淺談汽車地毯設(shè)計方法

伍明明 ，于 勤 ，趙 挺 ，廖程亮

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

近年來，汽車已經(jīng)逐漸成為家庭必備品，購車關(guān)注點也從外觀、價格，逐漸轉(zhuǎn)移到汽車油耗、整車NVH性能和汽車內(nèi)外飾造型設(shè)計等綜合性價比上。汽車地毯是內(nèi)飾件中主要影響整車NVH性能的零部件之一，地毯材料的選擇、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的設(shè)計、周邊件的搭配均會影響整車的NVH性能。本研究介紹了汽車地毯的組成部分、常見分類、成型方法，以及地毯與周邊件的配合關(guān)系，地毯設(shè)計需滿足相關(guān)試驗項[1-10]。

1 地毯概述

車用成型地毯一般由面料層、背涂層和填充層三部分組成。常見的地毯面料層主要有針刺地毯、簇絨地毯以及PVC地毯等。較常用的是針刺地毯，針刺地毯針刺層較薄，約為2 mm，主要是由PET纖維或PET和PP混紡纖維經(jīng)梳毛機(jī)將纖維梳成網(wǎng)狀，并用針刺機(jī)使纖維纏成非織造布，使用SBR膠定型后，再背覆PE膜或ES纖維氈而形成的地毯，克重一般在700 g/m2～1 500 g/m2，主要用于中低端車型。簇絨地毯主要是由PA纖維經(jīng)簇絨機(jī)以不同的步距往返穿刺到特定底布上，再涂定型膠，加重涂層EVA或EP-DM等工序而形成的地毯，工藝復(fù)雜，成本較高，但質(zhì)量較好，克重一般在 2 000 g/m2～4 000 g/m2。簇絨地毯的簇絨層厚度約為6 mm，底層有發(fā)泡，腳踩上去較松軟，整個地毯比較厚，與地板鈑金配合較好，主要用于中高端車型。背涂層主要起支撐面料、優(yōu)化地毯性能的作用，為了使地毯更好成型，一般會使用PE或EVA材料的涂層，這些材料對隔音、隔熱等起一定的作用。填充層主要能改善整車的NVH性能，一般用PU發(fā)泡或一些廢紡氈與毛氈材料進(jìn)行填充。地毯的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 地毯的構(gòu)成

對于乘用車地毯駕駛員踩腳處需設(shè)計歇腳板，如圖2所示。地毯毯面與鈑金之間裝有前圍，為保證歇腳板強(qiáng)度，此處前圍硬層與軟層之間包裹EPP進(jìn)行發(fā)泡設(shè)計。歇腳板材料為PVC或TPO，主要設(shè)置在駕駛?cè)藗?cè)，可有效地起到防磨的作用，其強(qiáng)度需符合要求，即將面積為250 mm×80 mm的實心木塊放置于歇腳板上，垂直施加1 000 N的力，加載20 s后，歇腳板無斷裂或永久變形量≤3 mm。

圖2 地毯歇腳板

地毯的成型方法為熱壓成型，其脫模方向一般為Z軸方向，拔模角度一般設(shè)計為不小于10°，地毯成型工藝包含毯坯模壓沖切、附件粘結(jié)、PU發(fā)泡等幾個部分。模壓工藝原理：先將毯坯在烘箱內(nèi)加熱到一定的軟化程度，再將毯坯輸送至模具型腔內(nèi)，合模保壓冷卻定型，切割周邊和安裝孔，粘結(jié)附件。

2 地毯與周邊件的搭接關(guān)系

與地毯搭接的件比較多，如副儀表板、座椅、加油口開啟機(jī)構(gòu)等。地毯設(shè)計的好壞很大程度上取決于其與周邊件的配合關(guān)系是否合理，本研究重點介紹地毯與周邊件的搭接關(guān)系。

2.1 地毯與加油口開啟機(jī)構(gòu)的配合

地毯與加油口開啟機(jī)構(gòu)的配合不良會導(dǎo)致鈑金裸露，影響美觀，還會使加油口開啟機(jī)構(gòu)開啟或回位困難，影響其功能使用。一般要求地毯開孔方式采用“T”字形，與加油口開啟機(jī)構(gòu)做運動校核，加油口開啟機(jī)構(gòu)一般旋轉(zhuǎn)30°，在旋轉(zhuǎn)過程中，拉手在各位置處應(yīng)與地毯開孔至少保持6 mm間隙。地毯與加油口開啟機(jī)構(gòu)的搭接關(guān)系如圖3所示。

圖3 地毯與加油口開啟機(jī)構(gòu)的搭接關(guān)系

2.2 地毯與離合器踏板、制動踏板、加速踏板的配合

地毯不允許與離合器踏板、制動踏板以及加速踏板有干涉，影響三踏板正常使用。一般要求地毯與上述三踏板的間距最少15 mm，加速踏板Y方向與地毯的間距不小于30 mm，離合器踏板Y方向與地毯的間距保持在65 mm～100 mm之間。地毯與三踏板的匹配關(guān)系如圖4所示。

2.3 地毯與副儀表板的配合

地毯與副儀表板配合最常見的失效模式即兩者配合處有間隙或老鼠洞，影響外觀。一般地毯與副儀表板周圈的連接方式采用過盈配合，推薦用Y向配合方式，過盈量2 mm～2.5 mm，Y/Z向有足夠的支撐，考慮地毯的制造及裝配公差，副儀表板與地毯的切口邊界最小距離應(yīng)保持25 mm，防止地毯漏出邊緣。地毯與副儀表板匹配要求如圖5所示。

圖5 地毯與副儀表板匹配要求

2.4 地毯與座椅安裝點的配合要求

地毯的座椅安裝避讓孔既要滿足座椅正常裝配需求，又要在視野范圍內(nèi)不可外露。考慮地毯孔尺寸和地毯孔位置的公差，設(shè)計上要求座椅安裝避讓孔與緊固螺栓安裝位置邊界距離不小于6 mm。為防止地毯孔被看到，常在座椅上增加座椅腳罩蓋（或打螺栓）遮蓋地毯孔，考慮地毯孔尺寸位置的公差以及座椅腳罩蓋（或螺栓）的裝配公差，設(shè)計上要求地毯座椅安裝避讓孔邊界與座椅腳罩蓋內(nèi)側(cè)邊界（或螺柱外徑邊界）距離不小于8 mm。座椅前后移動時，任何座椅相關(guān)的運動件（如電機(jī)等）不得與地毯或加裝腳墊表面接觸。設(shè)計上要求座椅運動件下邊界與地毯（或地毯加裝腳墊）上表面距離不小于8 mm。地毯與座椅的匹配關(guān)系如圖6所示。

圖6 地毯與座椅的匹配關(guān)系

2.5 地毯定位策略

地毯本身面積大且周邊件多，所以地毯與周邊件的配合難度大，需要增加相應(yīng)的定位點。地毯的定位方式一般有兩種，一種是地毯上應(yīng)至少有兩個與鈑金固定的定位點，定位點應(yīng)盡可能設(shè)計分布較遠(yuǎn)，保證整個地毯鋪設(shè)的區(qū)域都能得到定位控制；另外一種是通過地毯底部的PU發(fā)泡與C環(huán)鈑金限位，發(fā)泡地毯貼合鈑金面較好，一般利用型面進(jìn)行定位。根據(jù)安裝要求，地毯先安裝主定位固定點，然后是輔助定位，最后再裝其他周邊配合對手件。地毯的定位策略如圖7所示。

圖7 地毯的定位策略

2.6 地毯與儀表板的配合要求

地毯的前邊邊界需要從美觀角度考慮，一般設(shè)計時是以后排座椅假人的眼點與儀表板下邊緣切點延伸與地毯截面線的交點向上10 mm處即可，因為如果與地毯的邊界低于10 mm，后排的乘客很容易看到儀表板下方的鈑金以及減震墊之類的零件，影響外觀。地毯與儀表板的配合如圖8所示。

圖8 地毯與儀表板的配合

3 地毯滿足的實驗要求

地毯的各項性能必須滿足設(shè)計要求，實驗要求如下：

1）氣味試驗：氣味評分等級≤3.0級。

2）阻燃性試驗：地毯的燃燒性能試驗需滿足GB 8410—2006《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》阻燃性要求，即燃燒速率不大于100 mm/s。

3）VOC要求：地毯作為汽車內(nèi)飾中較大的零部件，其生產(chǎn)過程經(jīng)過高溫模壓、涂膠等各項工序，材料涉及PU發(fā)泡、PET、廢紡棉等各式各樣的非金屬材料，均影響車內(nèi)空氣質(zhì)量，而車內(nèi)空氣質(zhì)量低劣將嚴(yán)重威脅到人們的健康。因此，地毯的VOC需滿足表1的要求，VOC實驗方法采用2 000 L袋子法。

表1 地毯VOC限制 單位：mg/m3

4）禁用物質(zhì)要求：滿足GB/T 30512—2014《汽車禁用物質(zhì)要求》。

4 結(jié)語

綜上所述，本研究介紹了汽車地毯的分類、成型工藝以及地毯與周邊件，如加油口開啟機(jī)構(gòu)、油門踏板、副儀表板、座椅安裝點以及儀表板等的配合關(guān)系，為地毯的設(shè)計開發(fā)提供相應(yīng)參考，同時介紹了地毯在設(shè)計開發(fā)過程中需要滿足的試驗項，如氣味、VOC、阻燃性、燃燒性等要求。