汽車線束過孔橡膠件符合NVH性能設計方案

米德旺，張淑芳，樊 瑞，王小云，程 琳

（奇瑞汽車股份有限公司 試驗和整車技術工程院，安徽 蕪湖 241006）

汽車駕駛艙內噪聲值是汽車乘坐舒適性的重要指標之一。隨著生活品質的提高，人們對于汽車的NVH性能越來越重視，要求也越來越高。眾所周知，在汽車的NVH性能中，線束過孔密封性能是消費者關注的重點之一。線束過孔橡膠件如圖1所示，而線束過孔密封是通過橡膠件密封來實現，因此要提高線束過孔密封性能，就要根據目標設計滿足NVH要求的線束過孔橡膠件。

圖1 線束過孔橡膠件

如需滿足NVH性能要求，需分析影響NVH性能因素，經分析影響NVH性能的主要有兩大因素：①材料選取設計；②結構設計。設計的產品是否滿足NVH性能要求仍需各類驗證判定。因此本文從橡膠件材料選取、結構設計、試驗驗證3方面來闡述如何實現NVH性能提升。

1 材料的選取

汽車過孔線束橡膠件設計之初，經分析影響橡膠件NVH性能的主要有材料和結構設計，同理材料選取之前需分析那些材料性能能滿足NVH性能要求，經分析橡膠件NVH性能對材料選取有2個方面：①結構部位NVH性能對材料要求；②聲源頻段對材料的要求。以下是對材料選取的詳細分析。

圖2 復合材料橡膠件

1.1 結構部位NVH性能對材料要求

橡膠件在線束廠裝配時大多需要擴孔器擴孔，待導線裝配后，擴孔器取出后要求橡膠件與線束密封［1］，此結構要求橡膠件的壓縮永久變形較小，即橡膠件回彈性較好，根據線束設計線徑和導線裝配工時，要求選用100 ℃×22 h壓縮永久變形最大為50%的EPDM材料。

1.2 聲源頻段對材料的要求

橡膠件是通過與鈑金的配合來達到密封的目標，在相同極限保持力情況下，因各種材料對聲源的不同頻段的聲源抵消不同，為滿足NVH性能，選用不同的材料來達到密封的效果，通過測試骨架選用PP-GF30材料，外骨架選用PA66材料，隔音圈選用特種復合材料，周邊選用熱性材料，主體選用EPDM材料。

綜上所述，根據橡膠件不同結構部位和各材料自身的聲源抵消特性，選用主材料為50度、常溫斷裂伸長率4 0 0%、常溫拉伸強度為1 0、100 ℃×22 h的壓縮永久變形最大為原來的50%的EPDM材料［2］，骨架為PA66材料［3］和PP-GF30材料［4］，周邊為熱塑性材料［5］，密封圈為發泡材料的復合材料橡膠件（圖2）。

2 結構設計

良好的結構設計能夠很好地規避NVH性能問題，因此橡膠件的結構設計是和橡膠件材料選取同樣重要。設計結構需根據NVH的性能要求和配合件的結構來確定，經分析有4個配合因素影響NVH性能：①與鈑金的貼合面的平面度；②與鈑金的配合力度；③與鈑金貼合面的大小；④橡膠件厚度。

2.1 與鈑金貼合面的平面度

與鈑金貼合面的平面要求光滑無毛刺飛邊和凹坑。如果與鈑金貼合面存在毛刺飛邊及凹坑缺陷，則影響橡膠件的NVH性能。為解決此類問題要求橡膠件模具分模線（圖3）不在密封面上，另外定期對模具進行檢查，對橡膠件產品進行全檢。此方案可避免橡膠件平面度對NVH的影響。

圖3 橡膠件的分模線位置

2.2 與鈑金的配合力度

鈑金的配合力直接影響NVH性能，經分析橡膠件與鈑金貼合達到某一力值后，貼合面NVH性能表現良好，為達到此力值需設計合理結構來滿足要求，常見的有2種：一種是橡膠件和骨架一體合成，骨架上設計安裝結構（圖4）與橡膠件配合安裝到車身鈑金上；另一種結構是橡膠件與鈑金過盈配合來達到力值要求。為達到力值要求，過盈至少需0.5 mm。經驗證與鈑金配合力值在60～110 N［6］之間可滿足NVH性能要求。

2.3 與鈑金配合面大小

橡膠件與鈑金的貼合面較小、貼合寬度較窄，不足以阻擋聲波的傳輸，不能滿足NVH性能需求。橡膠件裙邊結構設計時與鈑金貼合面需滿足寬度需求，經過反復驗證得出貼合面大于2 mm可滿足NVH要求。設計時考慮鈑金的覆蓋面平整度，要求鈑金預留平面比橡膠件最大外徑大7 mm以上，其中包含鈑金的位置度公差和涂膠面避讓等因素。

2.4 橡膠件厚度

影響橡膠件NVH性能另一個關鍵因素是密封面的厚度，為確定橡膠件厚度的大小，對不同厚度橡膠件試片進行漏聲測試，測試結果如表1所示。經對橡膠件的成本、工藝、NVH性能需求綜合考慮，最終橡膠件密封面的厚度選用2 mm，如小于這個值則不能滿足NVH要求。

圖4 橡膠件骨架安裝結構

表1 橡膠件試片的不同厚度NVH結果

3 試驗驗證

線束過孔橡膠件經材料選取和結構設計可生產出樣品件，樣品件是否符合NVH性能需進行驗證，線束過孔橡膠件的NVH驗證包含2部分：一是單件的驗證；一是整車驗證。下面就對驗證方法和驗證標準進行詳細闡述。

3.1 單件驗證

為滿足整車NVH性能，在設計過程中需對橡膠件單件進行驗證［7］，橡膠件單件測試方法有2種：一種是單頻率聲源測試，另一種是多聲源測試。

1）單聲源測試

此測試可簡單測試貼合面和橡膠件本體及線束密封面的漏聲狀況。其是把50 MHz單聲源放置測試箱中，橡膠件裝配在測試鈑金上，用聲源探頭來測試橡膠件的密封面及線束包扎孔。此聲源的測試優點是測試設備簡單、測試時間短，可快速測試出橡膠件的漏聲缺陷；但此測試設備聲源單一，不能全頻段測試漏聲情況。

橡膠件設計過程中，要測試橡膠件的漏聲情況，把設計的產品單腔模具件進行NVH單聲源測試，測試過程中主要關注與鈑金貼合處的漏聲情況、橡膠件本體的漏聲情況及橡膠件與線束密封處的漏聲情況，經過多輪測試，測試數據如表2所示，經多輪測試和修改最終設計出NVH合格的橡膠件產品。

表2 橡膠件NVH數據表

2）多聲源測試

多聲源測試室需要2個房間，一房間放置聲源，此聲源可播放125 Hz～5 000 MHz聲音，另一房間是隔音室（圖5），2個房間之間放置待測樣件。測試時，音響播放各頻段的聲源，測試室內放置聲源探測器，可探測漏聲值。單一聲源不能模擬全部漏聲情況，只能分析結構不合理帶來的漏聲；而多聲源可模擬現實聲源，可以檢測材料不合理帶來的漏聲。單聲源和多聲源檢測合格的產品可進行實車驗證。

圖5 橡膠件測試隔音室

橡膠件進行多聲源測試時，首先需安裝好設備，調試好音響及測試軟件，布置好測試樣件，把隔音室設置標準值之后開始驗證，此測試比較復雜，因此在單聲源合格后方進行此項測試。圖6是測試的波形圖，根據波形圖來判斷橡膠件的NVH是否合格，如不合格需進行改進，直至測試合格才能進入實車裝配驗證。

圖6 多聲源測試波形圖

3.2 實車驗證

實車狀態NVH性能是產品設計最終的目標。前期所有工作都是為實車狀態滿足要求展開，因此最終的檢驗是實車驗證。下面介紹實車測試。

橡膠件的單件測試是模擬實車的環境，但是很難模擬實車的動態及裝配情況，因此單件測試合格后需對整車進行測試。實車測試是聲源放在車外，在車內測試，模擬實車起動加速和路噪等情況來進行NVH測試［8］，整車的測試是對橡膠件選材、結構設計的最終檢驗。待實車測試合格，滿足NVH性能的方案設計完成。

4 總結

為滿足線束過孔橡膠件NVH性能，在橡膠件設計過程中，嚴格遵從選用隔音材料，設計密封良好、裝配良好的結構，并通過多次多項驗證即可設計出NVH性能良好的橡膠件產品，從而滿足顧客的NVH性能要求，滿足顧客的舒適度要求。

［1］ QC/T 29106—2014，汽車電線束技術條件［S］.

［2］ Q/SQR S1-9—2012，EPDM橡膠件材料標準［S］.

［3］ Q／SQR S1-33—2012，聚酰胺材料（PA66）［S］.

［4］ QSQR S1-27—2015，汽車用聚丙烯類材料［S］.

［5］ Q/SQR S1-107—2012，動態硫化熱塑性彈性體材料［S］.

［6］ Q/SQR S8-79—2014，整車線束橡膠件［S］.

［7］ Q/SQR T2-63—2012，汽車電器及其附件NVH性能試驗方法［S］.

［8］ 張守元，沈磊，郁強.整車NVH研發結構噪聲設計研究［J］.輕型汽車技術，2010（9）：8-12.