某輕型客車A柱雨檐密封條風噪問題研究與優(yōu)化

/張東力　黃超勇　吳訓　陳慈龍　袁振松

摘 要：某輕型客車在開發(fā)階段，風噪主觀駕評時，發(fā)現(xiàn)在100km/h以上時，車內(nèi)存在明顯的“噗噗”低頻風噪聲，采集車內(nèi)噪聲數(shù)據(jù)進行分析，分析出“噗噗”聲頻率位于170-190Hz之間。經(jīng)問題診斷，鎖定“噗噗”聲來自于A柱雨檐密封條的唇邊處。為解決A柱雨檐密封條風噪問題，首先研究“噗噗”聲產(chǎn)生的機理；然后研究增大前門與A柱面差、增大A柱雨檐密封條唇邊密度、減短雨檐密封條唇邊長度等方案；緊接著分析上述幾種方案的實施情況，確定實施前門與A柱設(shè)計面差增大至3mm的方案；最后進行經(jīng)驗總結(jié)，制定設(shè)計標準，避免后續(xù)新車型開發(fā)過程中出現(xiàn)A柱雨檐密封條風噪問題。

關(guān)鍵詞：輕型客車 風噪 雨檐密封條 A柱 前門 面差

1 引言

當今科技技術(shù)飛速發(fā)展，汽車行業(yè)技術(shù)要求也越來越高。汽車的風噪問題也是現(xiàn)代輕型客車主要的客戶抱怨，優(yōu)良的風噪性能是提升汽車客戶感知體驗重要的一項。風噪的改善依賴于對汽車車身細節(jié)的設(shè)計與把控，在這些相關(guān)細節(jié)中A柱雨檐密封條產(chǎn)生的風噪問題尤為重要，是整車風噪問題的壓艙石[1]。

汽車A柱雨檐密封條的好壞是車輛質(zhì)量優(yōu)劣的一項重要的體現(xiàn)。它主要的作用是進行車身的密封，填補鈑金之間的縫隙、防止雨水、阻擋沙塵、隔除車外噪音等作用；同時它還可以裝飾鈑金、遮擋焊點、與A面匹配等美觀外形作用[2]。更重要是密封條外形及材料的設(shè)計不良，引起的相關(guān)的高速風噪問題。本文以某輕型客車車型的A柱雨檐密封條產(chǎn)生的“噗噗”聲問題解決為例，分析原設(shè)計方案中密封條產(chǎn)生的“噗噗”聲問題發(fā)聲的原因和機理，尋求該問題的不同解決方案，總結(jié)該問題的解決策略，制定規(guī)避A柱雨檐密封條產(chǎn)生 “噗噗”聲問題的設(shè)計標準，為新項目設(shè)計提供依據(jù)和參考。

2 問題現(xiàn)象及機理分析

2.1 問題現(xiàn)象

某輕型客車在項目開發(fā)階段風噪主觀駕評時，發(fā)現(xiàn)在速度100km/h以上時，一些試驗車輛產(chǎn)生明顯的“噗噗”聲，車內(nèi)駕乘人員能夠明顯感知到車輛存在異常聲音，不能接受；利用麥克風及專業(yè)的數(shù)采設(shè)備采集車內(nèi)主駕位置的聲音，并對聲音數(shù)據(jù)進行時頻分析，通過濾波回放等方式，最終鎖定噗噗聲的頻率為170-190Hz之間的窄帶頻率。

主觀駕評可以大致識別到“噗噗”聲來自于汽車前門區(qū)域。使用布基膠帶，對前門周圈的縫隙全部密封，再次駕評，“噗噗”聲消失，這時可以完全確定該風噪來自于前門周圈，然后將前門周圈分成很多小區(qū)域，對每個小區(qū)域再分別撕掉膠帶逐一確定排查，發(fā)現(xiàn)撕掉A柱與前門一小段區(qū)域后，“噗噗”聲再次出現(xiàn)，因此可以鎖定“噗噗”聲產(chǎn)生于A柱與前門的這一小段區(qū)域，如圖2中，將A柱等分成13段，“噗噗”聲來自于虛線框中的5-9號點區(qū)域。

接著去除A柱雨檐密封條，駕評發(fā)現(xiàn)“噗噗”聲消失，此時可以確定問題來自于雨檐密封條。然后觀察發(fā)現(xiàn)雨檐密封條的唇邊較長且偏軟，可能是引起問題的原因，利用膠帶固定雨檐密封條唇邊，再次駕評發(fā)現(xiàn)無“噗噗”聲，進而可以確定該風噪問題是A柱雨檐密封條唇邊引起。

A立柱雨檐密封條風噪問題僅在部分車上存在，為了找到問題的更深層次原因，測量一些故障車及無問題車A柱5-9號點與前門的間隙、面差數(shù)據(jù)，間隙設(shè)計值為5mm，面差設(shè)計值為-2.5mm，公差均為±1.5mm。觀察發(fā)現(xiàn)，故障車與無問題車間隙均滿足設(shè)計要求，并無明顯差異，判斷間隙不是該問題的影響因素；而面差，故障車在該5-9號點區(qū)域普遍偏小，無問題車面差均在-1.5mm以下，因此可以初步確定A柱與前門面差是影響該問題的重要因素[3]。

2.2 “噗噗”聲機理分析

高速情況下， 汽車A柱周圍渦流強烈[4]，前車門窗框存在一定的動態(tài)變形，較軟較長的雨檐密封條唇邊在渦流的擾動下與車門不斷的貼緊與分離，特別當A柱與前門面差較小時，雨檐密封條唇邊與A柱拍擊更為劇烈，此時車門、A柱、雨檐密封條、門框密封條組成的腔體與車外通過雨檐密封條唇邊處進行氣流的不斷交互，產(chǎn)生低頻“噗噗”聲[5，6]。

根據(jù)該機理，同樣可以確定A柱與前門面差、雨檐密封條的唇邊設(shè)計情況是引起風噪的兩個關(guān)鍵因素。

3 優(yōu)化方案研究&實施情況

根據(jù)“噗噗”聲產(chǎn)生機理，從A柱與前門面差和雨檐密封條兩個影響因素出發(fā)研究優(yōu)化方案：增大A柱與前門面差；雨檐密封條唇邊密度增大；雨檐密封條唇邊長度減短等。

3.1 增大A柱與前門面差方案

A柱與前門面差設(shè)計值為-2.5mm，公差為±1.5mm，實際面差范圍為-2.5±1.5mm，即面差值應(yīng)位于-4～-1mm之間，從表1數(shù)據(jù)來看，很多問題車面差值沒有在該范圍，屬于制造控制不到位的問題，需制造進行控制。另外車輛E面差滿足-4～-1mm的要求，仍存在風躁問題，參考批量搜集到的數(shù)據(jù)，為了解決風噪問題，需要將A柱與前門面差控制在-1.5mm以下，受制造水平的影響，公差帶通常無法在短時間內(nèi)縮小，因此為了調(diào)整面差范圍，改變面差的名義值（即設(shè)計值）是可行的解決方法。將面差設(shè)計值由-2.5mm調(diào)整至-3mm，結(jié)合±1.5mm的公差，面差的實際范圍將變?yōu)?4.5～-1.5mm，風噪問題可以解決。

小幅度修改前門包邊區(qū)域的模具，將前車門包邊區(qū)域往里走0.5mm，實現(xiàn)A柱與前門面差設(shè)計值調(diào)整為-3mm。

3.2 雨檐密封條唇邊密度增大方案

雨檐密封條唇邊所用材料為EPDM海綿膠，密度設(shè)計值為0.65 g/cm?，密度偏小，唇邊硬度小，抵御變形能力較差，為了驗證海綿膠密度值對風噪問題的影響，臨時制作海綿膠密度為0.8 g/cm?的雨檐密封條，并在問題車上裝車驗證，使用增大海綿膠密度的樣件，風噪問題消失，問題可解決。

3.3 雨檐密封條唇邊長度縮短的方案

與同類車型相比，該輕型客車雨檐密封條唇邊長度設(shè)計過長，過長的唇邊導(dǎo)致其抵御變形能力較差，容易在風中擺動，為兼顧防塵防水的要求，將雨檐密封條唇邊減短2mm，制作10套臨時樣件，并在問題車上裝車驗證，使用唇邊減短2mm的密封條，風噪問題消失，問題可解決。

3.4 優(yōu)化方案實施情況

增大A柱與前門面差方案：小幅度修改前門包邊區(qū)域的模具，將前車門包邊區(qū)域往里走0.5mm，車門屬于自制件，沒有修模費用，成本不變，并且修模周期短；經(jīng)批量驗證，方案穩(wěn)健，方案得以實施。

雨檐密封條唇邊密度增大方案：該方案需要重開密封條模具，產(chǎn)生模具重開費用，成本增加，并且模具制作周期長，影響項目進度，綜合多方面影響，方案未實施。

雨檐密封條唇邊長度縮短的方案：該方案同樣需要重開密封條模具，有一定的模具費用及模具制作周期長的問題，也會影響項目進度，方案未實施。

4 結(jié)論

本文為了解決汽車A柱雨檐密封條產(chǎn)生的“噗噗”聲問題，分析“噗噗”聲問題產(chǎn)生的機理，研究了可以規(guī)避A柱雨檐密封條聲問題的三個方案。后續(xù)的新車型開發(fā)階段，應(yīng)對A柱與前門面差、A柱雨檐密封條的設(shè)計提出具體的要求，提前識別雨檐密封條風噪風險。具體按以下標準執(zhí)行：A柱與前門面差至少要3mm，如果精致工藝要求小面差設(shè)計，則要求雨檐密封條唇邊海綿膠的密度不小于0.8 g/cm?、長度在10mm以下，避免在物理樣車階段出現(xiàn)雨檐密封條風噪問題。本文研究對解決及規(guī)避A柱雨檐密封條風噪問題具有指導(dǎo)意義，并為后續(xù)類似風噪問題的快速解決，提供了思路及方案。

參考文獻：

[1]龐劍.汽車車身噪聲與振動控制[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015.

[2]雷宇宇.車門密封條風噪問題分析及設(shè)計優(yōu)化[J].時代汽車，2022（01）：131-132.

[3]黃杰巧，郭名權(quán)，馮海萍.解決CN車型A柱區(qū)域“嗚嗚”聲風噪問題[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2021（08）：67-69.

[4]George A R．Automobile Aerodynamic Noise[C].SAE Paper 900315．

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[6]張強.氣動聲學基礎(chǔ)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2012.