PVC全包覆汽车脚垫的开发概述

高超 林秀玲

泛亚汽车技术中心有限公司 上海市 201201

1 引言

目前，全世界汽车工业迅速发展，汽车工业不仅已成为美国、日本等发达国家的支柱产业，也逐渐成为包括中国在内的发展中国家的支柱产业。汽车工业的飞速发展带动了汽车脚垫行业的迅猛发展[1]。

汽车脚垫是一种集吸水、吸尘、去污、隔音、保护主地毯五大主要功能为一体的环保汽车内饰零部件[2]。汽车脚垫不仅保护车内的洁净，起到美观舒适点缀的作用，同时汽车脚垫还是安全件，可以吸水、吸尘、去污、有效防止鞋底残留的水分、脏物造成与离合器、制动器和油门间的滑动，避免安全隐患，降低内饰被污染和损坏的可能性。

目前汽车脚垫还没有统一的国家标准及行业标准，市场上出现的产品种类繁多，性能难以判断，尤其是汽车后市场。这导致消费者难以直观进行产品的对比和选择。汽车脚垫作为汽车市场不可缺少的重要组成部分，在汽车后市场领域占据重要地位。本文旨在帮助读者对不同类型的脚垫进行外观、功能和性能的直观对比，根据需要做出更具针对性的理性选择。同时，我们做为脚垫产品的设计开发人员，针对全包覆的脚垫的全过程开发做了详细的介绍，帮助大家理解如何通过优化产品设计和质量监控，提升与消费者密切相关的性能的同时，简化加工工艺、提高效率生产，逐步降低生产成本。

2 汽车脚垫市场现状

目前市场中汽车脚垫已基本做到专车专用。按照脚垫的结构形状可分为平面脚垫和立体脚垫。平面脚垫包括毯面脚垫、橡胶脚垫和丝圈脚垫；立体脚垫按照包覆性可分为小包围脚垫（克林布全天候脚垫）、大包围脚垫（皮革热压脚垫）和全包覆脚垫，如图1所示。

不同种类的脚垫在外观，防水耐磨等使用性能上各有差异，如表1所示，以毯面脚垫和全天候脚垫为基准对不同种类的平面脚垫和立体脚垫在各方面的使用性能进行了对比。

上述性能对比可知：丝圈脚垫在平面脚垫中以防污耐脏、容易打理，质感柔软、使用寿命长等优点而倍备受客户喜爱。但丝圈脚垫的原材料直接影响丝圈的耐磨度，色泽及气味，目前国内又没有脚垫相关的国家标准和行业标准，现在市面上的丝圈脚垫质量参差不齐。这直接影响了消费者选择丝圈脚垫的热情。从2016年汽车脚垫销售占比来看，客户更倾向购买高端有档次的全包覆脚垫，详情见图2所示。PVC全包覆脚垫凭借立体造型，优美外观和高感知质量赢得消费者的喜爱。

表1 转向桥空气悬架技术参数表

3 PVC全包覆脚垫的开发

如前文所述，PVC全包覆脚垫在市场中占有大部分的份额。为了满足市场需求，从大型企业到小型工厂都快速推出了种类丰富的PVC全包覆脚垫。由于此类脚垫产品缺乏行业标准，市场上的产品质量也是参差不齐，供应商企业更是鱼龙混杂。下文将详细介绍主机厂规范的PVC全包覆脚垫开发和产品质量控制过程。

3.1 结构设计

脚垫作为汽车内饰安全件，设计基本原则是在满足安全可靠的前提下，符合产品定义，满足客户需求，达到成本最低、重量最轻的设计目标，实现稳健设计。脚垫结构设计与整车存在一定的集成性，如图3，以下几个方面做重点说明：

（1）脚垫呈立体全包覆型，尽可能够覆盖整车主地毯可视全部区域，与整车地毯及内饰饰板配合良好，不卷曲不滑移，没有“老鼠洞”产生，脚垫安装不影响其它功能的正常使用。

（2）主驾脚垫不影响油门踏板正常使用，悬挂式油门踏板应在油门踏板自由行程内控制脚垫厚度，保证油门踏板到脚垫间隙≥6mm，地板式油门踏板脚垫应避开此区域，侧面脚垫建议使用魔术贴或旋片卡扣固定，确保脚垫与内饰饰板紧密贴合，防止脚垫松塌与油门踏板刮蹭。

（3）主驾脚垫不影响刹车踏板正常使用，在刹车踏板自由行程内控制脚垫厚度确保刹车踏板到脚垫间隙≥6mm，同理对离合踏板进行检查。

（4）脚垫卡扣与整车主地毯精确定位装配，防止脚垫在使用过程中滑动，卡扣应按标准通过相关拉拔力测试。

（5）脚垫设计不能干涉座椅导轨，确保前排座椅可以在移动范围之内自由调节移动。

（6）在中央通道区域，脚垫不允许遮挡空调出风口，不覆盖USB充电口，对有抽屉设计的车型不影响抽屉的正常抽拉开启闭合。

（7）后排脚垫前端设计不能遮挡座椅下方空调出风口，不干涉座椅自由移动，可采用魔术贴固定保证脚垫与主地毯贴合不翘边。

假设一组训练样本集z1,z2,…,zL，zi=(i,bi)表示目标回波i，bi={0,1}为该目标回波是否异常的标记，1表示异常，0表示正常，L为训练样本集个数。

3.2 材料选择

一款脚垫的材料决定脚垫的成本和客户使用感知质量。本文所介绍的高质量PVC全包覆脚垫材料可以做到在无毒无害的安全前提下满足产品性能要求。通过相关测试的高质量材料，本文设计开发的此PVC全包覆脚垫由5层材料复合而成，如图4所示：

图3 结构设计

图4 PVC全包覆脚垫材料

（1）表面采用耐磨超纤PVC皮革，外观美观，多种配色方案选择，具有较好的防水耐磨性。

（2）高弹性PU海绵可以配合绗绣工艺，使脚垫表面呈现立体凹凸感，增加脚垫的柔软度和脚踩舒适感，提升脚垫的整体感知质量。海绵越厚，脚垫凹凸感越强，脚感越舒适柔软。

（3）高密度无纺布作为海绵的底衬材料，固定和保持海绵稳固贴合。

（4）XPE发泡层增加脚垫的厚度，保持脚垫立体感，防止脚垫过软塌陷松弛，XPE发泡倍率越低脚垫立体感越好但质地变硬。

3.3 加工工艺

稳健的结构设计和合理的材料选择是PVC全包覆脚垫开发的基础，一套成熟的工艺流程确保产品生产的准确实施。严格把控产品生产工艺过程是产品质量的关键步骤。目前PVC全包覆脚垫主要有两种生产工艺：

（1）模压工艺。如图5所示，该工艺是先把XPE和鹰爪布复合材料烘烤之后进行冷压成型，模压出脚垫的立体造型，同时将皮革、海棉和无纺布复合绗绣，裁剪成片材进行拼接，然后将拼接好的表面材料和模压底部材料通过胶水复合一体，最后包边安装卡扣完成一套脚垫的制作。模压工艺可以实现脚垫精准立体造型，脚垫与主地毯贴合良好，但是模具制作、修模等工序增加了零件开发周期。

（2）拼接工艺。如图6所示，该工艺是直接将复合好的底部材料和复合绗绣好的表面材料复合在一起，然后裁片拼接，通过缝纫拼接达到立体成型的效果，无需开模，相对于模压工艺立体效果欠佳，工艺稳定性较差，由于拼接缝纫为手工工序，故工时费用较高。

3.4 性能测试

性能测试是通过各种标准测试检测产品结构设计，材料性能、使用性能、有毒有害物质和有机物挥发性等是否满足所有规定要求的验证过程。

我们开发的PVC全包覆脚垫按照相应国家标准进行CCC（China Compulsory Certification）认证，按照GB30512进行有毒有害物质测试。按照相应的企业或客户标准进行耐水渍，光照色牢度，耐磨防水性，撕裂强度，低温硬度，低温弯曲性，霉变雾化等性能测试。

图5 模压工艺流程图

图6 拼接工艺流程图

PVC全包覆脚垫作为汽车内饰附件，气味和有机物挥发是客户重点关注的性能，故建议脚垫按照相应标准进行袋子法气味和VOC（Volatile Organic Compounds）/SVOC（Semi Volatile Organic Compounds）测试，严格控制甲醛和乙醛等有机物的挥发量。

4 结语

通过脚垫市场的分析，介绍脚垫种类，阐述了各种脚垫的使用性能，对比分析得出PVC全包覆脚垫在市场上占主要销售份额。概述了PVC全包覆脚垫的结构设计，材料选择，加工工艺和性能测试，通过各个工程环节的严密把控确保设计生产出一套质感优越安全可靠的PVC全包覆脚垫。