SUV背门锁和锁扣撞击异响原因分析

多情剑客无情剑

1 緒论
随着汽车工业的发展和社会的进步，不同品牌汽车在外观、经济、使用性能和安全性能等方面不断创新，消费者对汽车的舒适性要求越来越高。SUV背门作为车辆的重要组成部分，其品质感的优劣直接影响消费者对汽车质量的判断，近年来汽车整车异响影响驾驶者和乘车者的舒适性，破坏驾驶者的心情。根据J. D. Power的新车质量调研显示，汽车背门异响一直是消费者抱怨最多的质量问题之一，所以NVH性能越来越受到目前消费者的重视，是衡量汽车整体质量的重要标志之一。
2 SUV背门异响概述
2.1 背门异响定义
背门异响是指汽车在发动后或行驶时，背门系统内、外部件因为振动而发出的不正常的敲击声，或其他不应有的声音[1]，例如：背门护板磕碰摩擦玻璃声、线束敲击板件声、板件共振动声等。这些声音会在车内形成噪音，使乘员产生不舒服的感觉，所以必须及时查明原因消除。
2.2 SUV背门异响产生机理
NVH是指噪声、振动与舒适性[2]，异响作为整车NVH问题的重要组成部分，是由于两个组件相互摩擦或碰撞产生的刺耳噪音，很容易让乘车人感觉到，影响消费者对整车整体质量的评价。
异响一般存在于被遮盖的背门封闭/半封闭腔内，给查找异响声源和解决异响问题带来很大困难，是目前汽车研发过程中一直存在、且正在努力克服的一大难题。
根据异响产生的机理可以大致分为3 类[3]，如图1所示：
1）振动声：结构振动或共振发出的声音，声音一般为较为低沉的“ 嗡嗡”声；
2） 摩擦声：物体表面接触滑动、摩擦产生的声音，声音一般较为尖锐，具体音色随相互摩擦的材质不同而不同；
3） 敲击声：相邻零部件之间发生碰撞产生的不连续的声音，如“ 哒哒”声。
3 SUV背门锁和锁扣撞击异响原因分析
下面以某SUV车型为例，结合产生机理，分析背门锁和锁扣撞击异响的产生原因。
某款SUV车型在鹅卵石路、搓板路上行驶时（图2所示[4]），车速20km/h，后背门处有金属撞击音，经过反复动态路试，锁定异响位置（图3所示）：背门锁和锁扣存在相对振动，锁和锁扣啮合部位随振动产生金属撞击音。
通过背门系统组成、产生异响位置及发生异响的路况测试条件，可以确定有以下因素引起背门锁异响，见图4：
3.1 背门共振分析
从图5理论计算TB模态图中可以得知，背门的一阶弯曲模态30Hz和车身模态34.65Hz，可能会产生共振（通过相关车型开发经验，一般要求两者至少避开5Hz），所以为了能更准确判断是否产生共振，结合NVH试验反馈结果，发现背门一阶弯曲TB模态为29.5Hz和车身TB模态为34.8Hz，NVH部门分析共振可能性较小。但从图6发现背门中部振幅较大-21.94dB（要求峰值≤-10dB（m/s2）），对于锁及锁扣之间的异响不利，可能会间接导致振动也较大。
3.2 背门支撑反力不足分析
3.2.1 背门密封条产生异响原因分析
背门在关闭状态时的密封反力，不仅对背门起到支撑作用，而且还能吸收背门振动时产生的动能，若密封反力偏小，密封条对背门的支撑和对能量的有效吸收就变弱，可能产生背门振动，带动背门锁振动，去撞击锁扣产生异响。
1.背门止口间隙（见图7所示）值设计要求d=12mm±2mm，测试位置编号见图8，实际测试值见表1，可以看出很多位置间隙值（红色数据）都超过了设计要求，会导致整体密封反力不足。
通过表2可以看出，上述三台车经过搓板路试后，均存在异响，经过实车测试密封间隙不足导致静态锁闭力不满足要求（大于300N）导致产生异响。
2.密封条荷重（表3数据）符合要求，满足规定理论值，见图9。但密封反力偏下限，正常压缩状态下定义为4～8N[5]，实际为5N，并且过压时仅为5.5N。
综上所述，背门止口与密封面的间隙偏大，导致密封反力不足，是原因之一。
3.2.2 背门缓冲块产生异响原因分析
车辆在搓板路及石块路行驶时，通过实车分析，背门产生了两种运动：上下振动和左右扭动。因背门结构上部由铰链约束，下部由锁体和锁扣约束，所以背门中部区域上下振动、左右扭动的幅度最大，可能引发背门振动，带动锁和锁扣撞击异响，所以要核查中部和下部缓冲块（见图10）是否接触到位。
通过表2的核实结果，实车发现异响车辆缓冲块未调整到位，导致与车身接触点存在间隙，在复杂路面不能提供支撑，导致石块路面背门不能被支撑住，带动背门振动。
3.3.3 背门锁扣缓冲块分析
试验车在过搓板路时，锁体与锁扣缓冲块间隙（见图11）会因为车身及背门的振动而消失，若缓冲块未起到相应的缓冲作用，组件间的碰撞会造成异响，通过实车调查发现锁扣缓冲块未接触，锁闭后晃动量较大，锁扣侧向缓冲块未起到限位作用。经过零部件测量，锁扣长度存在严重超差，见图12所示尺寸：
实车测试数据见表4：
3.3 背门锁本体包塑分析
背門锁锁舌包塑过于单薄，也导致锁和锁扣之间产生异响，所以背门锁锁舌需要设计合理的包塑厚度，下面要检测背门锁舌（见图13）包塑厚度是否满足要求。经样件检测，背门包塑厚度合格，可以排除背门锁包塑厚度不会引起异响。
锁舌厚度测试如表5所示：
3.4 背门锁和锁扣撞击异响原因总结
通过以上几个方面的具体原因分析，可以清楚看到引起背门锁和锁扣异响相关因素如下（表6所示），从中可以得出背门密封反力不足是导致背门锁和锁扣撞击异响的主要原因。
4 解决方案及验证
根据原因分析，通过现场实施临时方案验证，反复经过搓板路和石块路动态试验，得出了背门锁和锁撞击异响的最终解决方案，并且验证有效。
4.1 临时方案实施
在路试现场制定临时改善措施（见表7），主要调整密封间隙和缓冲块压缩量，然后经过几轮实车道路验证，在路试过搓板路时，背门锁异响可得到改善，效果比较明显。
4.2 背门锁和锁扣撞击异响解决方案
通过上述临时改善措施和初步的原因解析，可以得出目前背门系统的反力支撑不足，可以从下述几个方面改善（表8），解决了背门锁和锁扣撞击异响问题，并将解决方案应用于实际生产。
5 结论
引起背门异响因素很多，不同车型背门结构各有不同，同一种车型不同车辆异响源也会存在差异，需要具体问题具体分析。以上关于背门锁和锁扣异响的分析解决是实际生产中大量存在的案例之一，可以作为解决车身异响的案例参考，可以提高整车的舒适性。（来源与汽车科技）