超声波粘合等方法。

在基座2的外侧面，沿着高度方向（Z轴方向）的中间位置，存在一圈沿着圆周方向的凸出的环形凸起6。此外，在环形凸起6与基座2的上端之间沿着圆周方向存在有数个（比如3处）凸壁7，凸壁7沿圆周等间隔分布。

此外，在基座2的环形凸起6的下端部分，沿着基座2的垂直方向，存在有数条豁口（比如3条），这样基座2在环形凸起6到其下端部分则具有三只脚部10。此外，每个脚部10的前端部分还具有向外凸出的爪部11。对于这种构造的脚部10，当对爪部11施以中心轴方向的压力时，会产生抵抗力。

顶盖4覆盖在安装有防水透气膜3的基座2的上端部分。当处于覆盖状态时，顶盖4内侧与基座2的凸壁7贴合。

此外，当顶盖4安装于基座2上时，与凸壁7上的凸块8相接触。同时顶盖4的上端内壁则与防水透气膜3和基座2之间形成透气空间12。

顶盖4与基座2之间，以可拆卸的方式装配也可以，直接固定亦可。

上述的透气空间12具有使空气在顶盖4与防水透气膜3、基座2之间流动的作用（作为空气流动的路径）。因为透气空间12的存在，空气从基座2的下端进入基座2的内部，然后依次通过防水透气膜3与透气空间12，形成一个通气回路。当然相反顺序亦可以形成通气回路。如上所述，顶盖4具有保护防水透气膜3的作用，并确保透气路径的通畅并且保护防水透气膜使其免于污损。

此外基座2的外侧壁上的凸壁7，以及该凸壁7上凸块8具有与顶盖4紧密结合从而形成透气空间12的作用。为了实现此目标，基座2具有如图1-4所示的凸壁7以及凸块8的构造，但并不仅限于图1-4所示的构造。

参照图3-4所示，在这里汽车的电气设备以汽车的前灯单元作为示例。

汽车电气设备为前灯单元（接下来以前灯单元表示），如图3-4所示，前灯单元的电气箱体1中设有灯的插座，可在插座上自由插拔的灯，将灯发出的光进行反射的反射板，以及可以调整前灯单元电气箱体1内部一侧的压力（内压）的内压调整部件透气防水结构。

该防水透气结构安装在电气箱体1上的作为透气用的通气口上。具体为将防水透气结构插入通气口，防水透气膜3则变为电气箱体1的外侧。在基座2的环形凸起6与电气箱体1之间存在弹性材料制成的环形密封材料13。此外，前灯单元除去防水透气结构的通气口以外具有一定的防水性与气密性。

安装基座2到电气箱体1的通气口时，基座2的脚部10上环套着环形密封材料13，然后将脚部10插入通气口。先将脚部10向中心轴方向施加压力使之收缩，当爪部11通过通气口后，爪部11会如图4所示向外侧扩展。

如此，当将基座2安装于电气箱体1时，因为有环形密封材料13以及环形凸起6具有向电气箱体1外部挤压的力量的存在，如图4所示，电气箱体1处于密封状态，基座2难以从电气箱体1上卸下。

防水透气结构如图4所示，当其被安装于电气箱体1上后，可以使得电气箱体1的内部空间与外部空间相连接。即为电气箱体1的内部空间的空气可以依次通过基座2内的透气腔5、防水透气膜3、顶盖4与防水透气膜3和基座2形成的透气空间12后到达外部空间。另一方面，外部空间的空气可以沿着相反的方向进入电气箱体1的内部空间。

因为实施例1下的防水透气结构的防水透气膜3是由疏水性纳米纤维层构成（参照图5和6），所以防水透气结构具有防水，透气与防尘的效果。

该防水透气膜3的透气度使用弗拉基尔法测试时在0.2cm3~1.0cm³/cm²/sec范围之内。此外防水透气膜3的耐水压最少约为10000mmH₂O。

实施例1的防水透气膜3的透气度与过往的防水透气膜相比，透气度要远好于过往的防水透气膜3的透气度。此外实施例1的防水透气膜3的耐水压与过往的防水透气膜相比，耐水压属性要远好于过往的防水透气膜。由此可以得出，实施例1的防水透气膜3与过往的防水透气膜相比，不仅透气性好，防水性能也很优秀。

因此当将实施例1的防水透气结构安装到前灯单元上时，电气箱体1的内部空间以及外部空间之间的防水性与透气性均非常优秀，外压与内压可以实现平衡。如此，防水透气结构因为具有调整汽车电气设备内压的功能，可以防止在灯泡点亮前灯单元的箱体内部温度升高的同时箱体内部的压力（内压）增大。

并且在图4中，作为示例，该防水透气结构安装在电气箱体1的上方。实际安装并不仅限于上方，只要可以对电气箱体1的内压进行调整的位置均可。此外，假如防水透气膜3污损较为严重，需要对防水透气膜3进行更换。更换防水透气膜3可以通过更换整个防水透气结构或者只更换防水透气膜3，在顶盖4可以自由拆卸并装回的情况下。

实施例2：

下面对实施例2进行说明。此外，实施例2的防水透气部件与实施例1下的防水透气结构的唯一区别为防水透气膜的构造。在这里只对实施例2的防水透气部件中使用的防水透气膜进行说明，实施例2下的防水透气部件的结构图示及说明均省略。

图7为实施例2的防水透气膜3的截面图。此外，图7与图6一样，防水透气膜3的厚度t4与该防水透气膜3的直径大小仅为示意。

实施例2的防水透气膜3，疏水性纳米纤维层31通过粘合材料层32与补强材料层33积层。疏水性纳米纤维层31如实施例1中的防水透气膜3一样，疏水性纳米纤维31的原料为疏水性聚氨酯（PU）或者疏水性聚偏氟乙烯（PVDF）。

此外，构成防水透气膜3中的疏水性纳米纤维层31的纳米纤维的平均纤维直径，疏水性纳米纤维层31的孔隙率，孔洞的平均大小均与实施例1下的防水透气膜3的疏水性纳米纤维层31相同。此外，透气度与耐水压亦与实施例1下的防水透气膜3的透气度与耐水压相同。

此外，补强材料层33为防水透气膜3提供强度且不对疏水性纳米纤维层31的透气性产生影响。补强材料层33的材料并不限定，比如使用聚对苯二甲酸乙二酯（PET），聚丙烯（PP）等原料制造的纳米纤维。

此外，粘合材料层32作为粘合疏水性纳米纤维层31与补强材料层33的粘合材料并不影响疏水性纳米纤维层31的透气性。粘合材料层32的材质并不限定，比如可以使用比疏水性纳米纤维层31与补强材料层33的构成材料的熔融温度低的热塑性高分子。

对于实施例2下的疏水性纳米纤维层31、补强材料层33以及粘合材料层32的合计厚度t4在50μm~150μm的范围内。疏水性纳米纤维层31、补强材料层33以及粘合材料层32的厚度分别以t1’，t2，t3来表示。t1’，t2及t3的厚度设定依实际需求灵活设定。此外，实施例2的防水透气膜3因为具有补强材料层33所以强度较高，因此，疏水性纳米纤维层31的厚度t1’较只由疏水性纳米纤维层31构成的防水透气膜的厚度t1（实施例1下的防水透气膜3）要薄。疏水性纳米纤维层31的厚度t1’在1μm~30μm的范围内。

如此，实施例2下的防水透气膜3因为由疏水性纳米纤维层31与补强材料层33积层而来，所以防水透气膜3的强度与透气性可以保证。并且可以使得防水透气膜3的耐久性变好，对防水透气膜3的加工更加容易。

下面就实施例2下的防水透气膜3的制造工序进行说明。首先将带状的补强材料和带状的热塑性粘合材料贴合安装在传动罗拉上（图中未显示），使之以设定的速度进纸（补强材料与粘合材料搬运工序S11）。

然后，补强材料与粘合材料在搬运工序中积层形成补强材料层33与粘合材料层32的积层体（称为第一积层体）。紧接着在第1积层体粘合材料层32的一侧通过静电纺丝法形成由疏水性纳米纤维构成的疏水性纳米纤维层31（疏水性纳米纤维层形成工序S12）。

疏水性纳米纤维层31形成工序S12具体为：首先向静电纺丝装置（图中未显示）的针头单元组件装填构成疏水性纳米纤维的高分子溶液，高分子溶液从针头单元的各个针头中喷出，在第1积层体粘合材料层32的一侧表面形成疏水性纳米纤维层31从而在第1积层体上形成第2积层体。构成疏水性纳米纤维31的原料高分子为聚氨酯（PU）或聚偏氟乙烯（PVDF）。

紧接着，对第2积层体进行热轧处理，从而使得疏水性纳米纤维层31与补强材料层33在粘合材料层32的作用下粘合在一起（粘合工序S13）。

如此，在粘合材料层32的作用下疏水性纳米纤维层31与补强材料层33形成了长带状的积层体（第3积层体）。接下来对制得的第3积层体进行切割加工（切割工序S14）使之形成具有指定直径的圆盘。

依次进行上述工序，可以实现图7所示的防水透气膜3的大规模生产。通过这样的流程制造的防水透气膜3因为具有疏水性纳米纤维层31与补强材料层33的积层构造因而具有强度与透气性均非常优秀的特点。

实施例2下防水透气部件采用具有积层构造的防水透气膜3，如图4所示，当作为汽车电气设备的防守透气部件使用时，与实施例1下的防水透气结构具有相同效果。此外，实施例2下的防水透气部件的防水透气膜3因为由疏水性纳米纤维层31与补强材料层33积层而来，因而防水透气膜3具有很好的强度，从而可以长久使用。

此外，本发明并不限于上述的实施例，只要不脱离本发明的主旨的范围，各种实施例均为可能。比如下面列出的实施例。

上述各实施例中的防水透气膜3、基座2、顶盖4等的形状与构造并不局限于上述说明中的形状与构造。

比如，基座2在上述的各实施例中，为截面为圆形的柱状体。但其截面并非一定要为圆形，比方说亦可以为椭圆形，正方形等。

又如，顶盖4在上述的各实施例中，覆盖了基座2的顶部以及外侧的一部分。但其实并不局限于此，只要能够保护防水透气膜3并确保透气路径的通畅即可。再如防水透气结构在向汽车的电气箱体1上安装时，并不局限于前述构造，可采用各种方法进行安装。

对于上述各种实施例，汽车电气设备均以汽车前灯单元进行例举。但本发明并不局限于汽车前灯单元。本发明可以广泛地运用于一切需要保证防水并透气的状态的汽车电气设备。应用本发明与汽车电气设备上则可以避免在电气设备运行时产生高温进而内压升高产生的故障。

上述实施例2中，防水透气膜3通过上述工序制造。但本发明并不局限于此。比如使用粘合剂将疏水性纳米纤维层31与补强材料层33进行粘合亦可。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种汽车电气箱体用防水透气结构，安装于电气箱体（1）的通气口上，其特征在于，该防水透气结构包括基座（2），防水透气膜（3）以及顶盖（4）；

所述基座（2）内部设有连通电气箱体（1）内外空间的透气腔（5），所述防水透气膜（3）设于所述基座（2）顶部并位于透气腔（5）上端出口上，在所述基座（2）外侧壁上设有沿着圆周方向设置的环形凸起（6），在所述基座（2）外侧壁上、位于所述环形凸起（6）上方设有若干个沿着圆周方向设置的凸壁（7），在所述凸壁（7）下端设有凸块（8），在所述基座（8）上、位于所述环形凸起（6）下方设有若干个沿轴向设置的豁口（9）并在所述基座（2）上对应形成若干个脚部（10），在所述脚部（10）设有向外凸起的爪部（11），所述顶盖（4）的边缘内侧与所述凸壁（7）贴合，且在所述顶盖（4）内侧与所述防水透气膜（3）和基座（2）之间形成透气空间（12）。

2.根据权利要求1所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，在所述环形凸起（6）和所述电气箱体（1）之间设有环形密封材料（13）。

3.根据权利要求1所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述基座（2）为中空圆筒状，且与所述环形凸起（6）、所述凸壁（7）、所述凸块（8）、所述脚部（10）、所述爪部（11）采用合成树脂制成并一体成型。

4.根据权利要求1所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述凸壁（7）沿圆周等间隔分布于所述基座（2）上。

5.根据权利要求1所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述防水透气膜（3）包括疏水性纳米纤维层，其疏水性纳米纤维层的厚度为5μm~50μm。

6.根据权利要求1所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述防水透气膜（3）还包括自上而下依次设置的疏水性纳米纤维层、粘合材料层以及补强材料层，其疏水性纳米纤维层的厚度为1μm~30μm，其总厚度为50μm~150μm。

7.根据权利要求5或6所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述疏水性纳米纤维层中纳米纤维的平均直径为50nm~500nm，孔隙率为65%~85%，孔隙的平均大小为0.1μm~3μm，透气度为0.2~1.0cm³/cm²/sec。

8.根据权利要求5或6所述的汽车电气箱体用防水透气结构，其特征在于，所述疏水性纳米纤维层为疏水性聚氨酯膜或疏水性聚偏氟乙烯膜。