張杰 姚宇 于涵 孫兆有

摘 要：隨著人們對汽車舒適性要求的提高，汽車異響問題備受關(guān)注。文章通過對顛簸路面密封件和車門之間動態(tài)異響問題進(jìn)行受力分析，從車門、車身漆面及密封件涂層等方面找出影響異響的因素，并提出改進(jìn)方案。為后續(xù)車型避免此類異響問題提供了一定的幫助。

關(guān)鍵詞：顛簸路面；動態(tài)異響；密封件涂層

中圖分類號：U467 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1671-7988（2018）12-153-03

Abstract： With the improvement of the requirements of automobile comfort， the problem of automobile noise has attracted much attention. Through the stress analysis of the dynamic noise problem between the seal and the door on the bumpy road， we find out the factors that affect the noise from door， automotive paint and seal coating and propose an improved scheme. It provides a certain help for the follow-up model to avoid the problem of this kind of noise.

Keywords： bumpy road； dynamic noise； seal coating

CLC NO.： U467 Document Code： B Article ID： 1671-7988（2018）12-153-03

前言

隨著人們生活水平的提高，人們對汽車性能的要求除了動力性、安全性、可靠性外，對汽車舒適性的要求越來越高。良好的駕駛操作性能、舒適的駕乘環(huán)境、低振動和低噪聲漸漸成為現(xiàn)代汽車的重要標(biāo)志。因此如何創(chuàng)造一個良好的車內(nèi)舒適環(huán)境是目前汽車行業(yè)發(fā)展的一個重要關(guān)注點。本文針對顛簸路面密封件和車門之間的動態(tài)異響問題進(jìn)行了分析，進(jìn)而提出改進(jìn)方案。

1 顛簸路面車門異響描述

車輛行駛在顛簸路段或扭轉(zhuǎn)路段時，由于車輛各部位的運(yùn)動頻率和軌跡不一致，導(dǎo)致車門或側(cè)圍的漆面與密封條表面互相摩擦，發(fā)出類似于“咯吱咯吱”的響聲，這種聲音往往容易被乘坐人員感知而引起不舒適感。

這種動態(tài)異響往往集成了多種聲音，其中一種為材料自身振動導(dǎo)致的嗡嗡聲，另外相互接觸的表面之間發(fā)生運(yùn)動產(chǎn)生了咯咯聲和吱吱聲。

“咯咯”聲是由于接觸部件之間相互接觸和分開的反復(fù)運(yùn)動引起的噪音。這個往往是由于零件之間接觸力不足或者結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足導(dǎo)致的零件之間反復(fù)貼合、分離而導(dǎo)致的垂直方向運(yùn)動產(chǎn)生的。

“吱吱”聲源于相互接觸的表面之間發(fā)生的粘滑運(yùn)動而引起的聲音。當(dāng)接觸面之間的相互作用力超過靜摩擦力時，接觸面儲存的能量的釋放。

2 顛簸路面車門異響原因分析

2.1 異響過程受力淺析

車門由上、下鉸鏈及門鎖與車身形成三點固定，如圖1所示。車門與車身之間靠密封件密封。車輛行駛在顛簸或扭轉(zhuǎn)路段時，瞬間激勵使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的應(yīng)變和變形。進(jìn)而引起車門或側(cè)圍漆面與密封件表面之間的反復(fù)摩擦，運(yùn)動過程中會產(chǎn)生能量的積聚，能量積聚到一定程度后，當(dāng)激振力大于最大靜摩擦力時，能量釋放，異響噪音隨之產(chǎn)生。一般來說整個車門的門框位置距離固定點較遠(yuǎn)變形量較大，發(fā)生異響的頻率較高。

車身抖動過程產(chǎn)生的運(yùn)動方向包括了車門內(nèi)板或側(cè)圍與密封件之間的縱向和橫向運(yùn)動。 在這個運(yùn)動過程中，密封件受力為壓縮/釋放和往復(fù)摩擦。如圖2所示。

從力學(xué)角度來看，有運(yùn)動就會有滑動阻力，車子在顛簸路段或扭曲路段行駛時，各部分的相對運(yùn)動不同，這樣會產(chǎn)生相對位移或相對位移的趨勢。如果產(chǎn)生位移，則產(chǎn)生滑動摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生異響。而如果只是有相對位移的趨勢，但沒有產(chǎn)生位移，則不產(chǎn)生滑動摩擦，進(jìn)而不產(chǎn)生異響。

進(jìn)一步分析摩擦力，其大小和表面處理有直接關(guān)系。 若其摩擦系數(shù)足夠高或者足夠低均不會導(dǎo)致聲音產(chǎn)生， 原因是當(dāng)摩擦系數(shù)高時，移動需要的力大，時間長，當(dāng)移動未及發(fā)生時下一個反向移動發(fā)生，互相抵消，避免聲音產(chǎn)生。而足夠低的摩擦系數(shù)則使得這個時間短，壓力小，相對位移的滯后少從而減少了聲音的產(chǎn)生。

2.2 車門異響影響因素分析

根據(jù)異響過程受力分析，可初步判斷密封件與車門之間的動態(tài)異響與車門抖動情況、車身漆面及密封件等有關(guān)。

2.2.1 車門

車門動態(tài)性能對整車的振動、噪聲輻射具有重要的影響。車門的固有頻率要盡量避免和整車激勵頻率及車身固有頻率結(jié)合，如匹配不當(dāng)，車門易產(chǎn)生振動，造成噪聲、零部件疲勞破壞和整車NVH性能降低等問題。車門剛度對車門自身的動態(tài)性能、模態(tài)頻率分布，具有重要作用。車門如果剛度不足，會引起車門邊角處的變形量變大。車門剛度和動態(tài)特性是非常重要的參數(shù)。

2.2.2 車身漆面

車身鈑金漆面質(zhì)量以及密封件表面涂層與車身漆面匹配性，對于顛簸路面車門異響也有影響，因為密封條涂層或鈑金漆面質(zhì)量的不同，使得密封件涂層與鈑金漆面摩擦而產(chǎn)生的音頻，聲波不同，從而使人聽上去異響的聲音不同。

2.2.3 密封件

通過異響受力分析可知，汽車通過顛簸路段時，密封件與車門之間有相對位移或相對位移趨勢。在發(fā)生位移前會產(chǎn)生靜摩擦力。如果激振力大于靜摩擦力。則產(chǎn)生瞬間滑動，異響隨之產(chǎn)生。

摩擦力與壓力的關(guān)系，如圖3所示。

F激>F靜，有異響；

F激

F激=F靜，無運(yùn)動，無異響。

由摩擦力公式可知密封件接觸鈑金的變形量和壓縮力以及與車身鈑金接觸的密封件表面涂層，直接影響摩擦力大小。

因密封件接觸鈑金的變形量和壓縮力影響車門關(guān)閉力和整車氣密性，故密封件變形量和壓縮力需綜合考慮。假定正壓力N不變且符合設(shè)計指標(biāo)，則摩擦系數(shù)決定摩擦力的大小。摩擦系數(shù)的大小主要由密封件上的涂料決定。因此密封件涂料的選擇至關(guān)重要。

3 顛簸路面車門異響測試

3.1 汽車動態(tài)異響測試方法

方法1. 整車進(jìn)行路跑測試，人/儀器在車內(nèi)記錄聲響評審。

方法2. 在聲音實驗室中進(jìn)行檢測，測試設(shè)備簡圖如圖4所示。

3.2 汽車動態(tài)異響對比測試結(jié)果

通過整車路跑進(jìn)行對比測試，可以看出提高車門剛度有利于減小動態(tài)異響，一般來說對于車門小、剛度好的轎車，密封件適宜選擇摩擦系數(shù)大的涂層來加大摩擦力，從而保證密封件和鈑金之間無相對運(yùn)動；對于車門較大的SUV車型，瞬間激勵引起的響應(yīng)峰值往往很大，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大變形。激振力有可能大于摩擦力，故摩擦力越大釋放的能量越大，所以此種情況適宜選擇摩擦系數(shù)小的涂層，更有利于減小異響。

通過聲音實驗室，測試不同鈑金漆面與異響的關(guān)系 如圖5所示。

通過聲音實驗室，對比測試密封件涂層與異響的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)涂層厚度與異響有關(guān)，涂層厚度10～15?m時異響較小，實驗數(shù)據(jù)如圖6所示。

通過聲音實驗室，發(fā)現(xiàn)涂層固化程度與異響有關(guān)，涂層完全固化的密封件比未完全固化的異響小，實驗數(shù)據(jù)如圖7所示。

4 改進(jìn)方案

在開發(fā)設(shè)計過程中，要對車門進(jìn)行剛度和模態(tài)分析，并與競品車進(jìn)行對標(biāo)，保證車門剛度足夠。

控制車身鈑金漆面質(zhì)量。同時根據(jù)主機(jī)廠涂裝工藝和車漆牌號選擇適合的密封件涂層牌號。

為了保證密封件表面涂層固化效果，要嚴(yán)格控制噴涂工藝?？捎盟しz測等離子處理效果，監(jiān)控固化溫度和固化時間；通過控制噴槍與產(chǎn)品表面距離、噴槍個數(shù)、噴槍氣體壓力等保證噴涂厚度；并定期檢測涂層厚度、耐磨性、耐二甲苯性能。根據(jù)試驗結(jié)果，建議涂層厚度值取10～15?m，涂層摩擦系數(shù)取0.7～1.0，測量摩擦系數(shù)的裝置示意圖如圖8所示。對于車門較大的車型根據(jù)實際情況確定是否改選為摩擦系數(shù)小的涂層。

5 結(jié)論

綜上所述，本文針對顛簸路面密封件與車門之間的動態(tài)異響問題，進(jìn)行了分析，對影響異響的部分因素進(jìn)行了實驗驗證，提供了一些設(shè)計建議，為后續(xù)整車異響問題的改進(jìn)提供了理論支撐及進(jìn)一步研究方向。

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