白车身异响快速检测和验证

赵广，宋志辉，汤湧

（华晨汽车工程研究院白车身工程室，辽宁 沈阳 110141）

前言

车身异响严重影响驾乘体验，破坏驾驶者和乘客心情，并且异响源通常在车体封闭腔内或被内外饰件遮挡，确认异响源和返修极为不便。由于没有系统的诊断方法和解决措施，经常会造成消费者的强烈抱怨，严重影响品牌形象和销售业绩[1]。解决异响问题的关键是找到异响声源，以往主要通过“听”、“看”、“摸”的方法来查找，通过听来判断异响声源的大概位置，通过看来排查各部件的装配关系，通过摸来感知声源震动，这样的方法在对声源的判断上不准确，有时声源震动不在可触摸区域，或者声源震动不强烈而无法感知，无法确认声源位置，导致只能推测，无法快速准确解决问题。本文介绍了一种通过使用简单的工具，快速的进行异响问题检测和验证的方法，并在某SUV强化路试实验中应用，快速确定问题的根本原因，大大的提高了问题的解决效率。

1　异响产生机理

目前市场上的乘用车大多为承载式车身，承载式车身是将车架的作用融入车身的结构，它承担承载系统的全部功能，由于取消了车架，发动机和行驶系统的支点都在车身上[2]。所有的作用力也由车身来承受，白车身是刚性体，当车身受到发动机和行驶系统传过来的震动、压力作用力时，白车身产生扭转或者弯曲变形，如果此时钣金之间产生相对滑移、摩擦，就会产生噪声。

2　解决方法

2.1　确定激励源

白车身的异响多为“吱吱”声。“吱吱”声是由材料副之间的相对运动造成的，且这些材料副在车身结构内部可能埋得很深[3]。车身钣金异响噪声声源往往存在于车身封闭腔中，给异响声源的查找和返修造成很大困难。

噪声源的识别是进行噪声控制的关键。只有正确的识别振动源或者噪声源的所在，才能正确分析噪声问题发生的机理，明确噪声控制的主要问题，才能事半功倍地解决噪声问题[4]。

2.2　分析原因

对以往车型的白车身异响问题进行总结归类，产生异响的白车身结构主要有以下几类：

（1）车身钣金之间设计间隙过小，实车产生接触，或者在车身受力扭曲时产生接触。钣金之间在受力扭曲时相对滑移、摩擦，造成异响。

（2）车身钣金之间的连接失效，比如焊点开焊等情况，导致原本接合的钣金件产生相互运动。

（3）连接刚度不足，受力时产生相对滑移和摩擦，此类情况主要以螺接受力为主，比如副车架安装点的连接摩擦力不足。

（4）工艺制造原因导致的以上三种问题，比如零件尺寸超差，运输变形、焊点失效、焊接变形、结构胶漏涂、螺栓打紧力矩不足等。

2.3　解决措施和验证方案

从物理学角度来说，声音的消除主要靠“消、隔、吸”等方法。同理，出现车身钣金异响问题后，主要通过将异响源处相互滑移、干涉的钣金进行连接固定，或增加异响源处钣金的配合间隙来解决，常见方法有以下3种：

（1）消：通过增加焊点等方式消除钣金之间的间隙，增加连接刚度，解决钣金振动或滑动摩擦问题，消除异响。

（2）隔：通过改变钣金形面，合理增大钣金之间的配合间隙，使钣金之间不会接触摩擦，杜绝异响可能。

（3）吸：通过在钣金之间填充海绵、吸音材、膨胀胶等，消弱声响[5]。

可根据异响的不同情况，综合考虑实施效果和效率进行解决方案的制定，对于钣金之间间隙过小的情况，通常采用“隔”和“吸”的方法进行验证；对于连接失效的情况通常使用“消”的方法进行验证，对于连接刚度不足的情况使用“消”、“隔”和“吸”的方法进行验证均可考虑。总之，同一问题可以有不止一种解决方案，实际操作过程我们要考虑效果和效率选用最优的方案。

对于工况的再现，也要考虑效果和效率进行简化，以减少验证成本和周期。比如本文中的强化路试工况，可以在四通道实验设备上进行验证，可以节省实验成本，减少整车的其他噪音影响，也更便于拆修车辆，提高效率。

2.4　规避再发

按照 2.2节中产生异响的白车身结构分类有针对性的进行规避，防止再发：

（1）在车身设计过程中，根据目前的制造工艺水平做好尺寸链设计，确保不会产生零件的接触或者干涉。

（2）设计时要充分考虑设计强度，进行耐久性分析。

（3）可以采取增大打紧力矩或增大摩擦系数的方法规避。对于力矩衰减的情况，针对衰减原因进行结构优化。

（4）要合理优化工艺性，控制生产品质。

3　声源位置分析的工具

3.1　机械故障听诊器

机械故障听诊器是用来查找机械设备噪音的工业听诊仪器。如图1所示。

图1　机械故障听诊器

其特别适用于噪声中使用，能迅速测出柴油机、汽缸、汽车发出的机械杂声，并准确地找出故障的部位。其具有以下优点：

（1）听力保护功能,限制音量不超过国际环境噪音标准。

（2）高灵敏探头，可以查探出任何机械发出杂声部位。

（3）轻巧紧凑的设计使其能够轻易地用一只手操作。

（4）耳机具有防噪功能，即使在极度噪声环境中，耳机仍能保证上佳音质。

（5）可调节音量，以获取所需音量。

由激励源产生振动，带动周边钣金件产生振动噪声，噪声通过白车身的空腔传递和共鸣，这个过程中白车身既是激励源，又是传递振动噪声的重要环节，听觉上声音大的方位不一定是激励源的位置，也有可能是声音共鸣的位置或者声音传出的位置。所以仅仅靠人耳主观判断噪声位置来判定激励源并不准确，而且人耳对方位的判断精度也有局限性。使用机械故障听诊器进行激励源位置的查找，通过探头与钣金接触，直接对钣金的振动进行检测，而非对声音检测，可以更直观的检测振动的强烈程度，而且不受周围噪音的影响，可以更快速查找到激励源。

3.2　工业内窥镜

工业内窥镜的功能是能对弯曲管道深处探查，能观察不能直视到的部位，能在密封空腔内观察内部空间结构与状态，工业内窥镜主要用于汽车、航空发动机、管道、机械零件等，可在不需拆卸或破坏组装及设备停止运行的情况下实现无损检测。有助于减少拆开机器检查的需要，从而节省时间和金钱。工业内窥镜如图2所示。

图2　工业内窥镜

对于白车身内部的检查问题，用眼睛观测外观和经验的听声音来判断都是不足的，工业内窥镜的柔性插入管部分直径仅有 5mm左右的，可以通过白车身钣金的孔洞进入空腔内部，加上头部弯曲机构，可以多方向旋转控制，实现对复杂、窄小空间的检查，使人眼能够间接观察并检查到需要观察及检查的场所，方便的解决实际工作中遇到的问题。

4　分析验证案例

4.1　确定异响源

某SUV车型道路强化路试，路试工程师反馈试验8千公里后，在扭曲路面，D柱附近发生异响，分析此位置附近的结构，D柱为封闭腔体结构，D柱及其周边任何位置的激励都可能体现出整个D柱部分的异响。对数据结构进行排查，有12处空腔加强件产生异响的可能性较大，通过使用机械故障听诊器排查D柱及其周边位置，最终确认异响源在D柱上角接板附近，如图3所示。

图3　异响源位置

4.2　分析原因

通过3D数据分析此处的结构，空腔加强件的翻边与D柱上角接板设计间隙零贴，采用结构胶连接，如图4所示，推测异响是由于此处结构胶连接强度不足，产生相对运动所致。

图4　空腔加强件与D柱上角接板

通过使用工业内窥镜探查此处实车结构连接情况，如图5所示，加强件与内板之间没有结构胶连接，大部分间隙配合，局部接触，推测异响是由于两件在扭转工况时，接触部分产生相对运动所致。

图5　涂胶情况

4.3　制定解决措施和验证

加强件在封闭腔体结构内，如果采用方案1无法增加焊点，无法填入结构胶。可以通过使用自攻螺钉进行紧固连接来代替结构胶；如果采用方案2或3，可在内板开一个操作过孔，工具通过操作过孔伸入，进行间隙扩张来增大间隙，或者添加填充材料。

考虑验证实施方便性，采用方案1，使用2个自攻螺钉，连接紧固D柱上角接板和空腔加强件，消除钣金之间的相对运动，消除异响，如图6所示。

图6　自攻螺钉连接方案

再次进行扭曲路况的测试，异响消失，证实了之前的判断是正确的，异响是因为漏涂结构胶所致，在之后的生产中要严格控制施工质量，确保结构胶能按要求使用。

5　结论

产生白车身异响的因素较多，本文对白车身异响的常见情况进行分析，建立了系统的异响分析验证方法。针对某款SUV车型白车身异响问题，通过使用机械故障听诊器和工业内窥镜的快速检测，使用螺钉进行紧固并快速验证，确定了问题根本原因，此方法简单有效，使用工具简单便携，非常适用于在路试厂等场所的问题快速解决，可以广泛应用于各类白车身异响问题，对白车身异响问题的解决起到指导作用。

虽然系统的异响分析验证方法可以提高异响问题的解决效率，但更要做好问题再发规避，对已经发生的问题进行积累总结，在结构设计和工艺实现时对潜在的白车身异响问题进行规避，减少后期实车变更，提高开发效率，减少开发成本。

[1] 黎宏,伟朱,徐伟民,刘发清.解决车身钣金异响的方法探究与实践[J].汽车科技,2014.6.

[2] 林程,王文伟,陈潇凯.汽车车身结构与设计[M].北京:机械工业出版社,2013,9.

[3] Matthew Harrison著.李慧彬,上官云飞译.如何将汽车制造成精品[M].北京:机械工业出版社, 2009,164.

[4] 靳晓雄,张立军. 汽车噪声的预防与控制[M].上海:同济大学出版社, 2004,6.

[5] 黎宏,伟朱,徐伟民,刘发清.解决车身钣金异响的方法探究与实践[J].汽车科技,2014.6.