車門密封條風噪問題分析及設計優化

雷宇宇

摘 要：文章根據某車型沖壓窗框結構在高速行駛過程中的風噪分析，從車門密封條、車門鈑金、側圍匹配狀態及密封條結構進行對比分析，查出風噪原因以及制定改進方案，解決車門密封條帶來的風噪問題，從而得出后續新車型類似匹配結構設計優化方向。

關鍵詞：高速 車門密封條 風噪

Abstract：According to the wind noise analysis in the process high speed running of certain models rolling window frame structures， from the door sealing strip and sheet metal and the side surround match state， the article compares the sealing structure， finds out the wind noise and reason and establishes improvement scheme， solves the wind of the problems of car door sealing strip， and concludes that the subsequent new models similar to match the structure optimization design.

Key words：high speed， door sealing strip， wind noise

1 引言

隨著人們生活水平的不斷提高，人們對汽車密封條外觀及功能的要求也越來越高。車門密封條作為功能件，可以起到防止雨（水）、塵土、污染氣體侵入、防止振動、噪聲、熱量侵入室內、防止腐蝕介質侵蝕車身板件、隔音降噪、吸收和降低振動;作為外觀件，可以起到填補間隙、裝飾鈑金、遮擋焊點、A面匹配、外觀美觀等作用。而降噪功能考慮不當，則會造成密封條引起的風噪問題。本文根據車門密封條與車門鈑金及側圍實際匹配情況及設計狀態，從車門密封條擠出斷面和接角匹配處進行結構優化，解決風噪問題，提升客戶體驗感，滿足汽車NVH性能要求，為后續提升類似結構整車質量提供參考依據。

2 什么是風噪及風噪的表現形式

風噪是汽車在高速行駛的過程中迎面而來的風的壓力已經超過車門的密封阻力進入車內而產生的噪音，汽車行駛的速度越快，噪音就越大（主要通過：四門密封間隙，包括整體薄鋼板產生和傳遞）。產生共鳴噪，而車體本身就是一個箱體，產生的聲音就有折射和重疊的性質，當聲音傳入車內時，如果沒有吸音和隔音材料來吸收和阻隔，噪音就會不斷折射和重疊，形成共鳴聲。

（1）風噪斯斯聲，一般是由風擋玻璃、車門及側窗密封狀態不良而產生;（2）風噪哨聲，一般是由于車身縫隙尺寸問題而產生或者后視鏡、天線等表面結構件外形設計不合理而產生;（3）天窗開啟的砰砰聲，如果天窗擋風網的高度、強度或者天窗開口設計不合理，打開天窗時產生明顯的噪音。

本文主要研究和分析車門密封條（輥壓窗框和沖壓窗框）密封不良造成的風噪問，沖壓窗框跟輥壓窗框結構針對車門密封條結構類似，下面只針對沖壓窗框進行結構分析，同理可應用于輥壓窗框結構。

3 導致風噪的主要原因

車門密封條ROOF段，主要安裝在鈑金導軌內固定，接角主要靠密封條接角鑲件固定在鈑金孔上，A柱靠底部扣釘固定，在車門關閉后，靠密封條唇邊和泡管與側圍鈑金接觸、壓縮變形從而達到密封作用。針對車門密封條引起的風噪問題主要有側圍與車門密封條之間的段差（DTS值）和車門密封條的干涉量、壓縮負荷值關系最大。根據目前車型的結構，從密封條擠出段跟接角區域進行分析，找到引起風噪的關鍵控制點，對關鍵控制點進行分析驗證，解決相應問題。

3.1 擠出段

車門密封條唇邊與側圍的干涉量不足，實測干涉量為2.5mm，整體的壓縮力值不夠。車在行駛的過程中，車速越快，密封面壓縮力值較小，從而導致風從唇邊與側圍的接觸位置灌入引起嘶嘶的聲音。如圖2所示：根據膠料的劃分區域，密封條唇邊變形區域整體都為EPDM海綿膠，導致整體變形后力值偏小。

3.2 接角區域

A柱接角區域所留空間較小，導致無法開設側邊鈑金孔，密封條固定方式靠底部扣釘固定，側邊則無法固定，密封條與車門搭接離空，風從離空位置進入，引起風噪問題。

根據實車現場的排查，排出鈑金結構等系列問題。可以確定路試車風噪問題來源于車門密封條的擠出段和接角區域，對零件狀態進行評估，滿足設計上的要求，證明前期設計階段對風噪的考慮不全面，需要對密封條的結構進行調整和優化。

4 問題方案

4.1 擠出斷面

4.1.1 膠料區域的劃分及密度要求

由于膠料的密實膠和海綿膠區域影響著力值的大小，調節密實膠和海綿膠整體的密度和硬度，可以對密封條整體的壓縮負荷值進行調整，調節密實膠跟海綿膠接觸區域，從變形的拐點進行力值的改變，滿足裝車后風噪及關門的整體要求。

前期海綿膠密度要求為0.65±0.15g/cm3，調整為0.7±0.1g/cm3，提高海綿膠密度值，保證壓縮荷重滿足要求。其次就是對整個斷面密實膠跟海綿膠區域就行劃分，進行劃分前后的對比，提高整體力值的大小，滿足實驗和使用的需求，如下圖3所示。

4.1.2 干涉量的要求

前期斷面設計階段，唇邊與側圍的干涉量按照2.5mm，不滿足實際行駛的需求，將干涉量進行調整，加大干涉量1mm，達到3.5mm。對產品數據進行調整，前期只做整體壓縮荷重的要求，正壓情況滿足2.5-5.5N/100mm，未對唇邊力值進行要求。后期單獨對斷面唇邊的力值進行要求，滿足2±1N/100mm。

4.2 接角數據

前期接角數據未進行加強筋制作，導致整體的接角強度不足，再加上鈑金側無安裝孔定位，A柱接角無鑲件支撐，整體零件偏軟且離空。我們在設計過程中在接角背部增加加強筋，保證接角Y向的一個支撐力，根據實際A柱的結構選擇加強筋的位置和大小。另外配合供應商進行開模數據的預變形處理，開模數據唇邊沿著車門方向旋轉15度，進行數據的整合，保證出模后的零件貼合車門，滿足實際裝配需求。

5 CAE分析驗證

CAE分析是設計階段必不可少的工具，可以根據對斷面力值及變形情況的分析，確定斷面數據的合理性，由于前期數據未能及時進行前期CAE分析，未能進行風險點的排查。針對問題我們用MARC軟件進行整改前后的變形和力值分析，為設計提供數據的保障。

5.1 原始斷面壓縮情況及力值分析

原始斷面力值要求H0：2.5-5.5N/100mm，實際力值3.3N/100mm。單獨分析唇邊的力值，前期理論無具體要求，CAE實測力值0.5N/100mm。

由CAE分析可知，整體力值3.3N/100mm，由唇邊貢獻力值為0.5N/100mm，其余力值由密封條泡管貢獻，從而導致我們唇邊與側圍的壓縮負荷較小。

5.2 整改后斷面壓縮情況及力值分析

根據CAE舊斷面力值分析，我們對調整后的斷面進行力值分析，在保證關門力的同時，也要解決我們風噪的問題。

更改后斷面力值要求H0：3.5-6.5N/100mm，實際力值5N/100mm。單獨分析唇邊的力值，理論要求2±1N/100mm，CAE實測力值3N/100mm。

6 更改后實車驗證

根據實車驗證北環高速路試車所報問題，車速達到120km/h，出現風噪斯斯聲，按照我們前期調整的斷面，采用新的零件裝配到故障車上。車速到達140km/h，故障模式消除，問題得到解決。對一年的售后數據進行統計分析，接到問題123起，高速風噪問題47起，占比38%，由車門密封條引起的風噪問題34起，占高速風噪的72.3%，經過更改后，未收到類似問題，確認前期的驗證方法滿足要求。

7 經驗總結及新車型研究方向

通過對某車型車門密封條與側圍壓縮負荷偏小導致風噪問題的分析，我們在前期設計時對風噪問題考慮不夠充分，未進行有效的處理分析，導致路試車及部分客戶用車在高速行駛時出現風噪問題。無論是我們現有的輥壓窗框、沖壓窗框結構，還是現在主流的FUG結構，前期設計時，需重點考慮密封條唇邊與側圍之間的匹配關系，密封條自身的變形情況等。對于接角區域，能做鑲件支撐的，需做鑲件支撐，無法做鑲件支撐的，需要做加強筋結構，且開模數據需要做預變形處理，從根本上解決我們的風噪問題。

風噪性能開發是一項非常復雜的系統工程。要開發出高質量風噪性能的車，不能僅靠后期的樣車調校，需要進行風噪的正向設計。需要建立完善的風噪性能設計、車內風噪仿真、風噪測試調校體系。做到以用戶為需求，將用戶需求轉化為工程語言，體現在我們設計的技術方案上，通過前期的分析及我們試驗及驗證其可靠性，避免失效模式在設計上提升，又來達到用戶需求的一個閉環過程。