汽车安全带卷收器异响问题的研究

2019-06-13朱文斌许翔田林申超黄文健

汽车零部件 2019年5期

朱文斌，许翔，田林，申超，黄文健

(广州汽车集团股份有限公司汽车工程研究院，广东广州 511434)

0 引言

自主品牌汽车在近几年的发展过程中，从能够造出汽车向造出好的、有品质感的汽车方向发展，这个时候需要解决的不再是基本的NVH性能，需要从更多方面进行品质提升，其中一个方面便是异响控制。安全带卷收器的异响是整车中比较常见的问题，等到实车出来后再发现此问题时，往往需要花费较大的代价才能解决，如修改钣金结构、更改安装方式和更换卷收器类型等。因此，如果能够在设计阶段提前预防，就能够以最小的代价解决该问题。

1 卷收器异响问题描述

常见的安全带卷收器按照安装形式大致可以分为水平安装和竖直安装。卷收器的异响主要产生在两种工况：关门时和在颠簸路面上行驶时。详细的异响描述见表1。

表1 卷收器异响问题描述

通过分析，影响卷收器异响的因素主要有：安装点刚度、卷收器单体噪声、系统频率和传递函数，下面将逐一展开分析和讨论。

2 安装点刚度

卷收器在钣金上的安装点主要有两种：单点安装(如图1所示)和两点安装(如图2所示)，其中单点安装的刚度值对卷收器的异响影响最大。安全带卷收器的质量一般在1 kg左右，相当于一个较大的质量块安装在钣金上，因此钣金的刚度对卷收器的振动有较大的影响。对于安装点的刚度，文中主要讨论卷收器安装在车身钣金上采用单点安装的刚度。

图1 卷收器单点安装

图2 卷收器两点安装

有反馈某SUV车型在关门的瞬间和在颠簸路面上行驶时，后排两侧竖直安装的安全带卷收器有明显敲击异响。通过拆解观察，发现在关门瞬间和颠簸路面上行驶时，卷收器沿着Y向存在明显的晃动，从而卷收器自身组件之间产生敲击异响。测试卷收器安装点的刚度，发现Y向的刚度值约为100 N/mm，刚度值偏低，通过手工加强安装点附近的钣金刚度(如图3所示)，卷收器异响消除。

图3 手工加强安装点刚度

通过对加强后的安装点和标车安装点刚度进行测试，并仿真自有车型的安装点在白车身状态下的刚度值，最后结合实际主观评价结果，确定了白车身状态下卷收器安装点的刚度值要求大于600 N/mm。最后针对一款新开发车型前排卷收器安装点刚度仿真分析，发现其值未满足要求，经过缺口补齐和增加加强筋后，刚度值达到目标要求，如图4和图5所示。常见的刚度加强方案有：翻边、增加料厚、增加加强筋和缺口补齐等[1]。

图4 原方案

图5 优化后的方案

3 单体噪声

卷收器自身的噪声主要来源于敏感组件、卷收组件和自适应装置。单体噪声是通过振动试验台进行测试，激励方式可以采用振动信号功率密度谱或扫频信号，测试环境至少为静音室，要求本底噪声小于30 dB(A)或响度值小于2宋(Sone)。噪声测试采用麦克风进行测试，麦克风的测试方向竖直于卷收器的安装平面，与卷收器表面保持300 mm的距离(如图6所示)。

图6 卷收器单体噪声测试

对于采用功率密度谱激励的噪声，其结果采用响度值，单位为宋(Sone)，计算标准采用ISO 532B的N10响度，激励方向为Y向和Z向。对于采用扫频激励方式，记录其最大噪声值。可以通过制定响度目标值或噪声值来减少卷收器单体的异响风险。

考虑到成本和沿用之前车型的卷收器类型等其他因素，可能导致单体噪声无法满足要求，此时可以采用被动措施来降噪，如增加隔音罩(如图7所示)和在两侧塑料壳体上贴丁基胶(如图8所示)。

图7 卷收器隔音罩

图8 壳体贴丁基胶

4 系统频率

系统频率是指安装方式为竖直安装的卷收器在安装状态下的频率，该频率主要受安装点钣金的刚度、卷收器质量和质心影响。当该频率与路面激励频率接近时，卷收器自身产生较强的共振异响。

某车型在进行整车异响试验时，发现在一条异响路面上B柱卷收器发生较严重的敲击异响，通过测试发现卷收器在27 Hz时振动较大(如图9所示)，通过对比安装点和减振器塔座处的振动，卷收器本体的振动较大，说明产生了共振。进一步分析发现，卷收器在安装状态下的系统频率为26 Hz(如图10所示)，路面激励信号在27 Hz时存在较大的峰值(如图11所示)，因此卷收器本体发生了共振而产生敲击异响。最后通过加强安装点处的刚度，提高了共振频率，消除了该共振异响。