某SUV車型尾門開啟噪聲的原因分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究

張永利

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，合肥 230601）

0 引言

NVH 性能是衡量整車舒適性以及彰顯技術(shù)實(shí)力的重要標(biāo)志，它是客戶能直接感受到的，一輛車能否贏得市場(chǎng)青睞，NVH 性能已成為重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)之一[1]。而汽車靜態(tài)NVH 性能，如關(guān)車門聲品質(zhì)、車輛怠速時(shí)的整車振動(dòng)等，更能直接影響消費(fèi)者對(duì)其購買的欲望。

近年來，有關(guān)對(duì)汽車靜態(tài)NVH 的研究越來越多，并且日趨成熟。為了提高汽車靜態(tài)的NVH 性能，楊川等針對(duì)汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)問題，提出一種基于偽WIGNER-VILLE 分布的聲品質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù)[2]，該參數(shù)能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)汽車關(guān)門聲品質(zhì)。王長(zhǎng)山等對(duì)汽車關(guān)門聲品質(zhì)評(píng)價(jià)方法進(jìn)行了研究，并建立了關(guān)門聲品質(zhì)的模型[3]。程志偉等對(duì)怠速工況下燃油系統(tǒng)的噪聲進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)燃油泵的噪聲提出改進(jìn)措施[4]。程雪利等針對(duì)玻璃升降系統(tǒng)存在的問題進(jìn)行優(yōu)化取得較好的效果[5]。這些研究主要針對(duì)汽車靜止時(shí)某一零部件或總成在整車上存在的問題進(jìn)行相應(yīng)的研究，并提出相應(yīng)的整改和優(yōu)化措施，提升了車輛NVH 性能的同時(shí)也提升了整車的品質(zhì)。

本文針對(duì)某款SUV 車型尾門（尾門鎖采用電動(dòng)控制）開啟存在噪聲大的問題進(jìn)行了相應(yīng)的研究。通過測(cè)試和排查找到問題的根本原因，有針對(duì)性地采取相應(yīng)的措施，取得較好的效果，使得該車尾門的開啟噪聲得到較大的改善。

1 尾門開啟噪聲測(cè)試與確認(rèn)

某SUV 車型小批量下線檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，尾門開啟時(shí)存在噪聲大的問題。為了確認(rèn)噪聲，項(xiàng)目組將問題車輛停在消聲室內(nèi)，用噪聲測(cè)試設(shè)備及軟件進(jìn)行尾門開啟噪聲的測(cè)試。噪聲傳感器安裝高度與尾門的鎖扣處于同一高度，并且噪聲傳感器的前端與鎖扣的距離為300.0 mm。測(cè)試時(shí)，要先開啟測(cè)試軟件，再用手輕觸尾門的開啟開關(guān)，記錄整個(gè)尾門開啟過程的噪聲信號(hào)。

對(duì)尾門開啟噪聲分析時(shí)，要根據(jù)尾門開啟的時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)域數(shù)據(jù)截取，再進(jìn)行相應(yīng)的分析。尾門開啟過程的噪聲彩圖和聲壓級(jí)曲線如圖1 和圖2 所示。由圖1 可以看出，尾門開啟時(shí)噪聲的主要頻率較寬（200～10 000 Hz）。按下尾門開啟鍵后，出現(xiàn)較大的噪聲，大約經(jīng)過0.2 S 后尾門開啟噪聲達(dá)到最大，而且頻帶較寬，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。由圖2 可以看出，尾門開啟的峰值噪聲達(dá)到約90 dB，峰值噪聲較高，給人極為不舒服的感覺。

圖1 尾門開啟時(shí)噪聲彩圖

圖2 尾門開啟時(shí)的聲壓級(jí)曲線

2 尾門開啟噪聲分析

該SUV 車型尾門為掀背式結(jié)構(gòu)，主要由車門內(nèi)鈑金、外鈑金、車門內(nèi)飾板、后擋風(fēng)玻璃、車門鎖體、膠條以及尾門的緩沖墊等部件組成。其中，尾門的外鈑金和內(nèi)鈑金通過焊接成為一整體；鎖體通過螺栓固定在車門的內(nèi)板金的下部翻邊處；后擋風(fēng)玻璃與尾門外鈑金之間使用膠進(jìn)行粘結(jié)；內(nèi)飾板通過卡口與內(nèi)板金連接。尾門通過鉸鏈固定在車身上，可以繞著鉸鏈進(jìn)行一定角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。膠條安裝在車身尾門洞上，對(duì)尾門起到支撐、密封作用。在尾門關(guān)閉時(shí)，鉸鏈、膠條以及緩沖墊對(duì)其支撐和限位。鎖體與鎖扣拉緊尾門，使得尾門在其關(guān)閉時(shí)與車身緊密的貼合在一起。

2.1 尾門開啟噪聲大的原因分析

針對(duì)這款SUV 尾門開啟噪聲大，進(jìn)行相應(yīng)的故障樹分析，找出導(dǎo)致尾門開啟時(shí)噪聲大的可能原因。經(jīng)過分析，SUV 尾門開啟噪聲大的可能原因如下（圖3）。

圖3 尾門開啟噪聲問題故障樹分析

（1）尾門鈑金共振產(chǎn)生噪聲。當(dāng)尾門鈑金的模態(tài)較低，開啟尾門時(shí)由于鎖體與鎖扣之間的力的釋放，產(chǎn)生激勵(lì)力作用于車門，激勵(lì)起車門的模態(tài)導(dǎo)致車門鈑金產(chǎn)生共振，從而產(chǎn)生噪聲，可能造成尾門開啟時(shí)噪聲大。

（2）尾門鎖體本身噪聲大。當(dāng)尾門鎖體本身存在著一些缺陷，也可能會(huì)增加尾門開啟的噪聲。

（3）尾門鎖舌鎖扣之間相互作用力較大時(shí)，在尾門開啟的瞬間，可能會(huì)使其噪聲變大。導(dǎo)致尾門鎖體與鎖扣之間的作用力變大主要因素有3 點(diǎn)：①尾門的間隙較小不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，導(dǎo)致膠條、緩沖墊的壓縮量變大，使得車門與車身甚至鎖體與鎖扣之間的作用力變大；②尾門膠條設(shè)計(jì)的高度大于設(shè)計(jì)高度的上限較多，膠條的壓縮量變大，導(dǎo)致鎖體與鎖扣之間的作用力變大；③尾門的緩沖墊較高，導(dǎo)致其壓縮量變大，會(huì)給車門一個(gè)反作用力，導(dǎo)致鎖體與鎖扣之間的作用力變大。

2.2 尾門開啟噪聲大問題排查

2.2.1 尾門鈑金共振

檢查是否因?yàn)槲查T鈑金模態(tài)太低，導(dǎo)致尾門開啟時(shí)產(chǎn)生共振引起尾門開啟噪聲大。在尾門鈑金外側(cè)增加阻尼墊，抑制尾門鈑金的共振，降低鈑金振動(dòng)產(chǎn)生的輻射噪聲。按照前述方法測(cè)試尾門開啟噪聲，將記錄的數(shù)據(jù)與原狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比（圖4）。

圖4 尾門外鈑金增加阻尼與原狀態(tài)的開啟聲壓級(jí)曲線對(duì)比

從對(duì)比數(shù)據(jù)可以看出，在尾門鈑金外側(cè)增加阻尼后，尾門開啟的峰值噪聲為89.5 dB，與原狀態(tài)尾門開啟的峰值噪聲89.6 dB相比僅降低了0.1 dB，尾門開啟峰值噪聲變化較小。因此可以排除由于尾門鈑金模態(tài)太低，在尾門開啟時(shí)產(chǎn)生鈑金共振導(dǎo)致開啟噪聲增大的可能性。

2.2.2 鎖體噪聲

對(duì)鎖體本身的噪聲進(jìn)行測(cè)試，判斷鎖體本身是否存在噪聲大的問題。該SUV 車型使用的尾門鎖在其他車型中也使用，并沒有出現(xiàn)過尾門開啟噪聲大的問題。把該車型的鎖體與其他車型使用的鎖體（各取樣本3 個(gè)），在全消聲室內(nèi)進(jìn)行單體噪聲試驗(yàn)。把鎖單體置于臺(tái)架上，使用電壓為鎖單體設(shè)計(jì)電壓，噪聲拾取點(diǎn)的位置距離鎖舌距離為100.0 mm。測(cè)試結(jié)果如表1 所示，可以看出，問題車型使用的鎖與其他車型使用的鎖在峰值噪聲上處于同一水平，因而可以排除由于鎖體本身噪聲造成尾門開啟噪聲大的可能性。

表1 鎖體開啟時(shí)峰值噪聲對(duì)比

2.2.3 鎖舌和鎖扣之間作用力大

2.2.3.1 尾門框膠條設(shè)計(jì)參數(shù)的排查

尾門框膠條設(shè)計(jì)參數(shù)要求如圖5 所示。其中，h1 的設(shè)計(jì)要求為32.5±1.0 mm，h2 的設(shè)計(jì)要求為14.5 mm，h3 的設(shè)計(jì)要求為18.4±0.8 mm，h4 的設(shè)計(jì)要求為1.7 mm。為簡(jiǎn)化測(cè)量，把4個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)變?yōu)? 個(gè)測(cè)量參數(shù)，即h1、h3 ＋h4 和h2-h4，這3個(gè)變量要求分別為32.5±1.0 mm、20.1±0.8 mm 和16.2 mm。在問題車型尾門膠條選取8 個(gè)測(cè)點(diǎn)（圖6），每個(gè)測(cè)點(diǎn)分別測(cè)量h1、h3＋h4 和h2-h4 這3 個(gè)參數(shù)，測(cè)試結(jié)果如表2 所示?？梢钥吹?，測(cè)試值均在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，因此可以排除由于膠條設(shè)計(jì)參數(shù)的影響導(dǎo)致尾門開啟噪聲大的可能性。

表2 膠條參數(shù)測(cè)量結(jié)果

圖5 尾門膠條設(shè)計(jì)參數(shù)

圖6 尾門膠條測(cè)量參數(shù)測(cè)量點(diǎn)

2.2.3.2 尾門緩沖墊高度排查

測(cè)試是否因?yàn)槲查T緩沖墊高度較高造成的尾門開啟噪聲較大。將尾門緩沖墊拆除，測(cè)試尾門開啟過程的噪聲并與原狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比（圖7）?？梢钥闯觯鸪查T緩沖墊后尾門開啟的峰值噪聲比原狀態(tài)降低了約2 dB。這是因?yàn)榫彌_墊的高度較高，增加了緩沖墊的壓縮量，造成了尾門受力變大，開啟噪聲變大。因此尾門緩沖墊的高度較高是導(dǎo)致尾門開啟噪聲大的主要因素之一，必須進(jìn)行優(yōu)化。

圖7 去除緩沖墊后與原狀態(tài)的尾門開啟噪聲對(duì)比

2.2.3.3 尾門內(nèi)間隙的排查

尾門內(nèi)間隙較小，會(huì)造成尾門關(guān)閉時(shí)對(duì)尾門膠條的壓縮變大，使得尾門鎖舌與鎖扣之間的作用力加大，鎖舌從鎖扣中釋放過程中產(chǎn)生較大的激勵(lì)，使得尾門開啟時(shí)發(fā)生出較大噪聲。拆除尾門內(nèi)飾板、尾門框膠條及尾門框附近的內(nèi)飾板，對(duì)尾門內(nèi)間隙進(jìn)行檢測(cè)，具體檢測(cè)點(diǎn)如圖8 所示。檢測(cè)結(jié)果如表3 所示，可以看出該款SUV 的尾門內(nèi)間隙除1 點(diǎn)、2 點(diǎn)和4 點(diǎn)的內(nèi)間隙滿足設(shè)計(jì)要求外，其余內(nèi)間隙基本上比設(shè)計(jì)要求的下限值還小。這使得尾門關(guān)閉時(shí)對(duì)膠條的壓緊力較大，同樣尾門也受到膠條很大的反作用力，從而可能造成尾門關(guān)閉時(shí)噪聲變大。

表3 尾門內(nèi)間隙測(cè)量值

圖8 尾門內(nèi)間隙監(jiān)測(cè)點(diǎn)示意圖

項(xiàng)目組增大尾門內(nèi)間隙，并讓尾門框供應(yīng)商提供一套特殊的膠條（降低高度），同時(shí)把尾門框安裝膠條的止口高度也降低一些。對(duì)改進(jìn)后的尾門進(jìn)行開啟噪聲測(cè)試，結(jié)果顯示，增大尾門內(nèi)間隙后，尾門開啟的峰值噪聲為78.7 dB，比原狀態(tài)的尾門開啟峰值噪聲降低了約11.0 dB。因此尾門內(nèi)間隙對(duì)尾門開啟噪聲的影響極大，需要加以控制。

3 整改措施及效果驗(yàn)證

3.1 確定整改措施

根據(jù)上述分析、測(cè)試可知，引起尾門開啟噪聲大的原因重點(diǎn)有2 個(gè)：一是尾門緩沖墊的高度較高；二是尾門內(nèi)間隙較小。針對(duì)以上2 個(gè)因素，制定了以下優(yōu)化措施。

（1）把尾門緩沖墊高度由原來的13.0 mm 降低到9.0 mm。

（2）對(duì)車體和尾門的工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制，增加尾門的內(nèi)間隙，使內(nèi)間隙滿足設(shè)計(jì)的要求。

3.2 效果驗(yàn)證

上述整改措施實(shí)施后，從生產(chǎn)線上隨機(jī)抽取一臺(tái)車輛進(jìn)行測(cè)試，檢測(cè)尾門的內(nèi)間隙，尾門內(nèi)間隙滿足設(shè)計(jì)要求。對(duì)該車進(jìn)行尾門開啟噪聲測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果顯示，尾門開啟的峰值噪聲從原狀態(tài)的89.6 dB 降低到77.9 dB，效果較為顯著，基本達(dá)到了標(biāo)桿車的尾門開啟的噪聲水平。

4 結(jié)束語

本文針對(duì)某SUV 車型尾門開啟噪聲大的問題進(jìn)行測(cè)試和分析，鎖定了引起尾門開啟噪聲大的兩大根源，是由于尾門鎖體和鎖扣之間的作用力大，造成了尾門鎖舌從鎖扣中釋放時(shí)產(chǎn)生較大的激勵(lì)引起了整個(gè)尾門系統(tǒng)產(chǎn)生較大的噪聲。隨后提出了整改措施，通過降低尾門緩沖墊的高度以及嚴(yán)格控制尾門和車體的工藝，并增加尾門內(nèi)間隙，極大地降低了尾門的開啟峰值噪聲，改善了車輛的NVH 性能，提升了整車的品質(zhì)。