新款Roadster的隔音性能开发与轻量化技术

　摘要

　　新款Roadster一直把提供“令人着迷的驾驶体验～随时间不断加深的驾乘乐趣”作为商品价值之一来推进开发的。在车辆运动性能方面，以提供由彻底轻量化带来的“得心应手的操控乐趣”为目标；在振动噪声性能方面，要通过声音给人以Light Weight Sports（以下LWS）轻快、线性的印象；目标是要提供令驾驶员总想踩下油门的驾驶体验。在彻底轻量化方面，与最轻型款式，也即初代Roadster同样低于1,000kg为目标，比之前车型减轻了100kg以上。另外，为了既要实现LWS，又要去除恼人的噪声，隔音材料也需要进行优化配置。为此，我们通过确定隔音效果好的部位，采用重量效率高的材料等，探讨了既能实现轻量化，又能维持并提高性能的方法。在车辆总共减轻的100kg以上重量里，与隔音性相关的部件约占8～12kg，在维持、提高隔音性能的同时，实现了LWS的轻快感与悦耳的声音。

　　1.前言

　　新款Roadster没有像历代款式那样增重，而是回到了绝对重量的原点，即重量小于1000kg（Fig.1）。我们根据新款Roadster要提供的价值之一“通过实现轻快的转向／加速性能，尽享得心应手的操控乐趣”所要求的车辆性能目标，将前后悬和簧上部分确定为减重的主要对象。车辆性能目标希望实现的是：①通过降低惯性横摆力矩／重量（YWR），使车辆易于旋转及停止；②通过增加轮距／重心高度／2（SSF），实现良好的旋转稳定性能。结果，与历代款式相比，这些性能均得到了提高（Fig.2）。

　　基于上述背景，在新款Roadster的振动噪声（以下NVH）性能开发上，从要提供的价值——LWS出发，我们着重对以下几点进行了开发。

　　(1) 实现能够与乘客自然对话的车内静音性。

　　(2) 营造出悦耳的发动机声（让人听的声音）。

　　(3) 优化实现(1)和(2)使用的隔音部件的重量（兼顾重量目标与性能目标）。

　　本文将首先阐述(1)、(2)的定量目标，然后再介绍(3)的举措。

　　2.NVH性能目标

　　2.1 车内静音性目标

　　对于Roadster，能够与乘客愉快对话是需要提供的一项重要价值。目标是在长距离行驶中的匀速行驶等场景，保证良好的静音性。具体的开发目标是使刺耳的高频声波要比以往款式减少约40％（Fig.3）。

　　2.2 发动机声目标

　　新款Roadster为了实现“轻快感”核心主题，而大幅减少了低频声波，并实施了以下声音调节措施（Fig.4）。

　　①低转速区（～2,500 rpm）：把中频为基调的排气声作为LWS风格。

　　②中转速区（2,500-5,000rpm）：利用SKYACTIV-G特点的“跳动声浪(*)”，实现轻快中带有强劲动感的声音。(*)“轰隆轰隆”般具有动感的音色

　　③高转速区（5,000 rpm～）：通过实现不沉闷的线性声音，给人以发动机动力无限的感受，营造出“延伸感”。

　　对Fig.4的声音印象②进行频率分析的结果如Fig.5所示。为了有比以往款式更容易听清声音的理想频率特性，决定降低高频区的噪声。

　　3.隔音性与轻量化的兼顾

　　3.1 兼顾隔音性与轻量化的思考方法和实现手段

　　为了既使隔音性满足第2章的目标，又能实现轻量化，我们按照以下3个方针，探索了功能的划分。

　　①通过分析参与度明确重点对策部分

　　②采用新的轻型／高性能材料

　　③通过合并功能减少部件数量

　　3.2 兼顾隔音性与轻量化的具体示例

　　作为3.1节实现方式的一个具体示例，这里介绍一下兼顾轮胎声隔音性与轻量化的举措。

　　该举措采用了3.1节提到的①～③方式。

　　首先由实际行驶测试分析参与度（方式①）。分析的结果显示，地板对噪声的参与度较高（Fig.6）。

　　于是我们便将目光对准了地板参与度最高的后地板部分。根据对后地板的高频声波路径参与度分析的结果（Fig.7），我们对主要路径——[A]中地板路径、[B]后地板／轮罩路径着重强化隔音功能，而对参与度较低的[C]后备箱路径则采取重视轻量化手段，以性能与轻量化兼顾为目标选择参数。下面来介绍详细的研究内容。

　　在以往款式中，[A]、[B]、[C]的各路径上的饰板，采用的是在硬质材料（PP基材）背面粘贴毛毡的结构，如果饰板无法充分吸收穿透车身面板而来的噪声，声音就会透过饰板传入车内。新款使毛毡材料三维化，并且覆盖整块饰板，意在使穿透车身面板的噪声充分衰减，减弱传入车内的声音强度。具体做法是将后封装饰板（收纳车篷部位的饰板）及后备箱饰板的材料从以往款式的PP基材换成了无纺布成型品（拥有隔音层／吸音层的材料）。

　　靠近乘员耳朵的后封装饰板的吸音层采用PET（聚对苯二甲酸乙二酯）制造的极细纤维，有效提高了吸音层的内部阻尼耗能（Fig.8）（方式②）。

　　对于后封装部分，我们的目的是将外观设计（美观）功能与隔音功能统一起来，用减少部件数量来兼顾轻量化与NVH性能（方式③）。参考驾驶舱地垫的吸隔音机制，我们对靠近后轮胎的车篷收纳舱的饰板、后备箱内部饰板全都采用了这种做法。其中在协调车篷收纳舱与车篷收纳机构的布局调整上，费了不少心血：比如对后封装饰板需要容纳车篷的部分减薄了厚度，在不影响车篷收纳的部分，则经仔细确认增加了厚度，使性能目标与整体布局实现了彻底的融合。

　　为了高效吸音，我们还把后封装饰板做成了两端内凹的形状，使来自地板的入射声不易向两侧泄露（Fig.9）。

　　通过以上改进，车篷收纳舱及后备箱饰板的重量比以往款式减轻了0.8㎏。这相当于该部位（后封装及后备箱）饰板总重量的约9％。

　　3.3 隔音关联部件重量优化的结果

　　包括3.2节的措施在内，通过兼顾其他部分轻量化与隔音性的举措，隔音相关部件在比以往维持或提高了性能的基础上，大幅减轻了重量（约8kg）（Fig.10）。

　　4.结语

　　对于车辆开发而言，兼顾轻量化与隔音性（NVH性能）是永远的课题。在这次开发新款Roadster的过程中，我们将回归原点的轻量化作为目标，实现了轻量化与隔音性的兼顾。获得的知识与技术经验，还会在今后的车辆开发中发挥重要作用。