轎車關(guān)門聲品質(zhì)影響因素分析及改善研究

董炳健

(寧波吉利汽車研究開發(fā)有限公司 長興分公司, 浙江 長興 313100)

0 引言

現(xiàn)代汽車制造業(yè)越來越重視汽車優(yōu)越的性能和良好的聲音品質(zhì)，而作為消費(fèi)者最能直觀感受到的關(guān)門聲音，一直是汽車企業(yè)努力研究提高的方向。早在1985年，豐田汽車公司就率先提出了汽車關(guān)門聲品質(zhì)的概念，而20世紀(jì)90年代美國通用和福特汽車公司更是提出了自己的控制方法，并逐漸形成一套完善的聲品質(zhì)控制體系。

關(guān)門聲品質(zhì)是指關(guān)門時(shí)聲音帶給人的聽覺感受，好的關(guān)門聲品質(zhì)已經(jīng)成為現(xiàn)代人認(rèn)可和購買車輛的重要指標(biāo)及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。人們希望關(guān)門聲聽起來厚重、干脆且是一次關(guān)閉，整個(gè)過程沒有雜音出現(xiàn)。好的關(guān)門聲品質(zhì)將直接影響客戶對整車品質(zhì)的評價(jià)及客戶對車輛品質(zhì)的第一印象。目前國內(nèi)外眾多汽車廠商都投入了大量的研究來提高車門關(guān)門聲品質(zhì)。

1 關(guān)門聲品質(zhì)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播途徑

關(guān)門聲品質(zhì)有很多種評價(jià)指標(biāo)，目前汽車行業(yè)主要采用尖銳度、響度、震顫度這3種指標(biāo)[1]，因?yàn)檫@3種指標(biāo)可以用聲學(xué)儀器來測量，可以最大限度規(guī)避人的主觀評價(jià)帶來的分歧誤差，也可以定量地反映車門的聲品質(zhì)好壞，為工程品質(zhì)提升提供可量化的指標(biāo)。

1)尖銳度用來衡量聲音頻率分布，尖銳度越高說明關(guān)門聲頻率越高，關(guān)門音越尖銳。尖銳度不宜過高，通常尖銳度控制在2～2.5 acum。過高聲音刺耳，使人不舒服，過低聲音不響亮，不能體現(xiàn)高檔的聽覺品質(zhì)[2]。

2)響度用來衡量聲音的能量或強(qiáng)度，既體現(xiàn)了聲音的大小(區(qū)別于分貝dB)，又體現(xiàn)了關(guān)門聲音的厚重感。一般車門響度指標(biāo)控制在25～30 sone之間會(huì)使人產(chǎn)生愉悅感;而>35 sone將會(huì)帶來沉悶的撞擊音，使人反感；<25 sone則聲音表現(xiàn)出單薄感，車門體現(xiàn)為低檔單薄的感覺[3]。

3)震顫度代表了關(guān)門時(shí)聲音持續(xù)的時(shí)間長短。高頻的震顫表現(xiàn)出聲音雜亂，頻率越低，聲響越集中，聲音更加渾厚。因此低頻的震顫會(huì)帶給人一種厚重、高檔的聽覺品質(zhì)。

關(guān)門聲品質(zhì)的客觀評價(jià)方案：目前主流的聲品質(zhì)采集方法是借助人工頭聲學(xué)測試系統(tǒng)及實(shí)車測試采集[4]，見圖1-圖2。

圖1 雙耳人工頭聲學(xué)測試系統(tǒng)

圖2 車門聲品質(zhì)系統(tǒng)評價(jià)示意圖

2 車門聲品質(zhì)工程控制策略

關(guān)門聲品質(zhì)的控制，主要是針對噪聲源采取針對性的控制方案[5]，首先從車門結(jié)構(gòu)入手，分析噪聲源的來源及產(chǎn)生機(jī)理，并在工程設(shè)計(jì)上加以控制。

關(guān)門過程中的主要噪聲來源有：

1)車門撞擊聲。主要為門鎖鉤與鎖舌的撞擊，限位器的過檔聲音及車身和金屬之間的碰撞。控制方案為校核車門總質(zhì)量在合理范圍，車門增加緩沖處理(如緩沖塊、密封條壓縮量控制)。

2)車門關(guān)門時(shí)震動(dòng)。主要來源因素為車門本體及鉸鏈剛度不足，車門外板曲率過大產(chǎn)生共振。

3)鎖體噪聲。主要為鎖內(nèi)部材質(zhì)、拉桿及拉線震動(dòng)、是否隔聲等。

4)車身是否完好密封。車門密封條不產(chǎn)生噪聲，它是通過密封唇邊的壓縮量來避免車門與側(cè)圍的撞擊音，以及通過密封隔斷部件產(chǎn)生的噪聲傳入人耳。

5)通過車門輔料降噪。通過增加阻尼材料、膨脹膠類及加強(qiáng)板提高車門整體剛度，避免噪聲產(chǎn)生。

6)提升后視鏡、車門附件各安裝點(diǎn)的剛度，避免關(guān)門震動(dòng)噪聲。

7)提升車門主體結(jié)構(gòu)剛度。主要針對鉸鏈和車門鎖安裝點(diǎn)剛度、門內(nèi)板剛度進(jìn)行提升，達(dá)到降噪要求。

8)零部件尺寸要求提升。控制車身及車門尺寸、間隙面差等，避免制造誤差及設(shè)計(jì)間隙帶來的噪聲影響。

3 某在研車型A 車門聲品質(zhì)影響因素分析及改善研究

首先通過聲學(xué)測試系統(tǒng)，分別測量得到A車型的關(guān)門聲響數(shù)值(尖銳度及響度)，進(jìn)行客觀的數(shù)值分析[6]，查找差異點(diǎn)，如圖3、圖4所示。結(jié)合主觀描述，采集數(shù)據(jù)進(jìn)行聲音品質(zhì)分析，如表1所示。

圖3 更改設(shè)計(jì)前尖銳度測試分析

圖4 更改設(shè)計(jì)前響度測試分析

表1 某在研A 車型關(guān)門聲品質(zhì)分析結(jié)果

4 改善方案研究

改善方案如下：

1)車門鎖鉤及鎖扣材質(zhì)改善

A車型采納競品車方案，鎖舌采用包塑處理，并將鎖體材質(zhì)改為軟塑。更改后鎖舌柔軟，避免與鎖鉤硬接觸，關(guān)門時(shí)碰撞尖銳度降低。

2)車門防撞梁與車門內(nèi)板貼合度改善

控制膠體膨脹質(zhì)量，使車門防撞橫梁與門外板的貼合面積達(dá)到1/3以上。

3)控制車門與側(cè)圍關(guān)門間隙。

采用高度可調(diào)節(jié)的錐形緩沖塊，關(guān)門時(shí)車門與側(cè)圍之間形成緩沖，避免撞擊聲產(chǎn)生。

4)控制車門密封條壓縮量及車門與側(cè)圍的內(nèi)間隙，使車門密封,功能滿足設(shè)計(jì)要求，消除密封不良帶來的噪聲外溢。

5)鎖體內(nèi)部結(jié)構(gòu)排查，主要為解決鎖體拉桿晃動(dòng)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)上增加海綿進(jìn)行隔振處理[7]。

6)提升車門本體及安裝點(diǎn)剛度，避免關(guān)門時(shí)產(chǎn)生震顫。

對玻璃升降器電機(jī)安裝及玻璃導(dǎo)軌剛度進(jìn)行剛度模擬分析，在安裝點(diǎn)增加加強(qiáng)筋及在車門內(nèi)增加補(bǔ)強(qiáng)貼片，提升運(yùn)動(dòng)剛度，避免關(guān)門時(shí)車門震顫及玻璃升降震動(dòng)。

經(jīng)過以上六項(xiàng)改善，對改善后的車門進(jìn)行關(guān)門聲測試。

1)尖銳度分析：圖5為尖銳度改善分析圖，由圖譜可知尖銳度得到明顯改善，尖銳度越小聲品質(zhì)越好[8]。

圖5 尖銳度改善分析

2)響度分析

圖6為響度改善分析圖。由圖譜可知響度峰值得到較大提高，響度越大，關(guān)門聲越厚重有力，關(guān)門聲質(zhì)量越好；響度小，聲音薄弱，給人帶來低檔、薄弱感[9]。

圖6 響度改善分析

3)震顫分析

圖7為改善前震顫圖譜，圖8為改善后震顫圖譜。由圖譜可知改善后車門震顫聲響減小，頻率降低，聲響(分貝)音集中，聲音更加渾厚；給人一種厚重、高檔的聽覺品質(zhì)。

圖7 改善前震顫圖譜

圖8 改善后震顫圖譜

表2為車門改善前后響度及尖銳度峰值對比。

表2 車門改善前后響度及尖銳度峰值對比

結(jié)論：A車型經(jīng)過系統(tǒng)改善及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，前門尖銳度為2.8 acum，響度為27 sone，已經(jīng)達(dá)到聲品質(zhì)可接受范圍，整改效果比較明顯。

5 結(jié)語

車門聲品質(zhì)評價(jià)包含主觀評價(jià)和客觀評價(jià)[10]，結(jié)合不同車型關(guān)門聲品質(zhì)的特點(diǎn)，應(yīng)先進(jìn)行系統(tǒng)聲學(xué)測試，綜合分析導(dǎo)致聲品質(zhì)變差的因素(尖銳度、響度、震顫)，并根據(jù)現(xiàn)場分析車門及系統(tǒng)的實(shí)際情況，運(yùn)用組合方法分析出需要改進(jìn)的方向(對聲品質(zhì)改善效果明顯的措施)，進(jìn)而反推出需要采取的有效措施，從而一次解決主因，逐步解決次因，快速提升車門聲品質(zhì)。