3 一种新型防水结构设计
一般情况下,通气孔的截面积要在0.5 mm2以上,不可能过小。这一方面是由于过小的截面积空气流通阻力大,通气效果不好,另一方面是加工的工艺性差。而水汽从0.5 mm2的面积浸入是一件很轻松的事,特别是在温度降低,内部空气体积收缩的情况下。所以上述各种防水设计都不可避免地存在某些使用条件下的进水导致开关失效。不同的车型,油压开关安装位置不同,进水的概率有差异。同样的车型在不同季节、不同路况下也有差异,12个月的故障率从几十PPM到上千PPM不等。为在通气的条件下最大限度地实现防水,一种新型的防水透气膜结构正在悄然兴起。
3.1防水透气膜设计方案
图6为带防水透气膜的油压开关,这种结构的核心是在通气孔上焊接了一种聚四氟乙烯防水薄膜。该薄膜表面有微孔,具有良好的透气性,同时由于空隙非常小,水滴在表面张力的作用下,不能轻易渗透到薄膜的另一侧,实现防水透气的效果。聚四氟乙烯被誉为“塑料王”,是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性,良好的抗老化耐力,耐温性优异。适合油压开关接触有机溶剂、高低温波动大的工作环境。
除了在通气孔上焊接防水透气膜之外,还采取了其他相关的设计以增强防水性能,包括防水插头。采用防水插头之后,能够保证除了通气孔之外的位置密封良好,不会进水。
3.2试验验证
行业内较多采用大众汽车公司的油压开关功能要求标准,来验证产品的防水性能。试验表明,在80℃/8× 103 kPa的水流冲击下,持续喷射60 min,开关内部没有进水。甚至导线的绝缘层都被破坏,而内部没有水迹。防尘、防水安全等级分别达到IP6KIP9K。
另外,再通过试验验证通气性。采取两组同样的产品,其中一组用胶完全将插头处封闭。两组产品在常温、高温条件下检测的开关点压力结果对照见表1。
可以看出,在高温条件下,完全密闭的产品由于气体不能溢出,内部气压升高,开关动作值产生了漂移,普遍超过200 kPa,已经远超120 kPa的上限值,高温时容易出现油压误报警;而采用防水通气膜的产品开关动作值几乎没有发生变化,可以在高温时正常工作。
4 采用防水透气膜的油压开关在汽车上的应用
随着对汽车可靠性要求越来越高,这种结构设计的产品开始逐步在国内外的一些车型上应用。目前大众系列产品几乎全部采用了这种开关,通用、福特等公司的汽车上也有采用。部分数据显示,采用这种结构的产品,12个月售后故障率可以降低到100 PPM以内。
5 结论
尽管油压开关是汽车上众多零部件中对安全、节能、环保影响不太明显的小零件之一,但随着汽车工业的发展,汽车零部件的高可靠性越来越受到重视,油压开关也不例外。采用防水透气膜的设计方案,在不显著提高成本的前提下,可以大幅降低售后故障率,值得推广应用。