CN111660952A - 一种a柱上端的密封结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种A柱上端的密封结构，包括A柱加强板与侧围外板，所述侧围外板下方设置有A柱内板，所述A柱加强板与侧围外板之间设置有复合式密封件，所述A柱加强板、侧围外板和A柱内板之间形成结构空腔，所述复合式密封件为可膨胀件，所述复合式密封件上设置有塑性密封层，所述塑性密封层填充结构空腔。利用可膨胀的复合式密封件对A柱上端的敞开式结构进行密封，复合式结构外缘设置的塑性密封层在复合式密封件体积回缩后依然能够维持结构空腔内的密封状态，具备稳定的密封效果。

Description

一种A柱上端的密封结构

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造技术领域，尤其是涉及一种A柱上端的密封结构。

背景技术

目前，随着汽车行业的不断进步，对汽车外覆盖件的外观质量、材料 利用率等要求越来越高，这就要求设计人员不断地提高设计和制造工艺水平。在汽车白车身钣金件领域，侧围外板是白车身零件制造中的核心，它具有形状复杂、结构尺寸大、难成型，外表面质量要求高的特点。侧围外板也是影响车身外观、刚度、密封性、焊接、轻量化的重要零件，同时也是冲压最难实现的复杂零件。传统车型的侧围外板结构下部为封闭式，直接与门槛加强板焊接, 因侧围外板是外表面，因此不能采取点焊，烧焊等连接，封堵板与侧围外板在A柱区域拼接，极易导致外造型面变形甚至开裂；涂装此处工艺实施也较困难，因此可能出现因漆膜厚度不足导致的生锈问题。所以目前市面上多采用敞开式侧围外板，即A柱上端为敞开式结构，这种结构有效消除了传统侧围外板冲压成型困难、表面涂装困难的问题，但随之而来的问题是，侧围外板也是影响整车NVH重要的部件之一。当采用敞开式侧围外板完成A柱上端的成型后，侧围外板与A柱加强板之间存在空腔结构，外界及内部噪声从车身前端进入侧围内部，因侧围空腔结构的存在，外界噪声及空气通过侧围内部流通，噪声从车外界传至车内部，使得整车NVH受到较大影响，因而汽车A柱处相应空腔结构上的孔结构需要进行密封隔音处理。

目前，所述A柱上端的空腔结构密封处理一般是采用发泡材料填充，例如一种在中国专利文献上公开的“一种用于轿车A柱内腔的隔音密封件”，其公告号“CN206202438U”，包括骨架，其上设有贯穿的过液孔，骨架的外侧壁上固接有连接块，连接块端部的侧壁上设有卡爪；骨架的外侧壁和过液孔的内侧壁上分别固接有发泡层；卡接发泡层，其首尾相接的缠绕在连接块的外侧。该密封结构通过在A柱内腔设置可受热膨胀的发泡材料实现隔音，但是发泡材料依靠汽车运行产生的热量或外界环境的热量进行膨胀，当在外界温度较低时，汽车温度无法对其造成有效加热，会导致膨胀程度不够甚至膨胀失效，对噪声及温度的隔离稳定性无法得到保障，因此需要一种稳定性较高的密封材料对A柱上端进行有效密封。

发明内容

针对现有技术中敞开式A柱的等问题，本发明提供了一种A柱上端的密封结构，利用可膨胀的复合式密封件对A柱上端的敞开式结构进行密封，复合式结构外缘设置的塑性密封层在复合式密封件体积回缩后依然能够维持结构空腔内的密封状态，具备稳定的密封效果。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种A柱上端的密封结构，包括A柱加强板与侧围外板，所述侧围外板下方设置有A柱内板，所述A柱加强板与侧围外板之间设置有复合式密封件，所述A柱加强板、侧围外板和A柱内板之间形成结构空腔，所述复合式密封件为可膨胀件，所述复合式密封件上设置有塑性密封层，所述塑性密封层填充结构空腔。所述复合式密封件可膨胀变形，挤压塑性密封层填满结构空腔；由于塑性材料特性，当复合式密封件膨胀后发生回缩，塑性密封层依然能留在先前挤压变形的位置，保持对结构空腔的密封效果，有效提高A柱上端的隔音、保温等密封性能。

作为优选，所述复合式密封件包括由内而外设置的膨胀层和塑性密封层，所述塑性密封层延展并填充所在平面内的结构空腔截面，所述膨胀层与塑性密封层之间设置有柔性密封膜。所述塑性密封层通过膨胀层提供的挤压力填满所在平面的剩余空间，使得结构空腔被隔离密封，当膨胀层因为外界条件发生变化体积回缩时，塑性密封层依然维持原本的状态对结构空腔进行密封，而塑性密封层与膨胀层之间显露出的间隙通过柔性密封膜进行隔离，柔性密封膜既不会因膨胀层回缩拉扯塑性密封层，避免塑性密封层的填充状态被破坏，又在塑性密封层与膨胀层之间的间隙处保持隔离效果，有效增强了复合式密封件的密封效果。

作为优选，所述膨胀层为双层结构，包括沿A柱长度方向上设置的低温膨胀层和高温膨胀层，所述低温膨胀层与高温膨胀层外沿均通过柔性密封膜连接塑性密封层。所述低温膨胀层和高温膨胀层分别担任不同环境温度下的塑性密封层塑形功能；当温度较低时低温膨胀层受冷膨胀并挤压塑性密封层填充结构空腔，当温度较高时高温膨胀层受热膨胀并挤压塑型密封层填充结构空腔，确保复合式密封件在不同环境下均具备密封性能。

作为优选，所述塑性密封层为金属薄膜件。所述金属薄膜制件具备两种特征，其一是延展性较强，在膨胀层的挤压作用下能够快速塑型并填满所在截面；其二是塑性较强且无回缩现象，在膨胀层所提供的挤压力小时候仍然能维持原本的结构状态，使得A柱上端的密封效果得到保持。

作为优选，所述低温膨胀层为充水层，所述高温膨胀层为充气层。所述充水层在外界空气温度较低时结冰，体积膨胀，使得低温膨胀层可对塑性密封层进行挤压，保证塑性密封层的良好密封能力；相应的，所述高温膨胀层遇热后，内部气体体积增加，同样实现对塑性密封层进行挤压，保证塑性密封层的良好密封能力。

作为优选，所述高温膨胀层与低温膨胀层之间还设置有过渡层，所述过渡层为发泡材料制件。所述过渡层在外界温度既没有降低至低温膨胀层的膨胀温度，又没有升高至高温膨胀层的膨胀温度时，提供最大限度的密封能力；同时，过渡层可避免高温膨胀层与低温膨胀层之间的温度对流，降低两种膨胀层的相互影响能力，保证单一膨胀层工作时的工作效果。

作为优选，所述A柱加强板顶部还设置有夹心式固定座，所述夹心式固定座包括外沿贴合侧围外板设置的第一夹板和第二夹板，所述复合式密封件设置于第一夹板与第二夹板之间。所述夹心式固定座用于对自身强度有限的复合式密封件进行限位和固定，依靠第一夹板和第二夹板的板体对复合式密封结构进行支撑，避免在车辆工作过程中因振动或碰撞的因素造成复合式密封结构的松动甚至脱落，提高了复合式密封件的密封稳定性。

作为优选，所述第一夹板上设置有扣合孔，所述第二夹板上设置有扣合条，所述复合式密封件上设置有过孔，所述扣合条贯穿过孔并与扣合槽扣合连接。所述复合式密封件上的过孔用于扣合条的通过，使得第一夹板与第二夹板扣合形成整体，减少车辆运行过程中第一夹板与第二夹板分别独立振动，进而产生不必要的间隙，进一步提高密封结构的稳定性。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）利用可膨胀的复合式密封件对A柱上端的敞开式结构进行密封，复合式结构外缘设置的塑性密封层在复合式密封件体积回缩后依然能够维持结构空腔内的密封状态，具备稳定的密封效果；（2）塑性密封层与膨胀层之间通过柔性密封膜进行隔离，既不会因膨胀层回缩拉扯塑性密封层导致填充状态被破坏，又在塑性密封层与膨胀层之间的间隙处保持隔离效果，有效增强了复合式密封件的密封效果；（3）低温膨胀层和高温膨胀层分别担任不同环境温度下的塑性密封层塑形功能，确保复合式密封件在不同环境下均具备密封性能；（4）夹心式固定座用于对自身强度有限的复合式密封件进行限位和固定，依靠第一夹板和第二夹板的板体对复合式密封结构进行支撑，避免在车辆工作过程中因振动或碰撞的因素造成复合式密封结构的松动甚至脱落，提高了复合式密封件的密封稳定性；（5）第一夹板与第二夹板扣合形成整体，减少车辆运行过程中第一夹板与第二夹板分别独立振动，进而产生不必要的间隙，进一步提高密封结构的稳定性；（6）过渡层在低温膨胀层与高温膨胀层均无法正常膨胀时提供一定的密封能力；（7）过渡层可避免高温膨胀层与低温膨胀层之间的温度对流，降低两种膨胀层的相互影响能力，保证单一膨胀层工作时的工作效果。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处的放大图。

图3为图2中膨胀层的结构示意图。

图4为图2中复合式密封件的剖视图。

图中：1、A柱加强板，11、结构空腔，2、侧围外板，3、A柱内板， 4、复合式密封件，5、塑性密封层，6、膨胀层，61、低温膨胀层，62、高温膨胀层，63、过渡层，7、柔性密封膜， 8、夹心式固定座，81、第一夹板，811、扣合孔，82、第二夹板，821、扣合条。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、2所示，一种A柱上端的密封结构，包括A柱加强板1与侧围外板2，侧围外板2下方设置有A柱内板3，A柱加强板1与侧围外板2之间设置有复合式密封件4，A柱加强板1、侧围外板2和A柱内板3之间形成结构空腔11，复合式密封件4为可膨胀件，复合式密封件4上设置有塑性密封层5，塑性密封层5填充结构空腔11。复合式密封件4可膨胀变形，挤压塑性密封层5填满结构空腔11；由于塑性材料特性，当复合式密封件4膨胀后发生回缩，塑性密封层5依然能留在先前挤压变形的位置，保持对结构空腔11的密封效果，有效提高A柱上端的隔音、保温等密封性能。

如图4所示，复合式密封件4包括由内而外设置的膨胀层6和塑性密封层5，塑性密封层5延展并填充所在平面内的结构空腔11截面，膨胀层6与塑性密封层5之间设置有柔性密封膜7。本实施例中柔性密封膜7采用尼龙薄膜制成，柔性密封膜7长度大于膨胀层6与塑性密封层5之间的距离长度，且尼龙薄膜隔热保温性能较好。塑性密封层5通过膨胀层6提供的挤压力填满所在平面的剩余空间，使得结构空腔11被隔离密封，当膨胀层6因为外界条件发生变化体积回缩时，塑性密封层5依然维持原本的状态对结构空腔11进行密封，而塑性密封层5与膨胀层6之间显露出的间隙通过柔性密封膜7进行隔离，柔性密封膜7既不会因膨胀层6回缩拉扯塑性密封层5，避免塑性密封层5的填充状态被破坏，又在塑性密封层5与膨胀层6之间的间隙处保持隔离效果，有效增强了复合式密封件4的密封效果。

如图3所示，膨胀层6为三层结构，包括沿A柱长度方向上设置的低温膨胀层61和高温膨胀层62，高温膨胀层62与低温膨胀层61之间还设置有过渡层63。低温膨胀层61与高温膨胀层62外沿均通过柔性密封膜7连接塑性密封层5。低温膨胀层61和高温膨胀层62分别担任不同环境温度下的塑性密封层5塑形功能；当温度较低时低温膨胀层61受冷膨胀并挤压塑性密封层5填充结构空腔11，当温度较高时高温膨胀层62受热膨胀并挤压塑型密封层填充结构空腔11，确保复合式密封件4在不同环境下均具备密封性能。低温膨胀层61为充水层，高温膨胀层62为充气层。充水层在外界空气温度较低时结冰，体积膨胀，使得低温膨胀层61可对塑性密封层5进行挤压，保证塑性密封层5的良好密封能力；相应的，高温膨胀层62遇热后，内部气体体积增加，同样实现对塑性密封层5进行挤压，保证塑性密封层5的良好密封能力。本实施例中，充气层内采用二氧化碳作为充填气体，二氧化碳体膨胀系数为0.003741，高于空气的0.003676，具备较好的遇热膨胀性能。本实施例中，充水层内加入凝胶剂和防冻剂，其中凝胶剂含量为5%，防冻剂含量为10%，依次保证充水层结冰后不会出现质地坚硬的冰块而影响膨胀层6对塑性密封层5的塑型，这种充水层在结冰后体积增大，质地柔软，易于成型，能够根据所在平面的结构空腔11截面特点对塑性密封层5进行挤压塑性。过渡层63为发泡材料制件。本实施例中，发泡材料采用PU（聚氨酯）泡沫材料，这种材料具有质量轻、隔热、回弹性好、舒适性好、低温性能好、耐用、安全、吸振性好等特点。过渡层63在外界温度既没有降低至低温膨胀层61的膨胀温度，又没有升高至高温膨胀层62的膨胀温度时，提供最大限度的密封能力；同时，过渡层63可避免高温膨胀层62与低温膨胀层61之间的温度对流，降低两种膨胀层6的相互影响能力，保证单一膨胀层6工作时的工作效果。

塑性密封层5为金属薄膜件。本实施例中，采用铝制薄膜作为塑性密封层5，特别的，将铝制薄膜为褶皱式结构，当膨胀层6挤压塑性密封层5填充结构空腔11时，褶皱式结构的塑型密封层能够依照膨胀层6的膨胀体积充分延展，确保不会因膨胀体积过大导致破裂；金属薄膜制件，特别是铝制薄膜具备两种特征，其一是延展性较强，在膨胀层6的挤压作用下能够快速塑型并填满所在截面；其二是塑性较强且无回缩现象，在膨胀层6所提供的挤压力小时候仍然能维持原本的结构状态，使得A柱上端的密封效果得到保持。

A柱加强板1顶部还设置有夹心式固定座8，夹心式固定座8包括外沿贴合侧围外板2设置的第一夹板81和第二夹板82，复合式密封件4设置于第一夹板81与第二夹板82之间。夹心式固定座8用于对自身强度有限的复合式密封件4进行限位和固定，依靠第一夹板81和第二夹板82的板体对复合式密封结构进行支撑，避免在车辆工作过程中因振动或碰撞的因素造成复合式密封结构的松动甚至脱落，提高了复合式密封件4的密封稳定性。第一夹板81上设置有扣合孔811，第二夹板82上设置有扣合条821，复合式密封件4上设置有过孔，扣合条贯穿过孔并与扣合槽扣合连接。复合式密封件4上的过孔用于扣合条的通过，使得第一夹板81与第二夹板82扣合形成整体，减少车辆运行过程中第一夹板81与第二夹板82分别独立振动，进而产生不必要的间隙，进一步提高密封结构的稳定性。

本发明所公开的A柱上端密封结构包括设置于敞开式侧围外板2内部的复合式密封件4，当车辆在一般温度范围内（-5℃~30℃）运行时，低温膨胀层61与高温膨胀层62均无较为明显的体积变化，此时依靠过渡层63的发泡材料抵靠塑性密封层5保证A柱上端的密封状态，PU泡沫材料制成的过渡层63能够保持适当的密封效果。若复合式密封件4周围的环境温度降低至-5℃以下，此时车辆温度对其影响力已减弱，低温膨胀层61开始结冰且膨胀，所述低温膨胀层61向外挤压塑性密封层5，使得塑性密封层5填满所在平面的结构空腔11截面空间，密封效果得到加强，而当低温膨胀层61受热回缩后，塑性密封层5依然维持紧贴结构空腔11内壁的状态，并配合塑性密封层5内侧的柔性密封膜7对结构空腔11进行隔音与保温；若复合式密封件4周围的环境温度升高至至30℃以下，此时车辆温度较高，高温膨胀层62内的气体开始受热膨胀，所述低温膨胀层61向外挤压塑性密封层5，使得塑性密封层5填满所在平面的结构空腔11截面空间，密封效果得到加强，而当高温膨胀层62遇冷回缩后，塑性密封层5依然维持紧贴结构空腔11内壁的状态，并配合塑性密封层5内侧的柔性密封膜7对结构空腔11进行隔音与保温。综上所述，低温膨胀层61、过渡层63和高温膨胀层62共同配合实现塑性密封层5对结构空腔11的填充程度，依次保证各种环境下的稳定密封性能。

实施例2

与实施例1不同的是，本实施例中膨胀层采用微型气囊，所述微型气囊为密封式结构，且内部设置有氮化钠，当复合式密封件连同夹心式固定座安装至侧围外板与A柱加强板之间后，用力挤压膨胀层，微型气囊中的氮化钠受力分解为氮气和钠单质，微型气囊膨胀并挤压塑性密封层使其贴合结构空腔的内壁，依次实现长效隔音密封效果。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种A柱上端的密封结构，其特征在于，包括A柱加强板（1）与侧围外板（2），所述侧围外板（2）下方设置有A柱内板（3），所述A柱加强板（1）与侧围外板（2）之间设置有复合式密封件（4），所述A柱加强板（1）、侧围外板（2）和A柱内板（3）之间形成结构空腔（11），所述复合式密封件（4）为可膨胀件，所述复合式密封件（4）上设置有塑性密封层（5），所述塑性密封层（5）填充结构空腔（11）。

2.根据权利要求1所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述复合式密封件（4）包括由内而外设置的膨胀层（6）和塑性密封层（5），所述塑性密封层（5）延展并填充所在平面内的结构空腔（11）截面，所述膨胀层（6）与塑性密封层（5）之间设置有柔性密封膜（7）。

3.根据权利要求2所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述膨胀层（6）为双层结构，包括沿A柱长度方向上设置的低温膨胀层（61）和高温膨胀层（62），所述低温膨胀层（61）与高温膨胀层（62）外沿均通过柔性密封膜（7）连接塑性密封层（5）。

4.根据权利要求2所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述塑性密封层（5）为金属薄膜件。

5.根据权利要求3所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述低温膨胀层（61）为充水层，所述高温膨胀层（62）为充气层。

6.根据权利要求3所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述高温膨胀层（62）与低温膨胀层（61）之间还设置有过渡层（63），所述过渡层（63）为发泡材料制件。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述A柱加强板（1）顶部还设置有夹心式固定座（8），所述夹心式固定座（8）包括外沿贴合侧围外板（2）设置的第一夹板（81）和第二夹板（82），所述复合式密封件（4）设置于第一夹板（81）与第二夹板（82）之间。

8.根据权利要求7所述的一种A柱上端的密封结构，其特征是，所述第一夹板（81）上设置有扣合孔（811），所述第二夹板（82）上设置有扣合条（821），所述复合式密封件（4）上设置有过孔，所述扣合条（821）贯穿过孔并与扣合槽扣合连接。

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