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

關(guān)鍵詞：尾門開啟噪聲；故障樹分析；試驗分析；優(yōu)化措施；尾門內(nèi)間隙

0 引言

NVH 性能是衡量整車舒適性以及彰顯技術(shù)實力的重要標(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)、車輛怠速時的整車振動等，更能直接影響消費者對其購買的欲望。

近年來，有關(guān)對汽車靜態(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，楊川等針對汽車關(guān)門聲品質(zhì)評價問題，提出一種基于偽WIGNER-VILLE 分布的聲品質(zhì)評價參數(shù)[2]，該參數(shù)能準(zhǔn)確評價汽車關(guān)門聲品質(zhì)。王長山等對汽車關(guān)門聲品質(zhì)評價方法進行了研究，并建立了關(guān)門聲品質(zhì)的模型[3]。程志偉等對怠速工況下燃油系統(tǒng)的噪聲進行評價，并對燃油泵的噪聲提出改進措施[4]。程雪利等針對玻璃升降系統(tǒng)存在的問題進行優(yōu)化取得較好的效果[5]。這些研究主要針對汽車靜止時某一零部件或總成在整車上存在的問題進行相應(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 性能的同時也提升了整車的品質(zhì)。

本文針對某款SUV 車型尾門（尾門鎖采用電動控制）開啟存在噪聲大的問題進行了相應(yīng)的研究。通過測試和排查找到問題的根本原因，有針對性地采取相應(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 尾門開啟噪聲測試與確認(rèn)

某SUV 車型小批量下線檢測發(fā)現(xiàn)，尾門開啟時存在噪聲大的問題。為了確認(rèn)噪聲，項目組將問題車輛停在消聲室內(nèi)，用噪聲測試設(shè)備及軟件進行尾門開啟噪聲的測試。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。測試時，要先開啟測試軟件，再用手輕觸尾門的開啟開關(guān)，記錄整個尾門開啟過程的噪聲信號。

對尾門開啟噪聲分析時，要根據(jù)尾門開啟的時間進行相應(yīng)的時域數(shù)據(jù)截取，再進行相應(yīng)的分析。尾門開啟過程的噪聲彩圖和聲壓級曲線如圖1 和圖2 所示。由圖1 可以看出，尾門開啟時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 后尾門開啟噪聲達到最大，而且頻帶較寬，持續(xù)時間較長。由圖2 可以看出，尾門開啟的峰值噪聲達到約90 dB，峰值噪聲較高，給人極為不舒服的感覺。

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，可以繞著鉸鏈進行一定角度的轉(zhuǎn)動。膠條安裝在車身尾門洞上，對尾門起到支撐、密封作用。在尾門關(guān)閉時，鉸鏈、膠條以及緩沖墊對其支撐和限位。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

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

（1）尾門鈑金共振產(chǎn)生噪聲。當(dāng)尾門鈑金的模態(tài)較低，開啟尾門時由于鎖體與鎖扣之間的力的釋放，產(chǎn)生激勵力作用于車門，激勵起車門的模態(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，在尾門開啟的瞬間，可能會使其噪聲變大。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：①尾門的間隙較小不滿足設(shè)計要求時，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)計的高度大于設(shè)計高度的上限較多，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，會給車門一個反作用力，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

檢查是否因為尾門鈑金模態(tài)太低，導(dǎo)致尾門開啟時產(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，降低鈑金振動產(chǎn)生的輻射噪聲。按照前述方法測試尾門開啟噪聲，將記錄的數(shù)據(jù)與原狀態(tài)進行對比（圖4）。

從對比數(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

對鎖體本身的噪聲進行測試，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），在全消聲室內(nèi)進行單體噪聲試驗。把鎖單體置于臺架上，使用電壓為鎖單體設(shè)計電壓，噪聲拾取點的位置距離鎖舌距離為100.0 mm。測試結(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。

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)計參數(shù)的排查

尾門框膠條設(shè)計參數(shù)要求如圖5 所示。其中，h1 的設(shè)計要求為32.5±1.0 mm，h2 的設(shè)計要求為14.5 mm，h3 的設(shè)計要求為18.4±0.8 mm，h4 的設(shè)計要求為1.7 mm。為簡化測量，把4個設(shè)計參數(shù)變?yōu)? 個測量參數(shù)，即h1、h3 ＋ h4 和h2-h4，這3個變量要求分別為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 個測點（圖6），每個測點分別測量h1、h3＋ h4 和h2-h4 這3 個參數(shù)，測試結(jié)果如表2 所示?？梢钥吹剑瑴y試值均在設(shè)計要求范圍內(nèi)，因此可以排除由于膠條設(shè)計參數(shù)的影響導(dǎo)致尾門開啟噪聲大的可能性。

2.2.3.2 尾門緩沖墊高度排查

測試是否因為尾門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，測試尾門開啟過程的噪聲并與原狀態(tài)進行對比（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。這是因為緩沖墊的高度較高，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，必須進行優(yōu)化。

2.2.3.3 尾門內(nèi)間隙的排查

尾門內(nèi)間隙較小，會造成尾門關(guān)閉時對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，使得尾門開啟時發(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，對尾門內(nèi)間隙進行檢測，具體檢測點如圖8 所示。檢測結(jié)果如表3 所示，可以看出該款SUV 的尾門內(nèi)間隙除1 點、2 點和4 點的內(nèi)間隙滿足設(shè)計要求外，其余內(nèi)間隙基本上比設(shè)計要求的下限值還小。這使得尾門關(guān)閉時對膠條的壓緊力較大，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)閉時噪聲變大。

項目組增大尾門內(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），同時把尾門框安裝膠條的止口高度也降低一些。對改進后的尾門進行開啟噪聲測試，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 整改措施及效果驗證

3.1 確定整改措施

根據(jù)上述分析、測試可知，引起尾門開啟噪聲大的原因重點有2 個：一是尾門緩沖墊的高度較高；二是尾門內(nèi)間隙較小。針對以上2 個因素，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）對車體和尾門的工藝進行嚴(yán)格控制，增加尾門的內(nèi)間隙，使內(nèi)間隙滿足設(shè)計的要求。

3.2 效果驗證

上述整改措施實施后，從生產(chǎn)線上隨機抽取一臺車輛進行測試，檢測尾門的內(nèi)間隙，尾門內(nèi)間隙滿足設(shè)計要求。對該車進行尾門開啟噪聲測試，試驗結(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

本文針對某SUV 車型尾門開啟噪聲大的問題進行測試和分析，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產(chǎn)生較大的激勵引起了整個尾門系統(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)。