PVC全包覆汽車腳墊的開發概述

高超 林秀玲

泛亞汽車技術中心有限公司 上海市 201201

1 引言

目前，全世界汽車工業迅速發展，汽車工業不僅已成為美國、日本等發達國家的支柱產業，也逐漸成為包括中國在內的發展中國家的支柱產業。汽車工業的飛速發展帶動了汽車腳墊行業的迅猛發展[1]。

汽車腳墊是一種集吸水、吸塵、去污、隔音、保護主地毯五大主要功能為一體的環保汽車內飾零部件[2]。汽車腳墊不僅保護車內的潔凈，起到美觀舒適點綴的作用，同時汽車腳墊還是安全件，可以吸水、吸塵、去污、有效防止鞋底殘留的水分、臟物造成與離合器、制動器和油門間的滑動，避免安全隱患，降低內飾被污染和損壞的可能性。

目前汽車腳墊還沒有統一的國家標準及行業標準，市場上出現的產品種類繁多，性能難以判斷，尤其是汽車后市場。這導致消費者難以直觀進行產品的對比和選擇。汽車腳墊作為汽車市場不可缺少的重要組成部分，在汽車后市場領域占據重要地位。本文旨在幫助讀者對不同類型的腳墊進行外觀、功能和性能的直觀對比，根據需要做出更具針對性的理性選擇。同時，我們做為腳墊產品的設計開發人員，針對全包覆的腳墊的全過程開發做了詳細的介紹，幫助大家理解如何通過優化產品設計和質量監控，提升與消費者密切相關的性能的同時，簡化加工工藝、提高效率生產，逐步降低生產成本。

2 汽車腳墊市場現狀

目前市場中汽車腳墊已基本做到專車專用。按照腳墊的結構形狀可分為平面腳墊和立體腳墊。平面腳墊包括毯面腳墊、橡膠腳墊和絲圈腳墊；立體腳墊按照包覆性可分為小包圍腳墊（克林布全天候腳墊）、大包圍腳墊（皮革熱壓腳墊）和全包覆腳墊，如圖1所示。

不同種類的腳墊在外觀，防水耐磨等使用性能上各有差異，如表1所示，以毯面腳墊和全天候腳墊為基準對不同種類的平面腳墊和立體腳墊在各方面的使用性能進行了對比。

上述性能對比可知：絲圈腳墊在平面腳墊中以防污耐臟、容易打理，質感柔軟、使用壽命長等優點而倍備受客戶喜愛。但絲圈腳墊的原材料直接影響絲圈的耐磨度，色澤及氣味，目前國內又沒有腳墊相關的國家標準和行業標準，現在市面上的絲圈腳墊質量參差不齊。這直接影響了消費者選擇絲圈腳墊的熱情。從2016年汽車腳墊銷售占比來看，客戶更傾向購買高端有檔次的全包覆腳墊，詳情見圖2所示。PVC全包覆腳墊憑借立體造型，優美外觀和高感知質量贏得消費者的喜愛。

表1 轉向橋空氣懸架技術參數表

3 PVC全包覆腳墊的開發

如前文所述，PVC全包覆腳墊在市場中占有大部分的份額。為了滿足市場需求，從大型企業到小型工廠都快速推出了種類豐富的PVC全包覆腳墊。由于此類腳墊產品缺乏行業標準，市場上的產品質量也是參差不齊，供應商企業更是魚龍混雜。下文將詳細介紹主機廠規范的PVC全包覆腳墊開發和產品質量控制過程。

3.1 結構設計

腳墊作為汽車內飾安全件，設計基本原則是在滿足安全可靠的前提下，符合產品定義，滿足客戶需求，達到成本最低、重量最輕的設計目標，實現穩健設計。腳墊結構設計與整車存在一定的集成性，如圖3，以下幾個方面做重點說明：

（1）腳墊呈立體全包覆型，盡可能夠覆蓋整車主地毯可視全部區域，與整車地毯及內飾飾板配合良好，不卷曲不滑移，沒有“老鼠洞”產生，腳墊安裝不影響其它功能的正常使用。

（2）主駕腳墊不影響油門踏板正常使用，懸掛式油門踏板應在油門踏板自由行程內控制腳墊厚度，保證油門踏板到腳墊間隙≥6mm，地板式油門踏板腳墊應避開此區域，側面腳墊建議使用魔術貼或旋片卡扣固定，確保腳墊與內飾飾板緊密貼合，防止腳墊松塌與油門踏板刮蹭。

（3）主駕腳墊不影響剎車踏板正常使用，在剎車踏板自由行程內控制腳墊厚度確保剎車踏板到腳墊間隙≥6mm，同理對離合踏板進行檢查。

（4）腳墊卡扣與整車主地毯精確定位裝配，防止腳墊在使用過程中滑動，卡扣應按標準通過相關拉拔力測試。

（5）腳墊設計不能干涉座椅導軌，確保前排座椅可以在移動范圍之內自由調節移動。

（6）在中央通道區域，腳墊不允許遮擋空調出風口，不覆蓋USB充電口，對有抽屜設計的車型不影響抽屜的正常抽拉開啟閉合。

（7）后排腳墊前端設計不能遮擋座椅下方空調出風口，不干涉座椅自由移動，可采用魔術貼固定保證腳墊與主地毯貼合不翹邊。

假設一組訓練樣本集z1,z2,…,zL，zi=(i,bi)表示目標回波i，bi={0,1}為該目標回波是否異常的標記，1表示異常，0表示正常，L為訓練樣本集個數。

3.2 材料選擇

一款腳墊的材料決定腳墊的成本和客戶使用感知質量。本文所介紹的高質量PVC全包覆腳墊材料可以做到在無毒無害的安全前提下滿足產品性能要求。通過相關測試的高質量材料，本文設計開發的此PVC全包覆腳墊由5層材料復合而成，如圖4所示：

圖3 結構設計

圖4 PVC全包覆腳墊材料

（1）表面采用耐磨超纖PVC皮革，外觀美觀，多種配色方案選擇，具有較好的防水耐磨性。

（2）高彈性PU海綿可以配合絎繡工藝，使腳墊表面呈現立體凹凸感，增加腳墊的柔軟度和腳踩舒適感，提升腳墊的整體感知質量。海綿越厚，腳墊凹凸感越強，腳感越舒適柔軟。

（3）高密度無紡布作為海綿的底襯材料，固定和保持海綿穩固貼合。

（4）XPE發泡層增加腳墊的厚度，保持腳墊立體感，防止腳墊過軟塌陷松弛，XPE發泡倍率越低腳墊立體感越好但質地變硬。

3.3 加工工藝

穩健的結構設計和合理的材料選擇是PVC全包覆腳墊開發的基礎，一套成熟的工藝流程確保產品生產的準確實施。嚴格把控產品生產工藝過程是產品質量的關鍵步驟。目前PVC全包覆腳墊主要有兩種生產工藝：

（1）模壓工藝。如圖5所示，該工藝是先把XPE和鷹爪布復合材料烘烤之后進行冷壓成型，模壓出腳墊的立體造型，同時將皮革、海棉和無紡布復合絎繡，裁剪成片材進行拼接，然后將拼接好的表面材料和模壓底部材料通過膠水復合一體，最后包邊安裝卡扣完成一套腳墊的制作。模壓工藝可以實現腳墊精準立體造型，腳墊與主地毯貼合良好，但是模具制作、修模等工序增加了零件開發周期。

（2）拼接工藝。如圖6所示，該工藝是直接將復合好的底部材料和復合絎繡好的表面材料復合在一起，然后裁片拼接，通過縫紉拼接達到立體成型的效果，無需開模，相對于模壓工藝立體效果欠佳，工藝穩定性較差，由于拼接縫紉為手工工序，故工時費用較高。

3.4 性能測試

性能測試是通過各種標準測試檢測產品結構設計，材料性能、使用性能、有毒有害物質和有機物揮發性等是否滿足所有規定要求的驗證過程。

我們開發的PVC全包覆腳墊按照相應國家標準進行CCC（China Compulsory Certification）認證，按照GB30512進行有毒有害物質測試。按照相應的企業或客戶標準進行耐水漬，光照色牢度，耐磨防水性，撕裂強度，低溫硬度，低溫彎曲性，霉變霧化等性能測試。

圖5 模壓工藝流程圖

圖6 拼接工藝流程圖

PVC全包覆腳墊作為汽車內飾附件，氣味和有機物揮發是客戶重點關注的性能，故建議腳墊按照相應標準進行袋子法氣味和VOC（Volatile Organic Compounds）/SVOC（Semi Volatile Organic Compounds）測試，嚴格控制甲醛和乙醛等有機物的揮發量。

4 結語

通過腳墊市場的分析，介紹腳墊種類，闡述了各種腳墊的使用性能，對比分析得出PVC全包覆腳墊在市場上占主要銷售份額。概述了PVC全包覆腳墊的結構設計，材料選擇，加工工藝和性能測試，通過各個工程環節的嚴密把控確保設計生產出一套質感優越安全可靠的PVC全包覆腳墊。