基于模块化开发方法的卡车驾驶室地毯结构设计

张远骏 张卫东

(东风商用车技术中心，武汉，430006)

0 前言

地毯是一个典型的声学包装结构，由于卡车运行工况复杂，商用车驾驶室地毯主要由衬垫、隔声层组成，其中衬垫主要作用是吸声，整个地毯放置车身地板上，形成地板钣金隔声-衬垫吸声-隔声层隔声的夹心结构，见图1。由于商用车客户需求要求较多，有的注重整车轻量化、有的关心低噪声的舒适性、有的希望整车成本较低、有的关注地毯清理方便，同时地毯接口相关的地板结构变化较多，因此地毯种类千变万化。为了降低地毯开发成本，缩短开发周期，采用模块化开发方法进行地毯设计，成为必然。

图1 钣金隔声-衬垫吸声-隔声层隔声的夹心结构

1 结构设计

1.1 地毯设计边界分析

客户希望的地毯功能主要包括：隔声、表面装饰、易清理，实际在使用中，车辆经常用水清洗，所以还希望地毯防霉；经常抽烟的驾驶员希望地毯防火；经常踩踏，需要地毯具有防磨功能。卡车地毯周边接口主要包括：驾驶员踩踏油门踏板时，脚步锺点与地毯接口；前围、后围与地毯配合接口，见图2。地毯放置地板钣金上，地板钣金形状变化，地毯与地板存在接口，见图3。通过上述分析，驾驶员侧地毯主要接口如表1：

表1 驾驶员侧地毯主要接口及其参考值

图2 卡车地毯周边接口

图3 地毯与地板接口

1.2 地毯的性能目标定义

通过对客户调查，客户对地毯性能主要需求如表2。

表2 客户对地毯性能主要需求

1.3 地板零部件模块化构建

(1)构建性能基本矩阵单元。

通过零部件性能分析，地毯主要性能隔声、装饰、重量对地毯材料及料厚进行约束，其他如耐久、空气质量等附着在上述材料中。因此地毯性能矩阵如下。

(2)构建驾驶室接口矩阵单元。

通过接口分析，接口变量主要与后围到地毯前端距离D、前后地板高度H 相关，人体锺点到地板高度是一个定值，不影响地毯模块数量，在处理时作为定量，因此地毯接口矩阵如下。

(3) 基于矩阵的模块化设计。

因为地毯模块包括零件性能、零件接口、零件功能，在功能中，防火是所有地毯必须要满足的一个基本功能，其他功能已经分解到性能，因此功能、接口模块矩阵如下。形成如表3 所示的模块矩阵群。根据模块矩阵，如果全部满足，需要45 个模块才能满足，需要结合整车实际市场的需求，进行优化，优化集成模块驱动因子如表4 所示。

表3 性能模块矩阵群

表4 集成模块驱动因子

2 地毯模块化结构设计

2.1 材料选择：

根据声传递损失STL=10lg 入射声能-10lg 透射声能得知，在地毯隔声层，隔声量STL=20Lg(fM)-47.5，与地毯隔声层密度和频率相关。当层密度选定，频率与结构和料厚相关。目前隔声层材料主要有PVC、SBR、EVA、TPO+EPDM。各材料单位面密度如表5。

2.2 技术方案定义

根据不同性能、接口需求，给出不同技术方案如表6 所示。

表6 材料及工艺技术方案

2.3 地毯模块设计规划

根据性能包容原则，满足最高性能，也能满足低性能，经过优化，地毯模块规划如表7。

表7 地毯模块规划

2.4 地毯模块结构设计

图4 地毯模块结构设计

3 总结

通过对地毯模块化构建方式，建立一套类似产品模块化设计流程，优化驾驶室平台的零部件数量，达到降低成本、减少开发周期的效果，提升产品的竞争力。