乘用车侧门关门声音品质研究及应用

周伟 胡宏 宋大伟 俞克胜 马保林

摘要：随着车辆的迅速普及，顾客对车辆的使用期望从代步工具，逐渐演变为对造型的个性化需求及对整车各系统舒适性的要求。作为乘客评价整车的重要标准，车门性能是重要的整车性能之一，其中关门声音品质又是车门的重要性能，在整车开发过程中，关门声音品质的开发是重要的组成部分。

本文首先明确了声音的评价指标，其次对影响因素进行了详细分析，进而提出了控制方法和指标要求。最后根据相关的试验标准，对设计产品进行试验验证。通过验证发现，车门的各项性能均能满足开发的目标。

关键词：侧门;闭合速度;操作力;关门声音品质

中图分类号：U463.82 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2019）05-0039-05

周伟

本科毕业于湖北汽车工业学院，硕士毕业于合肥工业大学工程，现就职于奇瑞汽车股份有限公司，任門盖部主任师，主要研究方向为车身门盖系统集成设计。已发表论文3篇，获专利21项。

前言

随着生活水平的提高，汽车的普及，人们对车辆的需求从最简单的出行，发展到对外观、舒适、环保、安全等附加性能的需要。关门声音作为舒适性的重要组成部分，也是顾客重点关注的地方，因此车门的关闭声音已成为各大主机厂关注的焦点，本文结合前期对车门声音的持续改进，针对声音的优化寻求解决方案。

1 关闭过程中声音评价

为了给顾客营造出一种高档豪华的感觉，对于车门关闭过程中，希望出现一种低沉厚重的声音，不希望出现高频的金属撞击声，同时也不希望伴随震颤、杂音及异响的出现。简单概括说，好的关门声音要涵盖三个方面的基本特征：厚重、低沉、无杂音。

目前研究车门关门声音品质，行业内常用的客观评价指标有：

①声压级别

②峰值响度

③峰值尖锐度等

研究表明，主观评价好的车辆关门声有着共同的客观特征，峰值响度和峰值尖锐度数值均较小。图1.1为常规的关门声音品质测量图片，通过测量设备可以测试出不同关闭速度对应的关门峰值响度和峰值尖锐度。

除了采用峰值响度和峰值尖锐度对关门声进行客观评价外，通常还需要采用时频图对震颤、异响等现象进行分析。研究发现，主观评价好的关门声，其时频图如图1.2所示，应包含以下特征：

①波形简单平滑，只有一个清晰的峰，声信号中高频成分应尽量少;

②初始冲击的时间应保持在一定时间范围内，约0.1s左右;

③低频段的声信号应该持续较长的时间，约0.4～0.5s左右;

关门品质很差的时频图如图1.3所示：①波形复杂，有多个高频的峰;②时频图中除掉最大峰值之外还会有较多相对小一些的峰值，谐波的声音往往带有杂音，比如拖沓的声音或是金属啸声。

结合近几年的开发经验，总结出在关门过程中，好的声音评价包含以下因素：

①关门过程中是一种低沉的感受，即需要低频的声音，不能出现高频刺耳的声音;

②没有哐眶的门外板的共振声，以及零件之间间隙不够出现零件相互碰撞而产生的“咔哒咔哒”的声音;

③门锁啮合过程中，不出现锁扣和锁体之间以及锁体中自身部件转动带来的金属部件之间的冲击噪音;

④关闭过程中只出现一次撞击声音，不会出现多次撞击声;

⑤关闭后没有导轨等附件的震颤声，以及一些紧固件或者卡扣关闭过程中出现的“哗啦哗啦”的声音;

⑥四个门具有相同的声音品质。

2 声音品质影响因素分析

2.1 最小关门速度

车门关闭过程中的声音品质和车门的最小关闭速度有关。通常情况下，车门最小关闭速度越大，关门过程中出现的噪音等级越高，其原因机理为声音是通过振动而产生，可以通过降低振动速度而实现降低辐射声压级别，车门关闭速度越小，则车门内部部件振动速度也会随之变小，从而实现降低辐射声压级别。

同时在关闭过程中，关闭声音的频率分布也和关门速度有关，由于关门过程中是一个脉冲激励过程，当关门速度越大，一些高频零部件会被激发振动，从而发出一些高频的声音，为了规避这些声音的出现，所以在产品开发过程中，尽可能的降低车门的最小关闭速度。

2.2 车门模态

当车门钣金的自身模态和门外板局部模态偏小时，在关门过程中易出现钣金共振。在产品设计开发初期，要对车门模态进行相应的定义，按行业内常规做法，通常设定车门总成模态，考虑到车门自身模态与怠速时发动机转动频率不能重叠，以免发生共振，以及车门自身结构特点，模态值很难做大，此参数通常≥28Hz。以及防止大力关门过程中出现局部共振，内外板的局部模态也要重点关注，同时内板要避开车门上使用扬声器的低音频率。

2.3 锁系统声音品质

如果锁系统自身声音品质不良，在车门关闭过程中容易出现锁扣与锁体之间以及锁体中自身部件转动带来的金属冲击噪音。

2.4 锁扣动刚度

锁和锁扣安装面要具备足够的刚性，特别是侧围锁扣安装面在Y方向要有足够的动刚度，刚度不足时，在关门过程中容易发生共振异响，在车门开启过程中易在骨架处形成空腔，将开启声音放大。

2.5 车门的装配调整

保证车门要有一个好状态的装配调整，避免因装配或者调整不良，造成关闭及开启过程中不顺畅，以及在关闭过程中多次出现锁体和锁扣之间的撞击声音。

2.6 车门附件安装牢固度

车门上的附件，例如玻璃导轨的安装紧固件或者安装螺栓选择不当，在使用过程中容易发生松动和引起关门震响。

2.7 安装附件到钣金的距离

车门上的安装附件在非紧固的部位到车门钣金的距离要合理，由于在关门过程中会出现震动，当部件之间的间隙偏小时会出现部件之间的相互撞击，进而导致异响。

2.8 密封缓冲系统

新产品开发过程中，根据确认的BP配合截面尺寸以及零部件通用化的相关要求，合理设定车门周边各处密封条的配合截面，确认合理的压载及合理的压缩量。

3 声音品质开发方法

为了获得一个好的关门声音品质，主要的噪音控制手段，主要涵盖以下多个方面，现针对各方面进行逐一阐述。

3.1 降低车门最小关闭速度

结合竞品实车最小关门速度测量结果，如表3.1所示，以及公司模块内专业小组主观评价，得出最小关门速度越小，顾客在关门过程中就会降低关门力，这样可以有效的规避大力关门过程中出现的最大尖锐度和最大响度，同时考虑到制造的难易程度，关门目标速度越小，整车达成难度越大，综合考虑通常将车门最小关闭速度设定为1.2m/s。

降低最小关门速度的方法是优化各部件在关门过程中的能量消耗，如限位器消耗能量、上锁能量、密封条能量等。

3.2 提高车门整体的模态

通过合理的设计，保证车门自身的自由模态及局部模态满足设计目标。

外板的局部模态可通过造型增加相應特征或后期贴增强垫来实现，在防撞板与外板间涂隔振胶也可进一步提升门总成的整体刚性。同时车门内板要进行合理的设计，合理的布置加强筋和加强梁，提高内板的刚度及局部模态，如图3.1所示。框架的具体要求：①窗台处的结构要有效的延伸到下面（如图3.1的1、2点位所示）;②内板上的各安装点，尽可能窜成大面，安装点周边型面要在Y方向做出台阶差，台阶差尽量大，形成有效的支撑梁结构，空间可行的话尽量为几字型梁（如图3.1的1、2、3、4、5、6点位所示）：

3.3 选用声音品质优秀的锁系统

经研究发现，锁自身声音品质的提升对门总成系统的声音品质改善明显。如表3.2所示，为不同锁的声音测试结果对比，可以看出：不管从关门还是开门声音品质来看，某车型采用的锁均优于竞品。

3.4 提升侧围锁扣安装点动刚度

为了提升侧围锁扣安装点处动刚度，主要方案为优化锁扣加强板的结构设计，尽量使锁扣加强板与轮罩、C柱加强板及侧围外板间都形成联接，无法焊接区域可通过使用结构胶实现，增加锁扣加强板料厚也可对动刚度有一定提升。

3.5 良好的车门装配调整

通俗的说，就是保证车门在关闭过程中锁扣与锁正常啮合。从上锁力测试台架的实测结果来看：当锁扣绕整车坐标X轴或Y轴在士30范围内旋转后，此时的上锁力值相对理论位置上锁力值增加或减少在10%以内;当锁扣在整车坐标Z轴士2mm偏移后，此时的上锁力值相对理论位置上锁力增加明显，通常在10%以上。当上述锁扣旋转或偏移出现在整车上时，关门声音品质明显变差，金属撞击声明显增加。如图3.2所示锁力值测试示意图，如表3.3所示为具体测试力值对比表。

3.6 车门附件安装牢固度

例如玻璃导轨的安装紧固件或者安装螺栓选择不当、安装力矩定义不合理，在使用过程中发生松动会引起关门震响。

3.7安装附件到钣金的距离

各个零部件之间的距离，可以根据具体的间隙布置BP（Best Practice）进行合理设定。若设定不当，在关闭过程中出现了零部间件的干涉，则“咔哒咔哒”的声音将很难避免。

3.8 密封缓冲系统设计

密封条压载设定不合理会引起关门能量消耗过大、车门最小关闭速度提升及较高的峰值响度。通过验证发现，当密封条采用高压载/小干涉量比采用低压载Z大干涉量时消耗的能量更低。

4 声音品质的设计验证

4.1 数字化设计验证

在设计产品数据冻结之前，需对声音品质的各影响因素进行逐一确认，评估各设计状态是否满足要求。在这个评价过程中需要借助CAE分析方法对车门的模态进行分析、对侧围骨架上的锁扣安装点动刚度进行分析、同时对整车的NVHA行分析，当这些虚拟分析值同时满足要求时，才具备发放条件，否则需做相应的改进，待满足要求后再启动数据发放。

例如某车型车门模态的分析如图4.1：

通过分析可知，该车型的具体模态如下：一阶模态32.6，模态振型为上窗框横向摆动;二阶模态45.5，模态振型为一阶扭转;三阶模态56.1，模态振型为内板局部振动;四阶模态57.2，模态振型为外板局部振动+窗框上部扭动;五阶模态62.9，模态振型为外板局部振动;六阶模态66.6，模态振型为内外板局部振动+窗框上部摆动。可以看出：车身模态满足设计目标值，同时满足局部模态目标，防止大力关门时出现局部共振。

4.2 实物样车验证

针对实物样车验证创建了三种评价方式，分别为主观感受评价、客观测量评价以及系统耐久验证评价。

主观感受评价至少需要3-5名有经验工程师，对车门采用最小关门速度至2m/s的速度关门，采用5分制的评价表格，对实车及竞品车型进行评价打分。

客观测量评价是在静音室内通过仪器，详细测量关门过程中的声压级、响度和尖锐度。例如表4.1 为某车型在客观测量过程中的响度和尖锐度。

通过和竞品车型的主观感受评价及客观测量评价，发现此车型测量值基本达到前期的目标设定，即该车的实际表现满足性能开发要求。

5 结论

对关门声音品质开发方法进行了较详细阐述分析。首先，简要介绍了关门声音品质的概念。其次，对各影响因素进行了详细分析。再次，介绍了关门声音品质开发过程中的技术方法。最后，通过数字化验证和实物样车验证来检验此套开发方法的有效性和准确性，通过实车验证表明此套开发方法具有较高的准确性。

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