汽車(chē)側(cè)窗玻璃沖頂聲音品質(zhì)研究

劉士遠(yuǎn) 劉艷華 秦令劍 劉健平 李錦

摘 要：為了提高汽車(chē)側(cè)窗玻璃上升到頂與窗框產(chǎn)生的撞擊聲聲音品質(zhì)，本文通過(guò)對(duì)市場(chǎng)上主流車(chē)型進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，列出其中主要影響因素;并應(yīng)用DFSS方法進(jìn)行優(yōu)化，定義了客戶(hù)要求對(duì)應(yīng)的工程指標(biāo)，進(jìn)行優(yōu)化方案選擇及驗(yàn)證，此方案在實(shí)驗(yàn)和實(shí)際生產(chǎn)中被驗(yàn)證是有效的。

關(guān)鍵詞：玻璃沖頂;六西格瑪設(shè)計(jì);玻璃導(dǎo)槽密封條;聲音品質(zhì)

1 前言

當(dāng)前社會(huì)客使用者對(duì)轎車(chē)的使用舒適性要求越來(lái)越高，玻璃上升沖頂聲音大會(huì)令乘客感到厭煩和不愉悅。本文應(yīng)用通用汽車(chē)體系客戶(hù)主觀評(píng)價(jià)指標(biāo)（GMUTS），對(duì)樣本車(chē)輛進(jìn)行玻璃沖頂聲音進(jìn)行打分，借助DFSS工具轉(zhuǎn)化成可測(cè)量的工程指標(biāo)，并進(jìn)行概念選擇。

這里將GMUTS評(píng)價(jià)指標(biāo)簡(jiǎn)化為“不（可接受）”、“可（接受）”、“好”三個(gè)等級(jí)。

2 產(chǎn)生機(jī)理

聲音產(chǎn)生過(guò)程為玻璃上升進(jìn)入玻璃導(dǎo)槽roof段時(shí)，與玻璃導(dǎo)槽密封條（GRC）和窗框組成的系統(tǒng)發(fā)生撞擊，產(chǎn)生沖頂聲音;即玻璃速度的初始動(dòng)能，被玻璃導(dǎo)槽密封條阻力和窗框變形吸收，剩余的能量轉(zhuǎn)化成窗框振動(dòng)聲音。系統(tǒng)對(duì)玻璃動(dòng)能吸收得越多，速度殘余能量越小，聲音品質(zhì)越良好。

沖頂聲音大小的主要影響因素有：

（1）沖頂后窗框的變形量;

（2）玻璃的上升速度;

（3）GRC的緩沖能力及與玻璃之間的摩擦阻力;

（4）玻璃上升到頂與窗框的接觸點(diǎn)。

2.1 窗框結(jié)構(gòu)的影響

選取APH窗框結(jié)構(gòu)和FUG結(jié)構(gòu)的車(chē)型進(jìn)行窗框變形量測(cè)量，測(cè)量方式為玻璃上升和下降狀態(tài)下測(cè)量窗框和門(mén)框的間隙，進(jìn)行玻璃兩種狀態(tài)下間隙變化量對(duì)比，每輛車(chē)車(chē)輛5個(gè)點(diǎn)。FUG結(jié)構(gòu)樣本：E1，E2，E3，E4;APH結(jié)構(gòu)樣本：E5，E6，E7，E8。

數(shù)據(jù)顯示APH窗框變形比FUG小，因此吸收能量少，所以對(duì)玻璃沖頂?shù)目刂颇芰Σ钣贔UG結(jié)構(gòu)。

2.2 玻璃運(yùn)行速度的影響

收集市面三種車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)的不同車(chē)型玻璃上升沖頂聲音，發(fā)現(xiàn)當(dāng)車(chē)門(mén)結(jié)構(gòu)相同時(shí)上升速度越快沖頂聲音打分越低，容易產(chǎn)生沖頂聲音。

2.3 玻璃導(dǎo)槽密封條影響

根據(jù)能量守恒，假設(shè)玻璃速度的初始動(dòng)能被玻璃導(dǎo)槽密封條阻力和窗框吸收，剩余的能量轉(zhuǎn)化成窗框振動(dòng)聲音。剩余能量越小聲音越小。玻璃導(dǎo)槽密封條阻力一部分為玻璃上升過(guò)程中兩側(cè)導(dǎo)軌給予的摩擦阻力;另一部分為當(dāng)玻璃頂部切邊入槽接觸到GRC頂部后roof段給予的反作用力。

尼槽與玻璃間的摩擦力阻礙玻璃升降，所以在保證密封的前提下要盡量減小摩擦力。[1]減小摩擦阻力不是減小玻璃沖頂聲音的優(yōu)化方向。

玻璃導(dǎo)槽密封條roof段給予玻璃上升的反作用力，可以通過(guò)增加緩沖特征來(lái)提前吸收動(dòng)能，降低玻璃置頂時(shí)速度。

玻璃導(dǎo)槽密封條roof段有緩沖唇邊結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)FEA虛擬評(píng)估。圖3中玻璃與緩沖唇邊起始接觸點(diǎn)為-2mm位置，在0.5mm附近為沖擊終止點(diǎn)，曲線(xiàn)與位移之間形成的面積即作為唇邊吸收的能量G0，假設(shè)無(wú)緩沖唇邊結(jié)構(gòu)玻璃導(dǎo)槽密封條沖頂過(guò)程吸能值G1，G0與G1的差值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于G1，所以增加緩沖唇邊會(huì)對(duì)玻璃沖頂有明顯改善。

2.4 玻璃上升到頂與窗框的接觸點(diǎn)位置

沖頂聲音品質(zhì)主要取決于聲音的大小，即響度。響度主要由聲源振動(dòng)的幅度決定，聲源的振幅越大，響度就越強(qiáng)，聲音就越大;反之聲音則越小。

車(chē)門(mén)窗框roof中間段對(duì)比兩端振幅大，引起空氣振動(dòng)的幅度也越大，受到玻璃上升撞擊聲音大;靠近豎直段的窗框振幅小，引起空氣振動(dòng)的幅度小，受到撞擊聲音小。通過(guò)以下實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。將roof段分為R1-R5 5段和兩個(gè)接角W1和W2，排列組合進(jìn)行試驗(yàn)：

（1）拆除R3段，沖頂改善明顯;

（2）拆除R1-R5段只留W1和W2，沖頂改善更加明顯。

結(jié)論為：玻璃上切邊入槽后兩端點(diǎn)先接觸，避免沖擊窗框中部，沖頂聲音明顯改善。

3 玻璃上升沖頂聲音的優(yōu)化

DFSS（六西格瑪設(shè)計(jì)，Design for Six Sigma）是從20世紀(jì)90年代出現(xiàn)并流行于電子行業(yè)的跨國(guó)公司，到目前已被全球各大汽車(chē)制造商和零部件供應(yīng)商廣泛應(yīng)用，并在產(chǎn)品和質(zhì)量等諸多方面取得了成效[2-3]。

3.1 識(shí)別機(jī)會(huì)Identify Opportunity

見(jiàn)本文2.2對(duì)12款車(chē)進(jìn)行GMUST打分，有4款車(chē)不可接受。

3.2 定義要求Define Requirement

3.3 開(kāi)發(fā)概念Develop Concept

通過(guò)市面上的主流車(chē)型對(duì)標(biāo)以及對(duì)沖頂聲音影響因素的考慮，從車(chē)輛GRC有無(wú)緩沖唇邊;接角有無(wú)止位塊;玻璃上升與窗框的接觸點(diǎn)，三個(gè)概念維度進(jìn)行考慮。

玻璃導(dǎo)槽密封條roof段的緩沖能力，接角有無(wú)限位，玻璃切邊與窗框接觸點(diǎn)都會(huì)影響到玻璃沖頂聲音，同時(shí)玻璃切邊與導(dǎo)槽密封條roof段的接觸長(zhǎng)度決定了密封性是否有損失，密封狀態(tài)是否良好;玻璃切邊與導(dǎo)槽密封條的接觸長(zhǎng)度越長(zhǎng)，玻璃升降耐久沖擊接觸面積大，對(duì)耐久性越好，反之局部沖擊耐久欠佳。由此確定影響客戶(hù)要求和工程指標(biāo)的3個(gè)主要因素，假設(shè)三個(gè)因素重要等級(jí)相同條件下進(jìn)行評(píng)估：

Y1：沖頂聲音

Y2：密封性

Y3：耐久性

以上8個(gè)概念在Y1到Y(jié)3四個(gè)維度上進(jìn)行普世分析，以概念1為base方案進(jìn)行第一輪對(duì)比，5個(gè)概念不低于base概念水平;概念8做base概念進(jìn)行第二輪對(duì)比，概念7總體水平好于概念8，其中在Y1維度上水平略低于概念8，但是在Y2和Y3維度上優(yōu)于概念8，選擇概念7作為最優(yōu)概念。

3.4 確認(rèn)Verify

概念7進(jìn)行實(shí)驗(yàn)確認(rèn)。

靜音室內(nèi)測(cè)試響度結(jié)果為63.5dB，小于3.2中定義的要求66.2dB。

以上概念選擇在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，方案是有效的。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)數(shù)據(jù)收集和實(shí)驗(yàn)綜合闡述了玻璃上升沖頂聲音與主要影響因素之間的關(guān)系，同時(shí)也闡述了玻璃沖頂聲音的優(yōu)化方向和，本文優(yōu)化措施在量產(chǎn)車(chē)型和新開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中已有實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證是有效的。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓國(guó)華，許雪瑩，侯艷芳.搖窗機(jī)聲音品質(zhì)研究[J].汽車(chē)工程學(xué)報(bào)，2011（z1）.

[2]郭峰.6Sigma設(shè)計(jì)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].汽車(chē)工程，2006，28（10）.

[3]朱正禮，杜建福，蘭志波.DFSS在新能源汽車(chē)電子產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（02）.

作者簡(jiǎn)介：劉士遠(yuǎn)（1987-），女，吉林人，本科，工程師，研究方向：汽車(chē)門(mén)蓋密封系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。