基于模塊化開發方法的卡車駕駛室地毯結構設計

張遠駿 張衛東

(東風商用車技術中心，武漢，430006)

0 前言

地毯是一個典型的聲學包裝結構，由于卡車運行工況復雜，商用車駕駛室地毯主要由襯墊、隔聲層組成，其中襯墊主要作用是吸聲，整個地毯放置車身地板上，形成地板鈑金隔聲-襯墊吸聲-隔聲層隔聲的夾心結構，見圖1。由于商用車客戶需求要求較多，有的注重整車輕量化、有的關心低噪聲的舒適性、有的希望整車成本較低、有的關注地毯清理方便，同時地毯接口相關的地板結構變化較多，因此地毯種類千變萬化。為了降低地毯開發成本，縮短開發周期，采用模塊化開發方法進行地毯設計，成為必然。

圖1 鈑金隔聲-襯墊吸聲-隔聲層隔聲的夾心結構

1 結構設計

1.1 地毯設計邊界分析

客戶希望的地毯功能主要包括：隔聲、表面裝飾、易清理，實際在使用中，車輛經常用水清洗，所以還希望地毯防霉；經常抽煙的駕駛員希望地毯防火；經常踩踏，需要地毯具有防磨功能。卡車地毯周邊接口主要包括：駕駛員踩踏油門踏板時，腳步鍾點與地毯接口；前圍、后圍與地毯配合接口，見圖2。地毯放置地板鈑金上，地板鈑金形狀變化，地毯與地板存在接口，見圖3。通過上述分析，駕駛員側地毯主要接口如表1：

表1 駕駛員側地毯主要接口及其參考值

圖2 卡車地毯周邊接口

圖3 地毯與地板接口

1.2 地毯的性能目標定義

通過對客戶調查，客戶對地毯性能主要需求如表2。

表2 客戶對地毯性能主要需求

1.3 地板零部件模塊化構建

(1)構建性能基本矩陣單元。

通過零部件性能分析，地毯主要性能隔聲、裝飾、重量對地毯材料及料厚進行約束，其他如耐久、空氣質量等附著在上述材料中。因此地毯性能矩陣如下。

(2)構建駕駛室接口矩陣單元。

通過接口分析，接口變量主要與后圍到地毯前端距離D、前后地板高度H 相關，人體鍾點到地板高度是一個定值，不影響地毯模塊數量，在處理時作為定量，因此地毯接口矩陣如下。

(3) 基于矩陣的模塊化設計。

因為地毯模塊包括零件性能、零件接口、零件功能，在功能中，防火是所有地毯必須要滿足的一個基本功能，其他功能已經分解到性能，因此功能、接口模塊矩陣如下。形成如表3 所示的模塊矩陣群。根據模塊矩陣，如果全部滿足，需要45 個模塊才能滿足，需要結合整車實際市場的需求，進行優化，優化集成模塊驅動因子如表4 所示。

表3 性能模塊矩陣群

表4 集成模塊驅動因子

2 地毯模塊化結構設計

2.1 材料選擇：

根據聲傳遞損失STL=10lg 入射聲能-10lg 透射聲能得知，在地毯隔聲層，隔聲量STL=20Lg(fM)-47.5，與地毯隔聲層密度和頻率相關。當層密度選定，頻率與結構和料厚相關。目前隔聲層材料主要有PVC、SBR、EVA、TPO+EPDM。各材料單位面密度如表5。

2.2 技術方案定義

根據不同性能、接口需求，給出不同技術方案如表6 所示。

表6 材料及工藝技術方案

2.3 地毯模塊設計規劃

根據性能包容原則，滿足最高性能，也能滿足低性能，經過優化，地毯模塊規劃如表7。

表7 地毯模塊規劃

2.4 地毯模塊結構設計

圖4 地毯模塊結構設計

3 總結

通過對地毯模塊化構建方式，建立一套類似產品模塊化設計流程，優化駕駛室平臺的零部件數量，達到降低成本、減少開發周期的效果，提升產品的競爭力。