某SUV车型尾门开启噪声的原因分析及结构优化研究

张永利

關键词：尾门开启噪声；故障树分析；试验分析；优化措施；尾门内间隙

0 引言

NVH 性能是衡量整车舒适性以及彰显技术实力的重要标志，它是客户能直接感受到的，一辆车能否赢得市场青睐，NVH 性能已成为重要的衡量标准之一[1]。而汽车静态NVH 性能，如关车门声品质、车辆怠速时的整车振动等，更能直接影响消费者对其购买的欲望。

近年来，有关对汽车静态NVH 的研究越来越多，并且日趋成熟。为了提高汽车静态的NVH 性能，杨川等针对汽车关门声品质评价问题，提出一种基于伪WIGNER-VILLE 分布的声品质评价参数[2]，该参数能准确评价汽车关门声品质。王长山等对汽车关门声品质评价方法进行了研究，并建立了关门声品质的模型[3]。程志伟等对怠速工况下燃油系统的噪声进行评价，并对燃油泵的噪声提出改进措施[4]。程雪利等针对玻璃升降系统存在的问题进行优化取得较好的效果[5]。这些研究主要针对汽车静止时某一零部件或总成在整车上存在的问题进行相应的研究，并提出相应的整改和优化措施，提升了车辆NVH 性能的同时也提升了整车的品质。

本文针对某款SUV 车型尾门（尾门锁采用电动控制）开启存在噪声大的问题进行了相应的研究。通过测试和排查找到问题的根本原因，有针对性地采取相应的措施，取得较好的效果，使得该车尾门的开启噪声得到较大的改善。

1 尾门开启噪声测试与确认

某SUV 车型小批量下线检测发现，尾门开启时存在噪声大的问题。为了确认噪声，项目组将问题车辆停在消声室内，用噪声测试设备及软件进行尾门开启噪声的测试。噪声传感器安装高度与尾门的锁扣处于同一高度，并且噪声传感器的前端与锁扣的距离为300.0 mm。测试时，要先开启测试软件，再用手轻触尾门的开启开关，记录整个尾门开启过程的噪声信号。

对尾门开启噪声分析时，要根据尾门开启的时间进行相应的时域数据截取，再进行相应的分析。尾门开启过程的噪声彩图和声压级曲线如图1 和图2 所示。由图1 可以看出，尾门开启时噪声的主要频率较宽（200 ～ 10 000 Hz）。按下尾门开启键后，出现较大的噪声，大约经过0.2 S 后尾门开启噪声达到最大，而且频带较宽，持续时间较长。由图2 可以看出，尾门开启的峰值噪声达到约90 dB，峰值噪声较高，给人极为不舒服的感觉。

2 尾门开启噪声分析

该SUV 车型尾门为掀背式结构，主要由车门内钣金、外钣金、车门内饰板、后挡风玻璃、车门锁体、胶条以及尾门的缓冲垫等部件组成。其中，尾门的外钣金和内钣金通过焊接成为一整体；锁体通过螺栓固定在车门的内板金的下部翻边处；后挡风玻璃与尾门外钣金之间使用胶进行粘结；内饰板通过卡口与内板金连接。尾门通过铰链固定在车身上，可以绕着铰链进行一定角度的转动。胶条安装在车身尾门洞上，对尾门起到支撑、密封作用。在尾门关闭时，铰链、胶条以及缓冲垫对其支撑和限位。锁体与锁扣拉紧尾门，使得尾门在其关闭时与车身紧密的贴合在一起。

2.1 尾门开启噪声大的原因分析

针对这款SUV 尾门开启噪声大，进行相应的故障树分析，找出导致尾门开启时噪声大的可能原因。经过分析，SUV 尾门开启噪声大的可能原因如下（图3）。

（1）尾门钣金共振产生噪声。当尾门钣金的模态较低，开启尾门时由于锁体与锁扣之间的力的释放，产生激励力作用于车门，激励起车门的模态导致车门钣金产生共振，从而产生噪声，可能造成尾门开启时噪声大。

（2）尾门锁体本身噪声大。当尾门锁体本身存在着一些缺陷，也可能会增加尾门开启的噪声。

（3）尾门锁舌锁扣之间相互作用力较大时，在尾门开启的瞬间，可能会使其噪声变大。导致尾门锁体与锁扣之间的作用力变大主要因素有3 点：①尾门的间隙较小不满足设计要求时，导致胶条、缓冲垫的压缩量变大，使得车门与车身甚至锁体与锁扣之间的作用力变大；②尾门胶条设计的高度大于设计高度的上限较多，胶条的压缩量变大，导致锁体与锁扣之间的作用力变大；③尾门的缓冲垫较高，导致其压缩量变大，会给车门一个反作用力，导致锁体与锁扣之间的作用力变大。

2.2 尾门开启噪声大问题排查

2.2.1 尾门钣金共振

检查是否因为尾门钣金模态太低，导致尾门开启时产生共振引起尾门开启噪声大。在尾门钣金外侧增加阻尼垫，抑制尾门钣金的共振，降低钣金振动产生的辐射噪声。按照前述方法测试尾门开启噪声，将记录的数据与原状态进行对比（图4）。

从对比数据可以看出，在尾门钣金外侧增加阻尼后，尾门开启的峰值噪声为89.5 dB，与原状态尾门开启的峰值噪声89.6 dB相比仅降低了0.1 dB，尾门开启峰值噪声变化较小。因此可以排除由于尾门钣金模态太低，在尾门开启时产生钣金共振导致开启噪声增大的可能性。

2.2.2 锁体噪声

对锁体本身的噪声进行测试，判断锁体本身是否存在噪声大的问题。该SUV 车型使用的尾门锁在其他车型中也使用，并没有出现过尾门开启噪声大的问题。把该车型的锁体与其他车型使用的锁体（各取样本3 个），在全消声室内进行单体噪声试验。把锁单体置于台架上，使用电压为锁单体设计电压，噪声拾取点的位置距离锁舌距离为100.0 mm。测试结果如表1 所示，可以看出，问题车型使用的锁与其他车型使用的锁在峰值噪声上处于同一水平，因而可以排除由于锁体本身噪声造成尾门开启噪声大的可能性。

2.2.3 锁舌和锁扣之间作用力大

2.2.3.1 尾门框胶条设计参数的排查

尾门框胶条设计参数要求如图5 所示。其中，h1 的设计要求为32.5±1.0 mm，h2 的设计要求为14.5 mm，h3 的设计要求为18.4±0.8 mm，h4 的设计要求为1.7 mm。为简化测量，把4个设计参数变为3 个测量参数，即h1、h3 ＋ h4 和h2-h4，这3个变量要求分别为32.5±1.0 mm、20.1±0.8 mm 和16.2 mm。在问题车型尾门胶条选取8 个测点（图6），每个测点分别测量h1、h3＋ h4 和h2-h4 这3 个参数，测试结果如表2 所示。可以看到，测试值均在设计要求范围内，因此可以排除由于胶条设计参数的影响导致尾门开启噪声大的可能性。

2.2.3.2 尾门缓冲垫高度排查

测试是否因为尾门缓冲垫高度较高造成的尾门开启噪声较大。将尾门缓冲垫拆除，测试尾门开启过程的噪声并与原状态进行对比（图7）。可以看出，拆除尾门缓冲垫后尾门开启的峰值噪声比原状态降低了约2 dB。这是因为缓冲垫的高度较高，增加了缓冲垫的压缩量，造成了尾门受力变大，开启噪声变大。因此尾门缓冲垫的高度较高是导致尾门开启噪声大的主要因素之一，必须进行优化。

2.2.3.3 尾門内间隙的排查

尾门内间隙较小，会造成尾门关闭时对尾门胶条的压缩变大，使得尾门锁舌与锁扣之间的作用力加大，锁舌从锁扣中释放过程中产生较大的激励，使得尾门开启时发生出较大噪声。拆除尾门内饰板、尾门框胶条及尾门框附近的内饰板，对尾门内间隙进行检测，具体检测点如图8 所示。检测结果如表3 所示，可以看出该款SUV 的尾门内间隙除1 点、2 点和4 点的内间隙满足设计要求外，其余内间隙基本上比设计要求的下限值还小。这使得尾门关闭时对胶条的压紧力较大，同样尾门也受到胶条很大的反作用力，从而可能造成尾门关闭时噪声变大。

项目组增大尾门内间隙，并让尾门框供应商提供一套特殊的胶条（降低高度），同时把尾门框安装胶条的止口高度也降低一些。对改进后的尾门进行开启噪声测试，结果显示，增大尾门内间隙后，尾门开启的峰值噪声为78.7 dB，比原状态的尾门开启峰值噪声降低了约11.0 dB。因此尾门内间隙对尾门开启噪声的影响极大，需要加以控制。

3 整改措施及效果验证

3.1 确定整改措施

根据上述分析、测试可知，引起尾门开启噪声大的原因重点有2 个：一是尾门缓冲垫的高度较高；二是尾门内间隙较小。针对以上2 个因素，制定了以下优化措施。

（1）把尾门缓冲垫高度由原来的13.0 mm 降低到9.0 mm。

（2）对车体和尾门的工艺进行严格控制，增加尾门的内间隙，使内间隙满足设计的要求。

3.2 效果验证

上述整改措施实施后，从生产线上随机抽取一台车辆进行测试，检测尾门的内间隙，尾门内间隙满足设计要求。对该车进行尾门开启噪声测试，试验结果显示，尾门开启的峰值噪声从原状态的89.6 dB 降低到77.9 dB，效果较为显著，基本达到了标杆车的尾门开启的噪声水平。

4 结束语

本文针对某SUV 车型尾门开启噪声大的问题进行测试和分析，锁定了引起尾门开启噪声大的两大根源，是由于尾门锁体和锁扣之间的作用力大，造成了尾门锁舌从锁扣中释放时产生较大的激励引起了整个尾门系统产生较大的噪声。随后提出了整改措施，通过降低尾门缓冲垫的高度以及严格控制尾门和车体的工艺，并增加尾门内间隙，极大地降低了尾门的开启峰值噪声，改善了车辆的NVH 性能，提升了整车的品质。