轎車關門聲品質影響因素分析及改善研究

董炳健

(寧波吉利汽車研究開發有限公司 長興分公司, 浙江 長興 313100)

0 引言

現代汽車制造業越來越重視汽車優越的性能和良好的聲音品質，而作為消費者最能直觀感受到的關門聲音，一直是汽車企業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門聲品質的概念，而20世紀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控制體系。

關門聲品質是指關門時聲音帶給人的聽覺感受，好的關門聲品質已經成為現代人認可和購買車輛的重要指標及評價標準。人們希望關門聲聽起來厚重、干脆且是一次關閉，整個過程沒有雜音出現。好的關門聲品質將直接影響客戶對整車品質的評價及客戶對車輛品質的第一印象。目前國內外眾多汽車廠商都投入了大量的研究來提高車門關門聲品質。

1 關門聲品質的產生機理和傳播途徑

關門聲品質有很多種評價指標，目前汽車行業主要采用尖銳度、響度、震顫度這3種指標[1]，因為這3種指標可以用聲學儀器來測量，可以最大限度規避人的主觀評價帶來的分歧誤差，也可以定量地反映車門的聲品質好壞，為工程品質提升提供可量化的指標。

1)尖銳度用來衡量聲音頻率分布，尖銳度越高說明關門聲頻率越高，關門音越尖銳。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，不能體現高檔的聽覺品質[2]。

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

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

關門聲品質的客觀評價方案：目前主流的聲品質采集方法是借助人工頭聲學測試系統及實車測試采集[4]，見圖1-圖2。

圖1 雙耳人工頭聲學測試系統

圖2 車門聲品質系統評價示意圖

2 車門聲品質工程控制策略

關門聲品質的控制，主要是針對噪聲源采取針對性的控制方案[5]，首先從車門結構入手，分析噪聲源的來源及產生機理，并在工程設計上加以控制。

關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)車門關門時震動。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生共振。

3)鎖體噪聲。主要為鎖內部材質、拉桿及拉線震動、是否隔聲等。

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

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

6)提升后視鏡、車門附件各安裝點的剛度，避免關門震動噪聲。

7)提升車門主體結構剛度。主要針對鉸鏈和車門鎖安裝點剛度、門內板剛度進行提升，達到降噪要求。

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

3 某在研車型A 車門聲品質影響因素分析及改善研究

首先通過聲學測試系統，分別測量得到A車型的關門聲響數值(尖銳度及響度)，進行客觀的數值分析[6]，查找差異點，如圖3、圖4所示。結合主觀描述，采集數據進行聲音品質分析，如表1所示。

圖3 更改設計前尖銳度測試分析

圖4 更改設計前響度測試分析

表1 某在研A 車型關門聲品質分析結果

4 改善方案研究

改善方案如下：

1)車門鎖鉤及鎖扣材質改善

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

2)車門防撞梁與車門內板貼合度改善

控制膠體膨脹質量，使車門防撞橫梁與門外板的貼合面積達到1/3以上。

3)控制車門與側圍關門間隙。

采用高度可調節的錐形緩沖塊，關門時車門與側圍之間形成緩沖，避免撞擊聲產生。

4)控制車門密封條壓縮量及車門與側圍的內間隙，使車門密封,功能滿足設計要求，消除密封不良帶來的噪聲外溢。

5)鎖體內部結構排查，主要為解決鎖體拉桿晃動，設計結構上增加海綿進行隔振處理[7]。

6)提升車門本體及安裝點剛度，避免關門時產生震顫。

對玻璃升降器電機安裝及玻璃導軌剛度進行剛度模擬分析，在安裝點增加加強筋及在車門內增加補強貼片，提升運動剛度，避免關門時車門震顫及玻璃升降震動。

經過以上六項改善，對改善后的車門進行關門聲測試。

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，關門聲越厚重有力，關門聲質量越好；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。

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

結論：A車型經過系統改善及結構優化，前門尖銳度為2.8 acum，響度為27 sone，已經達到聲品質可接受范圍，整改效果比較明顯。

5 結語

車門聲品質評價包含主觀評價和客觀評價[10]，結合不同車型關門聲品質的特點，應先進行系統聲學測試，綜合分析導致聲品質變差的因素(尖銳度、響度、震顫)，并根據現場分析車門及系統的實際情況，運用組合方法分析出需要改進的方向(對聲品質改善效果明顯的措施)，進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。