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汽车灯具的密封结构设计分析

来源:未知 作者:admin 日期:2016-07-05 访问次数:

在现代的车灯制造业中,车灯的设计制造工艺都日趋复杂,并且有大量的先进技术运用其中,车灯的质量虽然日趋完善,但是由于密闭性差导致的进水问题仍然是影响车灯质量的主要原因。车灯会遭遇到各种可能的气候,路况等环境,甚至有时包括人为地破坏。灯具温度随着环境的变化产生骤降导致灯具内部压力降低,这时污染物和水分会被吸入,从而引起车灯的故障,严重影响车灯的照明效果,影响车辆的安全行驶,还会影响汽车的外观。目前,由于车灯密闭性不足而导致的很多车型的车灯产品报废的情况不容忽视。 
  1 密封效果差的原因 
  灯具主要由灯具,反光镜,配光镜三部分组成,辅助部件包括装饰圈、调光机制、后盖、线束,各种防水塞构成,通常情况下,灯具进水的原因包括以下四个方面。 
  1.1 工艺设计原因 
  例:粘接不够牢靠,胶带粘接不匀,安装过程中力度不合适引起了零件的变形,灯具结构,如图1所示。 
  1.2 产品结构设计原因 
  ①槽件设计不合理,灯座密封效果差,各种密封塞垫的材料选择不合理大灯电机松动等等。 
  ②灯具插件与线束未能严格密封,出现匹配问题等。 
  ③灯具与车身间隙、面差定义不良,由于灯具 周围一般都是钣金件,安装空间一定要预留充足,避免在装配过程中发生碰撞,导致灯壳、灯玻变形;特 别是像发盖、尾门这种活动件,要预留制造偏差和预变形量。 
  ④灯具的透气孔使用设计不当,通气孔的主要作用是保证通气孔内外的压力差,如果不能合理的使用小孔就会成为进水的一个通道,灯具排气孔的设置,如图2所示。 
  在低端车上常用的 是橡胶弯管或者橡胶弯管加过滤网,可以阻挡一部分灰尘和水分进入,但是由于过滤网的孔的直径远大于水分子的直径,不能完全阻止水的进入,还容易被灰尘堵住,产生排气不畅,并且如果整车涉水或者在洗车的时候都会产生进水;轿车上使用较多是通气盖,质量不好会有透气膜粘接不牢、透气量较小等问题。 
  2 设计方法的改善 
  2.1 配光镜与灯壳之间的密封粘接设计 
  目前配光镜与灯壳之间的粘结方式有,热熔胶粘接、冷硅胶粘接、PU胶粘接、热板焊接、摩擦焊接、超声波焊接六种方式,现在以前组合灯和后组合灯为例,现在前组合灯采用的粘结方式有热熔胶粘接、冷硅胶粘接、PU胶粘接。前组合灯的材料一般为配光镜pc,灯壳pp,然而这两种材料无法进行热板焊接或者摩擦焊接,焊接面积较小的焊接一般采用超声波焊接,前组合灯热熔胶粘接与冷硅胶粘结的优缺点,见表1。 
  组合灯具的连接主要采用热板焊接、摩擦焊接两种方式,热板焊接、摩擦焊接相对于黏胶焊接的方式优势明显,摩擦焊接的设备价格昂贵,产品如果没有特殊要求,一般不采用。超声波焊接技术在前后灯组合中都有应用,后组合灯用热板焊接、摩擦焊接与硅胶焊接,冷溶胶与热熔胶焊接的对比情况,见表2。 
  2.2 灯具通气结构的合理布置 
  灯具熄灭的过程与环境内外温度差会对灯内造成压力差,降雨会导致配光镜和灯壳的迅速冷却,从而使得灯具内部产生真空,此时如果不对灯具内部进行平衡,外部环境中的空气和湿气便会通过灯具之间的缝隙进入灯具内部如果灯具内部的水汽不能及时排出,就会在随着温度的下降而形成水滴,随着时间的积累水滴沉降到配光镜的内表面,最终形成雾气,严重时甚至会在灯具下部产生积水,灯具内部的适度加大,灯内部的零件被腐蚀,影响灯具的光效,因此合理的设计通气孔结构是预防灯具进水的重要因素。 
  ①通气结构的选择:目前比较常用的通气结构包括排气冒,排气管胶塞、U型排气管(结构,如图3所示。防水透气膜等,U型排气管结构简单,材料多为橡胶或塑料,成本比较低,防水透气膜的成本较高,设计时根据灯具的不同结构和成本的协调来选用通气结构。 
  ②确定通气结构的布置和个数:前照灯采用两个以上的透气孔,雾灯多采用一个透气孔,后组合灯每个发光单元都要有一个通气孔。通气孔多位于灯具的上半部,当通气孔的个数大于等于两个是多位于同一平面上,通气孔的位置会显著影响灯具的通风效果,通气孔的设计原则是保证灯具内外气体自然对流,水汽的顺利排出可以减少水汽的生成。 
  ③灯具其他通气孔结构:调光机构是指灯具的使用者在灯具的外部调节灯具的内部反射镜角度,从而调节灯具远近光形,以达到国家的要求机构。调光螺杆穿过壳体的小孔处,再配合使用密封圈予以密封,以充分防止水汽从小孔进入灯具内部。 
  2.3 灯具端与线束端插件之间的密封设计 
  车体线束引入灯具工作的电源,灯具端与线束端插件之间的密封性如果没有做好,水就会沿着线束渗入灯具内部,要做好它们两者之间的密闭性需要做到 
  ①插件选择时选择带有密封圈的接插件。 
  ②若灯具内部引出的连接机构为后盖带插件结构,则应该将后盖与插件进行密封,一般插件后盖注塑时会作为嵌件一起出品,如果连接机构为导线带复合插件结构,那么导线与灯具之间要用密封塞进行密封,采用过盈配合方式。 
  3 流程验证 
  每开发一个全新的车型大概需要两年的时间,充分的实验验证是必不可少的环节,只有经过充分验证的产品才能在质量上最大程度的得以保障,在车灯进水方面更需要大量的实验验证,其中包括防水,防尘,点灯,焊接应力等实验无论是实验之前还是实验之后都要进行百分之百的检查,零部件通过台架试验,还需要搭载整车的路试,最后还要在自然环境中进一步检验车灯具的可靠性,一般的耐久性路试需要大约四万公里的路程,如果经过以上几轮实验灯具皆没有出现进水问题,那么基本上可以保证灯具不存在进水问题。 
  4 结 语 
  影响灯具进水的因素有很多,其中整灯的密闭性起到主导作用。将前期的合理设计分析以及后期的实验修正相结合,灯具的密闭性是可以得到充分的保证的。 
  参考文献: 
  [1] 韦春.汽车灯具的密封结构设计分析研究[J].企业科技与发展,2014,(4). 
  [2] 彭胜钦,莫新明.LED汽车灯具设计技术研究[J].科技创新导报,2010,(14). 
  [3] 陈波.基于LED的汽车后组合灯关键技术研究[D].武汉:武汉理工大学,2006. 
  [4] 黄宝陵,徐小平,等.车灯内部结雾的热分析及应对措施[J].中国照明 电器,2001,(4). 
  [5] 孙强.车灯防雾方法探讨[A].安徽省科协年会机械工程论文集[C]/2008.

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