熊輝，李磊，周偉

摘? 要：當(dāng)汽車(chē)在高速路面上行駛時(shí)汽車(chē)會(huì)受到風(fēng)壓的影響，尤其是在汽車(chē)側(cè)面的車(chē)門(mén)區(qū)域，空氣的負(fù)壓力會(huì)讓車(chē)門(mén)開(kāi)閉件及密封條產(chǎn)生一定的變形，造成路面噪聲及風(fēng)噪聲泄露到駕駛艙內(nèi)，對(duì)乘客產(chǎn)生干擾并感覺(jué)到不舒適。研究開(kāi)閉件密封條結(jié)構(gòu)及風(fēng)壓的影響，針對(duì)性的改進(jìn)密封條的結(jié)構(gòu)減少乘客艙內(nèi)的風(fēng)噪聲，對(duì)整車(chē)的NVH性能提升至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：風(fēng)噪；門(mén)洞密封條；NVH

中圖分類(lèi)號(hào)：U467.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）03-0048-04

Research on Wind Noise Performance of Automotive

Door Sealing Strip

Xiong Hui， Li Lei， Zhou Wei

（Chery Automobile Co.， Ltd， WuHu 241000， China）

Abstract： When driving on high-speed roads， the car will be affected by wind pressure， especially in the door area on the side of the car. The negative air pressure will cause certain deformation of the door opening and closing components and sealing strip. Road noise and wind noise leak into the cockpit， causing interference and discomfort to passengers.Studying the structure of the sealing strip of the opening and closing components and the impact of wind pressure， improving the structure of the sealing strip to reduce wind noise in the passenger compartment is crucial for improving the NVH performance of the entire vehicle.

Key Words： Wind noise; Door Sealing strip; NVH

1? ? 前言

隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展和提升，消費(fèi)者對(duì)汽車(chē)的需求不再是簡(jiǎn)單的能開(kāi)和好看，消費(fèi)者把汽車(chē)變成一個(gè)移動(dòng)的家。當(dāng)用戶(hù)在購(gòu)車(chē)的時(shí)候，更加注重車(chē)身乘坐空間及乘坐的舒適性，安靜和舒適的駕乘環(huán)境也成為消費(fèi)者判斷車(chē)輛好壞的關(guān)鍵因素。當(dāng)車(chē)輛行駛時(shí)車(chē)內(nèi)噪聲隨著車(chē)速的增加逐步增大。車(chē)內(nèi)噪音主要由動(dòng)力總成的噪音、路噪和風(fēng)噪等組成，在不同車(chē)速下其對(duì)車(chē)內(nèi)噪聲的貢獻(xiàn)值也不一樣。怠速和低速行駛時(shí)，燃油車(chē)的車(chē)內(nèi)噪聲主要由動(dòng)力總成和傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)噪聲為主，對(duì)于新能源車(chē)此時(shí)無(wú)發(fā)動(dòng)機(jī)遮蔽路噪會(huì)凸顯。車(chē)輛中高速行駛時(shí)，輪胎與路面的噪聲是主要的噪聲源。當(dāng)車(chē)輛行駛超過(guò)70-80km/h時(shí)，空氣與車(chē)身之間的摩擦形成的風(fēng)噪聲成了主要噪聲源[1]。針對(duì)汽車(chē)的噪聲各大主機(jī)廠都作為重點(diǎn)研究課題。對(duì)汽車(chē)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，分析其噪聲源及傳遞路徑，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和提升結(jié)構(gòu)模態(tài)來(lái)隔斷或降低噪聲的傳遞，可以有效的提升乘員艙的舒適性。

2? ? 車(chē)身密封結(jié)構(gòu)及常見(jiàn)風(fēng)噪問(wèn)題

車(chē)身的密封系統(tǒng)主要是指車(chē)門(mén)開(kāi)閉件與車(chē)身骨架本體之間的多個(gè)密封零件，主要包含門(mén)洞密封條、車(chē)門(mén)門(mén)框密封條、車(chē)門(mén)玻璃呢槽、車(chē)門(mén)外擋水條、車(chē)門(mén)內(nèi)擋水條、車(chē)門(mén)下部密封條、車(chē)門(mén)外邊緣密封條等。密封系統(tǒng)主要作用是填充車(chē)門(mén)等開(kāi)閉件與車(chē)身之間的縫隙，主要保護(hù)車(chē)門(mén)開(kāi)關(guān)、玻璃升降等運(yùn)動(dòng)零件與車(chē)身骨架及車(chē)門(mén)的密封，阻擋車(chē)輛外部雨水、污濁灰塵空氣、車(chē)外環(huán)境噪聲、車(chē)輛行駛中車(chē)門(mén)及玻璃的震動(dòng)等傳遞到成員艙內(nèi)。車(chē)門(mén)密封系統(tǒng)如圖1和圖2所示。

車(chē)門(mén)密封系統(tǒng)最主要的是斷面設(shè)計(jì)，一種好的斷面結(jié)構(gòu)可以起到很好的密封效果。密封系統(tǒng)的材料主要為EPDM和鋼骨架，一般采用一起擠出工藝成型。其中密封條的材料、厚度、壓縮剛性、壓縮負(fù)荷的設(shè)計(jì)也很關(guān)鍵。密封系統(tǒng)的主要的工作原理是通過(guò)密封條在車(chē)門(mén)關(guān)閉后產(chǎn)生密封條壓縮變形，變形后的密封條附著在車(chē)門(mén)和車(chē)身之間的縫隙實(shí)現(xiàn)密封。不合理的密封條結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會(huì)造成密封失效、漏水、漏聲、產(chǎn)生噪聲、緊固不良和塌陷等問(wèn)題。

在汽車(chē)開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到風(fēng)噪問(wèn)題。汽車(chē)高速行駛的時(shí)候，快速流動(dòng)的風(fēng)與車(chē)身表面如后視鏡、A柱、外把手、輪轂等撞擊和摩擦以及在某些凹陷處產(chǎn)生氣旋從而產(chǎn)生風(fēng)噪聲。這些風(fēng)噪聲透過(guò)車(chē)門(mén)及密封條進(jìn)入到車(chē)內(nèi)。車(chē)輛速度越大風(fēng)噪音就越大。同時(shí)風(fēng)噪聲與車(chē)身的薄鋼板產(chǎn)生激勵(lì)和震動(dòng)并通過(guò)車(chē)身骨架傳遞到車(chē)身內(nèi)部。目前主要的風(fēng)噪聲主要如下：

（1）風(fēng)噪斯斯聲，一般是由風(fēng)擋玻璃、車(chē)門(mén)及側(cè)窗密封狀態(tài)不良而產(chǎn)生；

（2）風(fēng)噪哨聲，一般是由于車(chē)身縫隙尺寸問(wèn)題而產(chǎn)生或者后視鏡、天線等表面結(jié)構(gòu)件外形設(shè)計(jì)不合理而產(chǎn)生[2]；

本文主要研究門(mén)洞密封條的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)風(fēng)噪聲的影響，通過(guò)優(yōu)化密封條的結(jié)構(gòu)、材料、截面等關(guān)鍵參數(shù)改善風(fēng)噪聲通過(guò)密封系統(tǒng)滲入到乘員艙，減少風(fēng)噪聲對(duì)駕乘人員的影響，提升整體舒適性。

3? ? 門(mén)洞密封條風(fēng)噪問(wèn)題實(shí)驗(yàn)研究

實(shí)車(chē)的薄板震動(dòng)也會(huì)傳導(dǎo)風(fēng)噪聲，用實(shí)車(chē)研究密封條對(duì)風(fēng)噪聲的影響容易受到干擾。用整車(chē)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證風(fēng)噪聲是最直接有效的方法，但運(yùn)用風(fēng)洞試驗(yàn)研究密封系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)性細(xì)節(jié)方案不僅周期長(zhǎng)而且成本高。本次研究建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，選用了車(chē)身門(mén)洞密封條進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工裝的實(shí)驗(yàn)研究。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)工裝見(jiàn)圖3所示。

用一塊較厚的鋼板代替車(chē)門(mén)，一塊較厚的鋼板代替車(chē)身。代替車(chē)身的鋼板設(shè)計(jì)出安裝槽用來(lái)安裝車(chē)身門(mén)洞密封條，代替車(chē)身的鋼板頭部加工出密封面用來(lái)模擬真實(shí)的車(chē)門(mén)和車(chē)身的密封間隙和壓縮面。簡(jiǎn)化了的實(shí)驗(yàn)工裝很好的去除了車(chē)身和車(chē)門(mén)的鈑金及其他附件對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。中間兩塊鋼板對(duì)接處按照實(shí)車(chē)的密封縫隙及密封條安裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和加工。

然后把實(shí)驗(yàn)工裝安裝在實(shí)驗(yàn)室中間位置，除了實(shí)驗(yàn)工裝處在兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室中間外，其他的區(qū)域全部密封隔離如圖4所示。在混響室中放入混響聲源和傳感器，在消聲室中放入聲強(qiáng)探頭。

通過(guò)混響室內(nèi)傳聲器測(cè)試聲源聲強(qiáng)SI0，通過(guò)消聲室內(nèi)聲強(qiáng)探頭測(cè)量受聲側(cè)聲強(qiáng)SI1，聲強(qiáng)傳遞損失公式（1）求出。

SIL=SI0-SI1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

實(shí)驗(yàn)用500Hz～5000Hz頻段進(jìn)行測(cè)試，試驗(yàn)前樣件按照20±5℃保溫處理24h達(dá)到環(huán)境條件的平衡。

通過(guò)車(chē)身門(mén)洞密封條的斷面研究可知，車(chē)身門(mén)洞密封條的設(shè)計(jì)變量有泡管形狀、壓縮量、壓載負(fù)荷、材料的密度、材料的厚度、涂層、排氣孔等。針對(duì)多種變量采用DOE交叉實(shí)驗(yàn)，通過(guò)隔音量測(cè)試結(jié)果分析和研究主要影響因子。

用圖3和圖4所示的試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，用公式（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，車(chē)身門(mén)洞密封條的泡管壁厚對(duì)隔音量的影響如圖5所示，在3150Hz處最大影響量9.5 dB。

車(chē)身門(mén)洞密封條的壓縮量對(duì)隔音量的影響如圖6所示，在3200Hz處影響量6.3dB。

車(chē)身門(mén)洞密封條的排氣孔對(duì)隔音量的影響如圖7所示，在3500Hz處影響量5.3Hz。

限于篇幅其他試驗(yàn)詳細(xì)結(jié)果不做展示，通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)匯總和分析后可知，對(duì)隔音量影響最大的是密封條泡管形狀，其次分別是泡管厚度、壓縮量、排氣孔、涂層和壓載，詳細(xì)如表1所示。

4? ? 車(chē)門(mén)密封系統(tǒng)方案優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)研究的結(jié)果對(duì)車(chē)身門(mén)洞密封條優(yōu)化設(shè)計(jì)泡管形狀，在面向車(chē)外的根部增加了料厚，將車(chē)門(mén)側(cè)密封條唇邊根部材料由發(fā)泡膠更改為密實(shí)膠，提高壓縮負(fù)荷，唇邊接口增加凸起筋條為解決前門(mén)風(fēng)噪嘯叫[3]。在面向車(chē)內(nèi)的部位料厚適當(dāng)?shù)淖儽?，以此?lái)中和料厚增加帶來(lái)的密封條壓載的增加[4-5]。

其次優(yōu)化了泡管的排氣孔，減少車(chē)身門(mén)洞密封條的排氣孔數(shù)量5個(gè)，僅在視覺(jué)及風(fēng)噪相對(duì)不敏感區(qū)開(kāi)孔。整體優(yōu)化后的截面如圖8所示。針對(duì)優(yōu)化的斷面進(jìn)行CAE分析，確保壓縮載荷不能明顯的增加，避免產(chǎn)生車(chē)門(mén)閉合力增加帶來(lái)車(chē)門(mén)不好關(guān)的問(wèn)題。

通過(guò)試驗(yàn)分析可知，優(yōu)化后隔音量在2500Hz段優(yōu)化了5.1dB，隔音量平均提升4.1dB，基本滿(mǎn)足了目標(biāo)曲線。然后根據(jù)新的斷面做了實(shí)物樣件，并在道路實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行80-120km/h的道路風(fēng)噪測(cè)試和主觀評(píng)價(jià)，經(jīng)過(guò)五組車(chē)輛和人員組合驗(yàn)證，方案優(yōu)化和改善了原車(chē)的風(fēng)噪問(wèn)題。

5? ? 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)并建立了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)，通過(guò)一套實(shí)驗(yàn)工裝在NVH實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展門(mén)洞密封條各設(shè)計(jì)因子與風(fēng)噪聲的研究，得出如下結(jié)論：

（1）門(mén)洞密封條對(duì)隔音量影響最大的是泡管形狀，其次是泡管厚度、壓縮量、排氣孔、涂層和壓載。其他密封系統(tǒng)同類(lèi)零件可以參考文中的設(shè)計(jì)方案作出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化；

（2）通過(guò)文中建立的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)工況進(jìn)行密封系統(tǒng)風(fēng)噪性能研究，可以在設(shè)計(jì)前期交叉開(kāi)展實(shí)驗(yàn)研究，有效節(jié)省密封系統(tǒng)后期風(fēng)洞試驗(yàn)、模具開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)變更等開(kāi)發(fā)費(fèi)用和開(kāi)發(fā)周期。本文的NVH風(fēng)噪聲改進(jìn)案例對(duì)整車(chē)NVH風(fēng)噪性能提升也提供了很好的案例參考。

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熊? ?輝

畢業(yè)于大連理工大學(xué)，車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)，碩士學(xué)歷，現(xiàn)就職于奇瑞汽車(chē)股份有限公司，任車(chē)身開(kāi)發(fā)主任工程師，工程師職稱(chēng)。目前研究方向：車(chē)身安全、NVH、密封性能等內(nèi)容，已發(fā)表文章《雙門(mén)轎車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)的乘員保護(hù)》《SUV白車(chē)身扭轉(zhuǎn)剛度的分析與優(yōu)化》《行人保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋鉸鏈研究》《轎車(chē)側(cè)門(mén)關(guān)閉NVH性能分析》等。

專(zhuān)家推薦語(yǔ)

康潤(rùn)程

國(guó)家汽車(chē)質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心（襄陽(yáng)）

NVH專(zhuān)業(yè)副總師? 研究員級(jí)高級(jí)工程師

本文針對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生風(fēng)噪原因進(jìn)行了理論分析，指出在汽車(chē)側(cè)面的車(chē)門(mén)區(qū)域，空氣的負(fù)壓力會(huì)讓車(chē)門(mén)開(kāi)閉件及密封系統(tǒng)產(chǎn)生一定的變形，造成路面噪聲及風(fēng)噪聲泄露到駕駛艙內(nèi)，對(duì)乘客產(chǎn)生干擾并感覺(jué)到不舒適。進(jìn)行了開(kāi)閉件的密封條的結(jié)構(gòu)及風(fēng)壓的影響研究，針對(duì)門(mén)洞密封條開(kāi)展了試驗(yàn)研究，得到了影響密封條密封性能的結(jié)構(gòu)排序，并指導(dǎo)密封條設(shè)計(jì)，開(kāi)展試驗(yàn)驗(yàn)證其有效。

全文結(jié)構(gòu)完整，論點(diǎn)明確、理論較嚴(yán)謹(jǐn)、論據(jù)充分、邏輯性較強(qiáng)、可讀性強(qiáng)，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。