白車身異響快速檢測和驗證

趙廣，宋志輝，湯湧

（華晨汽車工程研究院白車身工程室，遼寧 沈陽 110141）

前言

車身異響嚴重影響駕乘體驗，破壞駕駛者和乘客心情，并且異響源通常在車體封閉腔內或被內外飾件遮擋，確認異響源和返修極為不便。由于沒有系統的診斷方法和解決措施，經常會造成消費者的強烈抱怨，嚴重影響品牌形象和銷售業績[1]。解決異響問題的關鍵是找到異響聲源，以往主要通過“聽”、“看”、“摸”的方法來查找，通過聽來判斷異響聲源的大概位置，通過看來排查各部件的裝配關系，通過摸來感知聲源震動，這樣的方法在對聲源的判斷上不準確，有時聲源震動不在可觸摸區域，或者聲源震動不強烈而無法感知，無法確認聲源位置，導致只能推測，無法快速準確解決問題。本文介紹了一種通過使用簡單的工具，快速的進行異響問題檢測和驗證的方法，并在某SUV強化路試實驗中應用，快速確定問題的根本原因，大大的提高了問題的解決效率。

1　異響產生機理

目前市場上的乘用車大多為承載式車身，承載式車身是將車架的作用融入車身的結構，它承擔承載系統的全部功能，由于取消了車架，發動機和行駛系統的支點都在車身上[2]。所有的作用力也由車身來承受，白車身是剛性體，當車身受到發動機和行駛系統傳過來的震動、壓力作用力時，白車身產生扭轉或者彎曲變形，如果此時鈑金之間產生相對滑移、摩擦，就會產生噪聲。

2　解決方法

2.1　確定激勵源

白車身的異響多為“吱吱”聲。“吱吱”聲是由材料副之間的相對運動造成的，且這些材料副在車身結構內部可能埋得很深[3]。車身鈑金異響噪聲聲源往往存在于車身封閉腔中，給異響聲源的查找和返修造成很大困難。

噪聲源的識別是進行噪聲控制的關鍵。只有正確的識別振動源或者噪聲源的所在，才能正確分析噪聲問題發生的機理，明確噪聲控制的主要問題，才能事半功倍地解決噪聲問題[4]。

2.2　分析原因

對以往車型的白車身異響問題進行總結歸類，產生異響的白車身結構主要有以下幾類：

（1）車身鈑金之間設計間隙過小，實車產生接觸，或者在車身受力扭曲時產生接觸。鈑金之間在受力扭曲時相對滑移、摩擦，造成異響。

（2）車身鈑金之間的連接失效，比如焊點開焊等情況，導致原本接合的鈑金件產生相互運動。

（3）連接剛度不足，受力時產生相對滑移和摩擦，此類情況主要以螺接受力為主，比如副車架安裝點的連接摩擦力不足。

（4）工藝制造原因導致的以上三種問題，比如零件尺寸超差，運輸變形、焊點失效、焊接變形、結構膠漏涂、螺栓打緊力矩不足等。

2.3　解決措施和驗證方案

從物理學角度來說，聲音的消除主要靠“消、隔、吸”等方法。同理，出現車身鈑金異響問題后，主要通過將異響源處相互滑移、干涉的鈑金進行連接固定，或增加異響源處鈑金的配合間隙來解決，常見方法有以下3種：

（1）消：通過增加焊點等方式消除鈑金之間的間隙，增加連接剛度，解決鈑金振動或滑動摩擦問題，消除異響。

（2）隔：通過改變鈑金形面，合理增大鈑金之間的配合間隙，使鈑金之間不會接觸摩擦，杜絕異響可能。

（3）吸：通過在鈑金之間填充海綿、吸音材、膨脹膠等，消弱聲響[5]。

可根據異響的不同情況，綜合考慮實施效果和效率進行解決方案的制定，對于鈑金之間間隙過小的情況，通常采用“隔”和“吸”的方法進行驗證；對于連接失效的情況通常使用“消”的方法進行驗證，對于連接剛度不足的情況使用“消”、“隔”和“吸”的方法進行驗證均可考慮。總之，同一問題可以有不止一種解決方案，實際操作過程我們要考慮效果和效率選用最優的方案。

對于工況的再現，也要考慮效果和效率進行簡化，以減少驗證成本和周期。比如本文中的強化路試工況，可以在四通道實驗設備上進行驗證，可以節省實驗成本，減少整車的其他噪音影響，也更便于拆修車輛，提高效率。

2.4　規避再發

按照 2.2節中產生異響的白車身結構分類有針對性的進行規避，防止再發：

（1）在車身設計過程中，根據目前的制造工藝水平做好尺寸鏈設計，確保不會產生零件的接觸或者干涉。

（2）設計時要充分考慮設計強度，進行耐久性分析。

（3）可以采取增大打緊力矩或增大摩擦系數的方法規避。對于力矩衰減的情況，針對衰減原因進行結構優化。

（4）要合理優化工藝性，控制生產品質。

3　聲源位置分析的工具

3.1　機械故障聽診器

機械故障聽診器是用來查找機械設備噪音的工業聽診儀器。如圖1所示。

圖1　機械故障聽診器

其特別適用于噪聲中使用，能迅速測出柴油機、汽缸、汽車發出的機械雜聲，并準確地找出故障的部位。其具有以下優點：

（1）聽力保護功能,限制音量不超過國際環境噪音標準。

（2）高靈敏探頭，可以查探出任何機械發出雜聲部位。

（3）輕巧緊湊的設計使其能夠輕易地用一只手操作。

（4）耳機具有防噪功能，即使在極度噪聲環境中，耳機仍能保證上佳音質。

（5）可調節音量，以獲取所需音量。

由激勵源產生振動，帶動周邊鈑金件產生振動噪聲，噪聲通過白車身的空腔傳遞和共鳴，這個過程中白車身既是激勵源，又是傳遞振動噪聲的重要環節，聽覺上聲音大的方位不一定是激勵源的位置，也有可能是聲音共鳴的位置或者聲音傳出的位置。所以僅僅靠人耳主觀判斷噪聲位置來判定激勵源并不準確，而且人耳對方位的判斷精度也有局限性。使用機械故障聽診器進行激勵源位置的查找，通過探頭與鈑金接觸，直接對鈑金的振動進行檢測，而非對聲音檢測，可以更直觀的檢測振動的強烈程度，而且不受周圍噪音的影響，可以更快速查找到激勵源。

3.2　工業內窺鏡

工業內窺鏡的功能是能對彎曲管道深處探查，能觀察不能直視到的部位，能在密封空腔內觀察內部空間結構與狀態，工業內窺鏡主要用于汽車、航空發動機、管道、機械零件等，可在不需拆卸或破壞組裝及設備停止運行的情況下實現無損檢測。有助于減少拆開機器檢查的需要，從而節省時間和金錢。工業內窺鏡如圖2所示。

圖2　工業內窺鏡

對于白車身內部的檢查問題，用眼睛觀測外觀和經驗的聽聲音來判斷都是不足的，工業內窺鏡的柔性插入管部分直徑僅有 5mm左右的，可以通過白車身鈑金的孔洞進入空腔內部，加上頭部彎曲機構，可以多方向旋轉控制，實現對復雜、窄小空間的檢查，使人眼能夠間接觀察并檢查到需要觀察及檢查的場所，方便的解決實際工作中遇到的問題。

4　分析驗證案例

4.1　確定異響源

某SUV車型道路強化路試，路試工程師反饋試驗8千公里后，在扭曲路面，D柱附近發生異響，分析此位置附近的結構，D柱為封閉腔體結構，D柱及其周邊任何位置的激勵都可能體現出整個D柱部分的異響。對數據結構進行排查，有12處空腔加強件產生異響的可能性較大，通過使用機械故障聽診器排查D柱及其周邊位置，最終確認異響源在D柱上角接板附近，如圖3所示。

圖3　異響源位置

4.2　分析原因

通過3D數據分析此處的結構，空腔加強件的翻邊與D柱上角接板設計間隙零貼，采用結構膠連接，如圖4所示，推測異響是由于此處結構膠連接強度不足，產生相對運動所致。

圖4　空腔加強件與D柱上角接板

通過使用工業內窺鏡探查此處實車結構連接情況，如圖5所示，加強件與內板之間沒有結構膠連接，大部分間隙配合，局部接觸，推測異響是由于兩件在扭轉工況時，接觸部分產生相對運動所致。

圖5　涂膠情況

4.3　制定解決措施和驗證

加強件在封閉腔體結構內，如果采用方案1無法增加焊點，無法填入結構膠。可以通過使用自攻螺釘進行緊固連接來代替結構膠；如果采用方案2或3，可在內板開一個操作過孔，工具通過操作過孔伸入，進行間隙擴張來增大間隙，或者添加填充材料。

考慮驗證實施方便性，采用方案1，使用2個自攻螺釘，連接緊固D柱上角接板和空腔加強件，消除鈑金之間的相對運動，消除異響，如圖6所示。

圖6　自攻螺釘連接方案

再次進行扭曲路況的測試，異響消失，證實了之前的判斷是正確的，異響是因為漏涂結構膠所致，在之后的生產中要嚴格控制施工質量，確保結構膠能按要求使用。

5　結論

產生白車身異響的因素較多，本文對白車身異響的常見情況進行分析，建立了系統的異響分析驗證方法。針對某款SUV車型白車身異響問題，通過使用機械故障聽診器和工業內窺鏡的快速檢測，使用螺釘進行緊固并快速驗證，確定了問題根本原因，此方法簡單有效，使用工具簡單便攜，非常適用于在路試廠等場所的問題快速解決，可以廣泛應用于各類白車身異響問題，對白車身異響問題的解決起到指導作用。

雖然系統的異響分析驗證方法可以提高異響問題的解決效率，但更要做好問題再發規避，對已經發生的問題進行積累總結，在結構設計和工藝實現時對潛在的白車身異響問題進行規避，減少后期實車變更，提高開發效率，減少開發成本。

[1] 黎宏,偉朱,徐偉民,劉發清.解決車身鈑金異響的方法探究與實踐[J].汽車科技,2014.6.

[2] 林程,王文偉,陳瀟凱.汽車車身結構與設計[M].北京:機械工業出版社,2013,9.

[3] Matthew Harrison著.李慧彬,上官云飛譯.如何將汽車制造成精品[M].北京:機械工業出版社, 2009,164.

[4] 靳曉雄,張立軍. 汽車噪聲的預防與控制[M].上海:同濟大學出版社, 2004,6.

[5] 黎宏,偉朱,徐偉民,劉發清.解決車身鈑金異響的方法探究與實踐[J].汽車科技,2014.6.