汽车线束过孔橡胶件符合NVH性能设计方案

2018-03-12米德旺张淑芳王小云

汽车电器 2018年2期

米德旺，张淑芳，樊瑞，王小云，程琳

（奇瑞汽车股份有限公司试验和整车技术工程院，安徽芜湖 241006）

汽车驾驶舱内噪声值是汽车乘坐舒适性的重要指标之一。随着生活品质的提高，人们对于汽车的NVH性能越来越重视，要求也越来越高。众所周知，在汽车的NVH性能中，线束过孔密封性能是消费者关注的重点之一。线束过孔橡胶件如图1所示，而线束过孔密封是通过橡胶件密封来实现，因此要提高线束过孔密封性能，就要根据目标设计满足NVH要求的线束过孔橡胶件。

图1 线束过孔橡胶件

如需满足NVH性能要求，需分析影响NVH性能因素，经分析影响NVH性能的主要有两大因素：①材料选取设计；②结构设计。设计的产品是否满足NVH性能要求仍需各类验证判定。因此本文从橡胶件材料选取、结构设计、试验验证3方面来阐述如何实现NVH性能提升。

1 材料的选取

汽车过孔线束橡胶件设计之初，经分析影响橡胶件NVH性能的主要有材料和结构设计，同理材料选取之前需分析那些材料性能能满足NVH性能要求，经分析橡胶件NVH性能对材料选取有2个方面：①结构部位NVH性能对材料要求；②声源频段对材料的要求。以下是对材料选取的详细分析。

图2 复合材料橡胶件

1.1 结构部位NVH性能对材料要求

橡胶件在线束厂装配时大多需要扩孔器扩孔，待导线装配后，扩孔器取出后要求橡胶件与线束密封［1］，此结构要求橡胶件的压缩永久变形较小，即橡胶件回弹性较好，根据线束设计线径和导线装配工时，要求选用100 ℃×22 h压缩永久变形最大为50%的EPDM材料。

1.2 声源频段对材料的要求

橡胶件是通过与钣金的配合来达到密封的目标，在相同极限保持力情况下，因各种材料对声源的不同频段的声源抵消不同，为满足NVH性能，选用不同的材料来达到密封的效果，通过测试骨架选用PP-GF30材料，外骨架选用PA66材料，隔音圈选用特种复合材料，周边选用热性材料，主体选用EPDM材料。

综上所述，根据橡胶件不同结构部位和各材料自身的声源抵消特性，选用主材料为50度、常温断裂伸长率4 0 0%、常温拉伸强度为1 0、100 ℃×22 h的压缩永久变形最大为原来的50%的EPDM材料［2］，骨架为PA66材料［3］和PP-GF30材料［4］，周边为热塑性材料［5］，密封圈为发泡材料的复合材料橡胶件（图2）。

2 结构设计

良好的结构设计能够很好地规避NVH性能问题，因此橡胶件的结构设计是和橡胶件材料选取同样重要。设计结构需根据NVH的性能要求和配合件的结构来确定，经分析有4个配合因素影响NVH性能：①与钣金的贴合面的平面度；②与钣金的配合力度；③与钣金贴合面的大小；④橡胶件厚度。

2.1 与钣金贴合面的平面度

与钣金贴合面的平面要求光滑无毛刺飞边和凹坑。如果与钣金贴合面存在毛刺飞边及凹坑缺陷，则影响橡胶件的NVH性能。为解决此类问题要求橡胶件模具分模线（图3）不在密封面上，另外定期对模具进行检查，对橡胶件产品进行全检。此方案可避免橡胶件平面度对NVH的影响。

图3 橡胶件的分模线位置

2.2 与钣金的配合力度

钣金的配合力直接影响NVH性能，经分析橡胶件与钣金贴合达到某一力值后，贴合面NVH性能表现良好，为达到此力值需设计合理结构来满足要求，常见的有2种：一种是橡胶件和骨架一体合成，骨架上设计安装结构（图4）与橡胶件配合安装到车身钣金上；另一种结构是橡胶件与钣金过盈配合来达到力值要求。为达到力值要求，过盈至少需0.5 mm。经验证与钣金配合力值在60～110 N［6］之间可满足NVH性能要求。

2.3 与钣金配合面大小

橡胶件与钣金的贴合面较小、贴合宽度较窄，不足以阻挡声波的传输，不能满足NVH性能需求。橡胶件裙边结构设计时与钣金贴合面需满足宽度需求，经过反复验证得出贴合面大于2 mm可满足NVH要求。设计时考虑钣金的覆盖面平整度，要求钣金预留平面比橡胶件最大外径大7 mm以上，其中包含钣金的位置度公差和涂胶面避让等因素。

2.4 橡胶件厚度

影响橡胶件NVH性能另一个关键因素是密封面的厚度，为确定橡胶件厚度的大小，对不同厚度橡胶件试片进行漏声测试，测试结果如表1所示。经对橡胶件的成本、工艺、NVH性能需求综合考虑，最终橡胶件密封面的厚度选用2 mm，如小于这个值则不能满足NVH要求。

图4 橡胶件骨架安装结构

表1 橡胶件试片的不同厚度NVH结果

3 试验验证

线束过孔橡胶件经材料选取和结构设计可生产出样品件，样品件是否符合NVH性能需进行验证，线束过孔橡胶件的NVH验证包含2部分：一是单件的验证；一是整车验证。下面就对验证方法和验证标准进行详细阐述。

3.1 单件验证

为满足整车NVH性能，在设计过程中需对橡胶件单件进行验证［7］，橡胶件单件测试方法有2种：一种是单频率声源测试，另一种是多声源测试。

1）单声源测试

此测试可简单测试贴合面和橡胶件本体及线束密封面的漏声状况。其是把50 MHz单声源放置测试箱中，橡胶件装配在测试钣金上，用声源探头来测试橡胶件的密封面及线束包扎孔。此声源的测试优点是测试设备简单、测试时间短，可快速测试出橡胶件的漏声缺陷；但此测试设备声源单一，不能全频段测试漏声情况。

橡胶件设计过程中，要测试橡胶件的漏声情况，把设计的产品单腔模具件进行NVH单声源测试，测试过程中主要关注与钣金贴合处的漏声情况、橡胶件本体的漏声情况及橡胶件与线束密封处的漏声情况，经过多轮测试，测试数据如表2所示，经多轮测试和修改最终设计出NVH合格的橡胶件产品。

表2 橡胶件NVH数据表

2）多声源测试

多声源测试室需要2个房间，一房间放置声源，此声源可播放125 Hz～5 000 MHz声音，另一房间是隔音室（图5），2个房间之间放置待测样件。测试时，音响播放各频段的声源，测试室内放置声源探测器，可探测漏声值。单一声源不能模拟全部漏声情况，只能分析结构不合理带来的漏声；而多声源可模拟现实声源，可以检测材料不合理带来的漏声。单声源和多声源检测合格的产品可进行实车验证。