一起雨刮系統噪聲的分析及優化

狄玉濤，嚴遵璽

（上汽大眾汽車有限公司，上海 201805）

前雨刮系統作為車輛重要的安全件，用戶原本主要關注其在雨雪天氣的刮水功能。而隨著用戶對車內聲音環境的要求越來越高，雨刮系統的噪聲問題也開始得到越來越多的關注。

前雨刮系統安裝在發動機艙內，其噪聲很容易通過車身鈑金傳遞至駕駛室，影響駕駛員或乘客的舒適性。而與搖窗機和天窗等短時工作的部件不同，雨刮電機作為一個連續工作的部件，其噪聲問題一旦存在，會給乘客更糟糕的體驗。

1 前雨刮系統的結構和工作原理

前雨刮系統由刮桿、刮片總成、雨刮電機、減速機構和連桿機構等組成，并通過安裝孔位與車身鈑金相連。雨刮工作時，雨刮片壓靠在前擋風玻璃外表面上，電動機驅動減速機構旋轉，并通過連桿機構作往復運動，帶動刮桿和刮片總成左右擺動，刮刷前擋風玻璃，結構如圖1所示。

圖1 前雨刮系統結構

雨刮電機主要由定子、轉子、減速機構等組成。減速機構由蝸輪和蝸桿組成，其中蝸桿為轉子電樞軸的一部分。工作時蝸桿帶動蝸輪作旋轉工作，其結構如圖2所示。

圖2 前雨刮電機結構

2 前雨刮系統噪聲分析

某款新車型開發過程中，駕駛員在跑車過程中發現，當雨刮工作在低速擋和高速擋時，在車內可聽到異常噪聲，每個雨刮周期均可聽到一次。當雨刮工作在高速擋時，噪聲更加明顯。

2.1 基于整車的噪聲分析

針對此問題，首先在實車上進行了噪聲源頭分析，現象如下。

1）更換雨刮片，無法消除該噪聲。

2）用毛巾包裹雨刮片，仍可聽到該噪聲。

3）更換多個雨刮四聯桿總成，無法消除該噪聲。

圖3為基于實車的雨刮噪聲的時頻分布，圖3a為雨刮濕刮的噪聲時頻分布，圖3b為毛巾包裹雨刮片的噪聲時頻分布?？梢钥闯?，雨刮正刮600～1000Hz，1400～1800Hz處有噪聲的峰值，毛巾包裹無法消除，說明噪聲不是來自于雨刮片。

圖3 實車雨刮噪聲頻譜分析

通過上述分析，基本可以鎖定噪聲來自于雨刮電機。

2.2 單電機噪聲分析

為模擬電機在實車上的表現，對雨刮電機在實驗臺架施加負載進行噪聲測試。

具體操作步驟：在電機齒輪箱表面貼振動傳感器，然后對電機進行加載，測試電機齒輪箱的振動大小。見圖4。

隨著負載的增加，在某個負載點出現了與實車測試相同頻段的噪聲峰值，問題復現。雨刮電機臺架噪聲時頻分布如圖5所示。

圖4 雨刮加載噪聲測試

圖6 雨刮電機軸與軸承配合示意圖

圖5 雨刮加載噪聲頻譜

3 原因及解決措施

通過電機零部件分析，發現由于轉子靠近頭端的部分表面粗糙度較大，因此轉子軸與軸承的摩擦噪聲較大。雨刮電機轉子軸與軸承裝配方式如圖6所示。因此需要降低轉子軸的表面粗糙度。改善前后的轉子軸粗糙度如圖7所示。

對于改善前后的樣件進行了噪聲頻譜的對比分析，600～1000 Hz，1400～1800 Hz處噪聲的峰值得到有效下降，可以判斷該措施有效。見圖8。

實車驗證中，電機噪聲得到了抑制。

4 結束語

本文分析了一起整車前雨刮系統的噪聲抱怨。

1）通過排除法確定了噪聲來自于雨刮電機。

2）通過頻譜測試并結合電機結構，確定電機轉子軸前端，即與齒輪箱軸承配合的部分表面粗糙度過大，是導致雨刮系統出現異常噪聲的根本原因。

圖7 雨刮電機軸表面粗糙度改善前后對比

圖8 改善前后雨刮電機噪聲頻譜對比

3）降低轉子軸表面粗糙度，可以抑制雨刮系統的噪聲。通過對比降低轉子軸粗糙度前后的噪聲頻譜，驗證了此方法的有效性。