劉刻松， 衛(wèi) 強(qiáng)， 呂自國， 陳 偉

（河南天海電器有限公司， 河南 鶴壁 458030）

NVH是噪聲、 振動(dòng)與聲振粗糙度 （Noise、 Vibration、Harshness） 的英文首字母縮寫， 是衡量汽車制造品質(zhì)的一個(gè)綜合性指標(biāo)。 乘員在汽車中的舒適性感受以及由于振動(dòng)引起的汽車零部件強(qiáng)度和壽命問題都屬于NVH的研究范疇。本文主要從設(shè)計(jì)的角度出發(fā)， 結(jié)合實(shí)際的主機(jī)廠同步開發(fā)經(jīng)驗(yàn)， 來分析汽車低壓線束產(chǎn)生異響的原因以及從線束的設(shè)計(jì)角度來降低汽車的NVH。

1 汽車NVH的重要性

通俗來講NVH的表現(xiàn)， 直接決定該車輛在行駛過程中的舒適程度。 NVH評(píng)分越高， 車輛的整體舒適程度就越高，反之則亦然。 同時(shí)有關(guān)車輛的NVH問題， 也一直是各大汽車制造商和零部件供應(yīng)企業(yè)最關(guān)注的問題之一。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車約有1/3的故障問題是和車輛的NVH問題有關(guān)系， 而各大汽車制造企業(yè)有近20%的研發(fā)費(fèi)用是用在了解決車輛的NVH問題上。

2 線束導(dǎo)致異響的原因

2.1 預(yù)留余量過長

2.1.1 運(yùn)動(dòng)余量過長

運(yùn)動(dòng)件線束分支運(yùn)動(dòng)余量偏長， 相關(guān)電器件在運(yùn)動(dòng)時(shí)，線束分支易與周邊環(huán)境接觸， 產(chǎn)生異響。 在實(shí)際的使用過程中， 汽車上的運(yùn)動(dòng)相關(guān)部件， 如汽車座椅 （一般是前排座椅）、 轉(zhuǎn)向管柱、 儀表臺(tái)手套箱等是會(huì)經(jīng)常運(yùn)動(dòng)的。 在運(yùn)動(dòng)部件上布置線束時(shí)， 需要增加運(yùn)動(dòng)余量， 即部件運(yùn)動(dòng)時(shí)，線束不能約束其運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)然運(yùn)動(dòng)余量也不是越長越好， 設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)做出運(yùn)動(dòng)部件在各個(gè)運(yùn)動(dòng)方向的極限位置的線束路徑， 取其最長路徑的尺寸作為此線束段的暫定尺寸， 然后再次模擬暫定尺寸在各個(gè)位置是否會(huì)與周邊件干涉。 如干涉， 則應(yīng)該重新選取線束固定點(diǎn)或者與周邊件協(xié)商， 讓其避讓； 如校核無干涉， 此段尺寸即為合理的線束設(shè)計(jì)尺寸， 如圖1所示。

圖1 棕色的線束是模擬主駕座椅分支的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)

2.1.2 裝配余量過長

在汽車生產(chǎn)組裝過程中， 若操作空間不足， 則需要預(yù)留裝配余量， 但若裝配余量過長， 易導(dǎo)致線束分支與周邊環(huán)境干涉， 產(chǎn)生異響。 在主機(jī)廠生產(chǎn)車間， 為了提高生產(chǎn)效率， 通常會(huì)把一些零部件在線下先分裝好， 之后再在總裝線上合裝， 如副儀表臺(tái)、 前保險(xiǎn)杠和后保險(xiǎn)杠等， 這時(shí)就需要我們在前期設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留對(duì)接余量， 方便工人裝配。對(duì)于這些Inline對(duì)接的裝配余量， 線束分支一般需要120～140mm， 如圖2紅色標(biāo)記所示。

圖2 后保線束對(duì)接底板線束的Inline預(yù)留了120mm裝配余量

在一些電器件裝配過程中， 若先固定電器件， 則線束端的插接件會(huì)因缺少操作空間而無法裝配， 這就需要把線束端的連接器拉出來和電器件對(duì)接， 之后回推， 最后再把電器件固定到其原有的位置， 那么這些線束分支就需要我們預(yù)留裝配的余量。 對(duì)于電器件的裝配余量， 線束分支一般需要加長60～80mm， 如圖3紅色標(biāo)記處所示。

圖3 行李廂區(qū)域的12V電源分支預(yù)留了80mm裝配余量

在滿足能裝配的條件下， 越短的裝配余量， 線束走向就會(huì)越可控， 與周邊環(huán)境的接觸幾率就會(huì)越低， 線束分支產(chǎn)生異響的概率也會(huì)越低。 此外， 留有裝配余量的線束分支的包覆物優(yōu)先選擇絨布膠帶， 可以降低線束與周邊環(huán)境干涉時(shí)產(chǎn)生的異響。

2.2 固定點(diǎn)間距離過長

線束的兩個(gè)相鄰固定點(diǎn)距離較長， 容易出現(xiàn)晃動(dòng)， 產(chǎn)生異響。 線束上卡扣扎帶的作用就是固定線束分支， 約束其走向， 省去一個(gè)卡扣降低的成本微乎其微， 但是帶來的副作用卻非常明顯： 實(shí)際的線束分支走向與數(shù)據(jù)上的狀態(tài)大相徑庭。 因此兩相鄰固定點(diǎn)的尺寸不應(yīng)超過200mm； 若線束分支與周邊環(huán)境無干涉點(diǎn)， 且線束分支段為直線段，兩固定點(diǎn)的距離也不應(yīng)超過300mm； 此外， 線束分支出線點(diǎn)或固定點(diǎn)到護(hù)套尾部的尺寸也不應(yīng)超過150mm。 當(dāng)兩個(gè)固定點(diǎn)的距離過長， 且與周邊環(huán)境間隙較小時(shí)， 線束制造時(shí)一旦走正公差， 實(shí)際裝配時(shí)線束分支就會(huì)出現(xiàn)松弛或扭曲， 極易與周邊干涉， 在汽車行駛時(shí)產(chǎn)生異響， 影響乘坐體驗(yàn)。

2.3 卡扣扎帶選型不合理

卡扣扎帶選型設(shè)計(jì)時(shí)不合理， 出現(xiàn)晃動(dòng)或脫落， 導(dǎo)致異響。 每一個(gè)卡扣扎帶都有其適配安裝孔的大小和厚度，在其適配的范圍內(nèi)， 當(dāng)頭部的插入力≤60N， 拔出力≥120N時(shí)， 可以避免卡扣扎帶失效。 若卡扣扎帶失效， 不僅其本身在汽車行駛過程中會(huì)產(chǎn)生噪聲， 所固定的線束也會(huì)產(chǎn)生晃動(dòng)， 與周邊環(huán)境接觸， 進(jìn)而產(chǎn)生異響。

在線束前期設(shè)計(jì)時(shí)， 我們要優(yōu)先選用普通的腰圓形扎帶， 不僅能降低設(shè)計(jì)成本， 而且能約束線束走向。 盡量避免使用一些異形卡扣和偏置的T形卡扣， 防止因汽車本身的振動(dòng)導(dǎo)致卡扣出現(xiàn)晃動(dòng)， 從而產(chǎn)生異響。

3 從線束設(shè)計(jì)的角度去降低整車的NVH

3.1 線束自身方面降噪

設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮線束本身可能帶來的異響。 線束本身產(chǎn)生的異響對(duì)于乘員來說是最直接的。 因此， 我們在設(shè)計(jì)時(shí)要模擬合理的運(yùn)動(dòng)過程和裝配過程， 選取合理的線束固定點(diǎn)以及選用合適的扎帶卡扣。 此外， 線束分支與內(nèi)飾距離較近的區(qū)域， 建議采用絨布膠帶全纏進(jìn)行降噪處理。

3.2 鈑金方面降噪

盡量避免在防火墻鈑金和下車體鈑金上開孔。 汽車行駛時(shí)， 有一部分噪聲和振動(dòng)是來自底盤， 若在防火墻鈑金和下車體鈑金上開較多的孔用來固定線束， 那么汽車在高速行駛時(shí)則會(huì)帶來較大的噪聲和振動(dòng)， 使NVH增大， 降低汽車的舒適度。 因此， 防火墻鈑金和下車體鈑金上的線束固定要盡量多地選用螺柱卡， 設(shè)計(jì)時(shí)向鈑金工程師提需求，要求焊直徑5mm或6mm的螺柱供線束固定。 若有一些避免不了的線束過孔， 要盡量開較小的孔， 開孔大小以要穿孔的最大的護(hù)套為準(zhǔn)。 常見的開孔大小， 是以要穿孔的最大護(hù)套的斜對(duì)角的尺寸， 再加上6mm作為開孔的直徑， 即兩邊各留3mm的間隙， 保證最大的護(hù)套也可以穿過鈑金孔的同時(shí)， 減小鈑金的開孔， 可以最大程度地降低來自底盤的噪聲和振動(dòng)。

3.3 隔音棉和地毯方面降噪

盡量避免壓縮隔音棉的厚度以及減少地毯的開孔。 屬于軟內(nèi)飾的隔音棉和地毯都有隔音降噪的作用， 其厚度越大， 隔音效果越好。

3.3.1 隔音棉

隔音棉的厚度一般在10～20mm之間， 主要布置在乘員艙前圍板以及左右后輪罩區(qū)域， 它在乘員艙的隔音上起著至關(guān)重要的作用。 因隔音棉緊貼車身鈑金安裝， 而線束是固定在車身鈑金上， 如圖4所示 （棕色部分為隔音棉）， 所以導(dǎo)致與線束接觸的隔音棉的厚度不能太厚， 否則線束無法固定在鈑金上。 在隔音棉存在的區(qū)域， 線束固定要優(yōu)先選擇螺柱卡進(jìn)行固定， 這樣隔音棉只需開小孔避讓螺柱， 同時(shí)螺柱也要優(yōu)先選擇長度較長的規(guī)格， 如高度20mm的螺柱， 這樣就可以給隔音棉留有8～9mm的厚度， 從而提高隔音棉的隔音效果。 若車身的某些區(qū)域不能提供焊接螺柱， 則可以選用長圓孔的抬高卡扣， 也可以達(dá)到一樣的效果。

圖4 喇叭回路增加續(xù)流二極管

圖4 后輪罩區(qū)域的隔音棉安裝在線束下方

3.3.2 地毯

地毯的厚度一般在10～60mm之間， 它可以大大降低來自底盤的噪聲和振動(dòng)。 地毯與線束相對(duì)的安裝位置和隔音棉相反， 地毯是在線束上面布置的，如圖5所示 （青色部分為地毯）， 因此，地毯下的線束要盡量避免使用抬高卡扣， 不去壓縮地毯里泡沫棉的厚度。 若一些線束分支， 如座椅線束分支， 要穿過地毯去對(duì)接電器件， 則需要地毯開孔。 一般開孔的大小要比穿出的線束分支直徑大10mm， 同時(shí)以孔的中心為原點(diǎn)， 開個(gè)十字凹槽， 凹槽的長度要比穿出的最大護(hù)套斜對(duì)角長度大20mm， 以便護(hù)套穿出， 避免開較大的過孔影響地毯的隔音效果。

圖5 地毯安裝在線束上方

圖5 續(xù)流二極管基本工作原理

4 結(jié)語

汽車約由2萬多個(gè)零部件組裝而成， 而汽車NVH是一個(gè)綜合性的問題， 幾乎涉及到汽車的每一個(gè)零部件， 有著“汽車血管” 之稱的線束， 其本身產(chǎn)生的噪聲在乘員艙內(nèi)往往是最直接的。 因此， 線束設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該重點(diǎn)考慮線束布置可能帶來的噪聲異響， 避免因線束布置不合理導(dǎo)致汽車行駛時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)和異響， 進(jìn)而影響汽車的駕乘體驗(yàn)。