車門密封條風(fēng)噪問題分析及設(shè)計(jì)優(yōu)化

雷宇宇

摘 要：文章根據(jù)某車型沖壓窗框結(jié)構(gòu)在高速行駛過程中的風(fēng)噪分析，從車門密封條、車門鈑金、側(cè)圍匹配狀態(tài)及密封條結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析，查出風(fēng)噪原因以及制定改進(jìn)方案，解決車門密封條帶來的風(fēng)噪問題，從而得出后續(xù)新車型類似匹配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：高速 車門密封條 風(fēng)噪

Abstract：According to the wind noise analysis in the process high speed running of certain models rolling window frame structures， from the door sealing strip and sheet metal and the side surround match state， the article compares the sealing structure， finds out the wind noise and reason and establishes improvement scheme， solves the wind of the problems of car door sealing strip， and concludes that the subsequent new models similar to match the structure optimization design.

Key words：high speed， door sealing strip， wind noise

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對(duì)汽車密封條外觀及功能的要求也越來越高。車門密封條作為功能件，可以起到防止雨（水）、塵土、污染氣體侵入、防止振動(dòng)、噪聲、熱量侵入室內(nèi)、防止腐蝕介質(zhì)侵蝕車身板件、隔音降噪、吸收和降低振動(dòng);作為外觀件，可以起到填補(bǔ)間隙、裝飾鈑金、遮擋焊點(diǎn)、A面匹配、外觀美觀等作用。而降噪功能考慮不當(dāng)，則會(huì)造成密封條引起的風(fēng)噪問題。本文根據(jù)車門密封條與車門鈑金及側(cè)圍實(shí)際匹配情況及設(shè)計(jì)狀態(tài)，從車門密封條擠出斷面和接角匹配處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，解決風(fēng)噪問題，提升客戶體驗(yàn)感，滿足汽車NVH性能要求，為后續(xù)提升類似結(jié)構(gòu)整車質(zhì)量提供參考依據(jù)。

2 什么是風(fēng)噪及風(fēng)噪的表現(xiàn)形式

風(fēng)噪是汽車在高速行駛的過程中迎面而來的風(fēng)的壓力已經(jīng)超過車門的密封阻力進(jìn)入車內(nèi)而產(chǎn)生的噪音，汽車行駛的速度越快，噪音就越大（主要通過：四門密封間隙，包括整體薄鋼板產(chǎn)生和傳遞）。產(chǎn)生共鳴噪，而車體本身就是一個(gè)箱體，產(chǎn)生的聲音就有折射和重疊的性質(zhì)，當(dāng)聲音傳入車內(nèi)時(shí)，如果沒有吸音和隔音材料來吸收和阻隔，噪音就會(huì)不斷折射和重疊，形成共鳴聲。

（1）風(fēng)噪斯斯聲，一般是由風(fēng)擋玻璃、車門及側(cè)窗密封狀態(tài)不良而產(chǎn)生;（2）風(fēng)噪哨聲，一般是由于車身縫隙尺寸問題而產(chǎn)生或者后視鏡、天線等表面結(jié)構(gòu)件外形設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生;（3）天窗開啟的砰砰聲，如果天窗擋風(fēng)網(wǎng)的高度、強(qiáng)度或者天窗開口設(shè)計(jì)不合理，打開天窗時(shí)產(chǎn)生明顯的噪音。

本文主要研究和分析車門密封條（輥壓窗框和沖壓窗框）密封不良造成的風(fēng)噪問，沖壓窗框跟輥壓窗框結(jié)構(gòu)針對(duì)車門密封條結(jié)構(gòu)類似，下面只針對(duì)沖壓窗框進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，同理可應(yīng)用于輥壓窗框結(jié)構(gòu)。

3 導(dǎo)致風(fēng)噪的主要原因

車門密封條ROOF段，主要安裝在鈑金導(dǎo)軌內(nèi)固定，接角主要靠密封條接角鑲件固定在鈑金孔上，A柱靠底部扣釘固定，在車門關(guān)閉后，靠密封條唇邊和泡管與側(cè)圍鈑金接觸、壓縮變形從而達(dá)到密封作用。針對(duì)車門密封條引起的風(fēng)噪問題主要有側(cè)圍與車門密封條之間的段差（DTS值）和車門密封條的干涉量、壓縮負(fù)荷值關(guān)系最大。根據(jù)目前車型的結(jié)構(gòu)，從密封條擠出段跟接角區(qū)域進(jìn)行分析，找到引起風(fēng)噪的關(guān)鍵控制點(diǎn)，對(duì)關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行分析驗(yàn)證，解決相應(yīng)問題。

3.1 擠出段

車門密封條唇邊與側(cè)圍的干涉量不足，實(shí)測(cè)干涉量為2.5mm，整體的壓縮力值不夠。車在行駛的過程中，車速越快，密封面壓縮力值較小，從而導(dǎo)致風(fēng)從唇邊與側(cè)圍的接觸位置灌入引起嘶嘶的聲音。如圖2所示：根據(jù)膠料的劃分區(qū)域，密封條唇邊變形區(qū)域整體都為EPDM海綿膠，導(dǎo)致整體變形后力值偏小。

3.2 接角區(qū)域

A柱接角區(qū)域所留空間較小，導(dǎo)致無法開設(shè)側(cè)邊鈑金孔，密封條固定方式靠底部扣釘固定，側(cè)邊則無法固定，密封條與車門搭接離空，風(fēng)從離空位置進(jìn)入，引起風(fēng)噪問題。

根據(jù)實(shí)車現(xiàn)場(chǎng)的排查，排出鈑金結(jié)構(gòu)等系列問題?？梢源_定路試車風(fēng)噪問題來源于車門密封條的擠出段和接角區(qū)域，對(duì)零件狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，滿足設(shè)計(jì)上的要求，證明前期設(shè)計(jì)階段對(duì)風(fēng)噪的考慮不全面，需要對(duì)密封條的結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化。

4 問題方案

4.1 擠出斷面

4.1.1 膠料區(qū)域的劃分及密度要求

由于膠料的密實(shí)膠和海綿膠區(qū)域影響著力值的大小，調(diào)節(jié)密實(shí)膠和海綿膠整體的密度和硬度，可以對(duì)密封條整體的壓縮負(fù)荷值進(jìn)行調(diào)整，調(diào)節(jié)密實(shí)膠跟海綿膠接觸區(qū)域，從變形的拐點(diǎn)進(jìn)行力值的改變，滿足裝車后風(fēng)噪及關(guān)門的整體要求。

前期海綿膠密度要求為0.65±0.15g/cm3，調(diào)整為0.7±0.1g/cm3，提高海綿膠密度值，保證壓縮荷重滿足要求。其次就是對(duì)整個(gè)斷面密實(shí)膠跟海綿膠區(qū)域就行劃分，進(jìn)行劃分前后的對(duì)比，提高整體力值的大小，滿足實(shí)驗(yàn)和使用的需求，如下圖3所示。

4.1.2 干涉量的要求

前期斷面設(shè)計(jì)階段，唇邊與側(cè)圍的干涉量按照2.5mm，不滿足實(shí)際行駛的需求，將干涉量進(jìn)行調(diào)整，加大干涉量1mm，達(dá)到3.5mm。對(duì)產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整，前期只做整體壓縮荷重的要求，正壓情況滿足2.5-5.5N/100mm，未對(duì)唇邊力值進(jìn)行要求。后期單獨(dú)對(duì)斷面唇邊的力值進(jìn)行要求，滿足2±1N/100mm。

4.2 接角數(shù)據(jù)

前期接角數(shù)據(jù)未進(jìn)行加強(qiáng)筋制作，導(dǎo)致整體的接角強(qiáng)度不足，再加上鈑金側(cè)無安裝孔定位，A柱接角無鑲件支撐，整體零件偏軟且離空。我們?cè)谠O(shè)計(jì)過程中在接角背部增加加強(qiáng)筋，保證接角Y向的一個(gè)支撐力，根據(jù)實(shí)際A柱的結(jié)構(gòu)選擇加強(qiáng)筋的位置和大小。另外配合供應(yīng)商進(jìn)行開模數(shù)據(jù)的預(yù)變形處理，開模數(shù)據(jù)唇邊沿著車門方向旋轉(zhuǎn)15度，進(jìn)行數(shù)據(jù)的整合，保證出模后的零件貼合車門，滿足實(shí)際裝配需求。

5 CAE分析驗(yàn)證

CAE分析是設(shè)計(jì)階段必不可少的工具，可以根據(jù)對(duì)斷面力值及變形情況的分析，確定斷面數(shù)據(jù)的合理性，由于前期數(shù)據(jù)未能及時(shí)進(jìn)行前期CAE分析，未能進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的排查。針對(duì)問題我們用MARC軟件進(jìn)行整改前后的變形和力值分析，為設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)的保障。

5.1 原始斷面壓縮情況及力值分析

原始斷面力值要求H0：2.5-5.5N/100mm，實(shí)際力值3.3N/100mm。單獨(dú)分析唇邊的力值，前期理論無具體要求，CAE實(shí)測(cè)力值0.5N/100mm。

由CAE分析可知，整體力值3.3N/100mm，由唇邊貢獻(xiàn)力值為0.5N/100mm，其余力值由密封條泡管貢獻(xiàn)，從而導(dǎo)致我們唇邊與側(cè)圍的壓縮負(fù)荷較小。

5.2 整改后斷面壓縮情況及力值分析

根據(jù)CAE舊斷面力值分析，我們對(duì)調(diào)整后的斷面進(jìn)行力值分析，在保證關(guān)門力的同時(shí)，也要解決我們風(fēng)噪的問題。

更改后斷面力值要求H0：3.5-6.5N/100mm，實(shí)際力值5N/100mm。單獨(dú)分析唇邊的力值，理論要求2±1N/100mm，CAE實(shí)測(cè)力值3N/100mm。

6 更改后實(shí)車驗(yàn)證

根據(jù)實(shí)車驗(yàn)證北環(huán)高速路試車所報(bào)問題，車速達(dá)到120km/h，出現(xiàn)風(fēng)噪斯斯聲，按照我們前期調(diào)整的斷面，采用新的零件裝配到故障車上。車速到達(dá)140km/h，故障模式消除，問題得到解決。對(duì)一年的售后數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，接到問題123起，高速風(fēng)噪問題47起，占比38%，由車門密封條引起的風(fēng)噪問題34起，占高速風(fēng)噪的72.3%，經(jīng)過更改后，未收到類似問題，確認(rèn)前期的驗(yàn)證方法滿足要求。

7 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)及新車型研究方向

通過對(duì)某車型車門密封條與側(cè)圍壓縮負(fù)荷偏小導(dǎo)致風(fēng)噪問題的分析，我們?cè)谇捌谠O(shè)計(jì)時(shí)對(duì)風(fēng)噪問題考慮不夠充分，未進(jìn)行有效的處理分析，導(dǎo)致路試車及部分客戶用車在高速行駛時(shí)出現(xiàn)風(fēng)噪問題。無論是我們現(xiàn)有的輥壓窗框、沖壓窗框結(jié)構(gòu)，還是現(xiàn)在主流的FUG結(jié)構(gòu)，前期設(shè)計(jì)時(shí)，需重點(diǎn)考慮密封條唇邊與側(cè)圍之間的匹配關(guān)系，密封條自身的變形情況等。對(duì)于接角區(qū)域，能做鑲件支撐的，需做鑲件支撐，無法做鑲件支撐的，需要做加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)，且開模數(shù)據(jù)需要做預(yù)變形處理，從根本上解決我們的風(fēng)噪問題。

風(fēng)噪性能開發(fā)是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。要開發(fā)出高質(zhì)量風(fēng)噪性能的車，不能僅靠后期的樣車調(diào)校，需要進(jìn)行風(fēng)噪的正向設(shè)計(jì)。需要建立完善的風(fēng)噪性能設(shè)計(jì)、車內(nèi)風(fēng)噪仿真、風(fēng)噪測(cè)試調(diào)校體系。做到以用戶為需求，將用戶需求轉(zhuǎn)化為工程語言，體現(xiàn)在我們?cè)O(shè)計(jì)的技術(shù)方案上，通過前期的分析及我們?cè)囼?yàn)及驗(yàn)證其可靠性，避免失效模式在設(shè)計(jì)上提升，又來達(dá)到用戶需求的一個(gè)閉環(huán)過程。