摘要：地毯的功能在于遮挡板金、线束，也是尺寸最大的汽车内饰零件，能够为乘员提供安全的脚部支撑。作为最大尺寸的一种声学零件，地毯可以吸收、隔离车内外噪音。而地毯吸音材料，基本上为多孔吸音棉、再生海绵；隔音材料则为克重较大的单层、复合材料，如毛毡、PVC。本文介绍了汽车地毯结构，并比较了三种地毯材料的性能。
关键词：汽车；地毯结构；性能
1产品设计
1.1地毯分段式结构
汽车零配件市场销售的地毯有两种类型，一体式、分段式。材料类型也各不相同，单一、复合，硬质、软质均有。地毯作为车内部的一个大型覆盖件，有多个零件和它配合，如立柱护板、仪表板、门槛压条、中控箱还有座椅安装脚。所以，设计时应当结合车身配合情况，做出科学地选型。
分段式设计，实质上是将整车地毯划分为若干单元产品进行单独设计，利用装车搭接组合为1个整体。该形式有如下几个优点：（1）针对覆盖区域大，前部车身宽度大，但是后部车身宽度相对偏小的车身钣金，建议选择分段地毯设计，以节省材料。（2）某些车型由于装配的便捷性，车身过长，同样也要选择分段式方法进行设计，以确保装车的便捷性。
（3）部分商务车为了满足人货共载的需求，需采用分级式设计，在主驾区域选择优质的材料，增加客户的使用舒适性。在后部载货物区，还要选择耐磨性好、维护和清理的材料。
1.2地毯材料的选择
车用地毯，需要由面料、衬垫构成。地毯面料均为外观层，不仅会美化内饰，而且还有隔音功能。典型的地毯面料，分成PVC材质地毯、PET材质针织以及簇绒材质地毯。地毯衬垫，以便对支撑型面进行填充，兼并吸声功能。通常选择PU发泡、再生PU、PET复合棉等相关材料。
1.2.1 PVC材质地毯面料
由树脂、滑石粉还有增塑剂等基本的材料。面料易于清理，很少霉变，安装时需要和钣金
保持贴合，3mm之内的PVC发泡材料。真空吸塑成型，适用于农用车、出租车等多款车型。
1.2.2 PET针刺面料
PET地毯的核心材料为PET纤维，结合开松织造各类簇绒纹理的毯面。利用开松、针刺还有涂胶等工艺，按照钣金拉伸高度和具体的吸音要求，明确材料的厚度、重量。PET地毯的成本小、性能佳、气味少、节能环保性等特征，是国内外汽车业较为理想的材料。
1.2.3 簇绒材质地毯
在地毯面料中，簇绒材质地毯的市场价格相对最高，利用机器制造、割绒、收卷等多道工序进行制成。簇绒材质的成本、质量相对较高，其硬挺度十分饱满，有不错的保温、降噪效果。另外，表面很少会起静电、方便清洗，适合高档车。
2 层积复合结构吸声、隔声原理
在空气中，声音碰到材料界面后会引起反射、吸收直至透射。而材料吸声涵盖了两大类，
①多孔材料：当声波入射至材料表面时，微孔内部的空气也会随之振动。此时，空气将会和固体筋络之间形成某种相对运动。考虑到空气的黏滞性，微孔中会引起适当的黏滞阻力，使空气动能持续地转变为热能，令声能衰减；在绝热压缩情况下，空气会和孔壁反复地出现热交换。在热传导的影响下，声能将逐步转化成热能。②结构吸声原理：利用共振来消耗和减少声能，从而吸收低频。层复合结构是将穿孔板、微穿孔板两种吸声方式进行结合，设计一款合适的吸音体。在优化高频吸音性能的情况下，改善低频的吸音。
隔声，指的是将外界声音隔绝在外，防止其传入室内。隔声质量和性能的优劣，很大程度上是由反射声能的比值来决定，也就是反射系数。系数越大，意味着隔声性能相对也就会越好。反射声能，是由相邻介质自身的特性阻抗（特性阻抗=介质密度ρ*声速c）来决定。特性阻抗相差越大，代表反射能力也就会强。反过来，特性阻抗相差越小，则意味着声音的反射能力也就会越弱。针对层积复合结构材料，相邻两层材料应当尽可能地增加阻抗特性相差。根据反射原理，尽量减少透射，增强隔声能力。
3 不同复合结构地毯与声学性能分析
针对各个层积的搭配，本文选取了3种结构不同的复合地毯，设计实验加以验证。
3.1实验方案
①取第一类地毯，尺寸1.2m×1.0m，依次完成吸隔音测试，地毯结构：表皮PET+PE粉+吸音层PET+底层棉垫。
②取第二类地毯，尺寸1.2m×1.0m，依次完成吸隔音测试，地毯结构：表皮PET+背涂PE+重涂层EVA+ 底层棉垫。
③ 取第三类地毯，尺寸1.2m×1.0m，依次完成吸隔音测试，地毯结构：表皮PET+吸音层PET+不透气PE膜+底层棉垫。
3.2测试方法
吸音：采用Alpha cabin混响室，对平板样件自身的吸声系数进行测量，样件尺寸：1.2m×1.0m，频率：400Hz～6300Hz。
隔音：采用ISOKELL来测量样件对应的插入损失，样件尺寸：1.2m×1.0m，频率：400Hz～6300Hz。
3.3数据分析
汽车隔音对上述3种结构地毯，分别评价和比较吸隔声性能，其隔音、吸引性能，见图1、图2。①从吸音性能上看，第一类地毯相对来说最好，属于典型的吸音型地毯。由于该地毯的透气性佳，声音易于传授地毯内部，利用粘滞力、热传导来减少声能，尤其是对中高频有不错的吸收效果。然而，正由于透气性佳、反射能力差，该类地毯的隔音性能相对来说也最差。②第二类地毯，由于表层使用了一种蓬松的PET材料，其吸音效果尚可。多数声音都可以被重涂层成功地阻隔，难以进入材料内部，从而达到较好的隔声性能，可作为隔声地毯；③第三类地毯，兼具有吸音、隔音性能，是一种兼顾型地毯。中高频吸音，基本上依赖表层、吸音层进行吸收。当处于低频段，利用共振来快速吸收声能。反过来，共振必然会扩大声音的透过性。进入中高频，PE有较好的阻隔作用。频率越高，隔声性能相对也会增强，如图3。
图1 地毯吸声性能对比图 图2 地毯隔音性能对比图
3.4地毯声学性能改进
从上述实验中得知，吸音型地毯有不错的透气性，且吸音性也比较好，能够和吸音棉相互媲美。不过，它的隔音性能相对较差。假设单纯扩大材料厚度、密度，可能很难完全地优化隔声性能。为转变隔声性能，建议调整复合构成，忽略吸音性能。要知道，隔音地毯之所以可以有隔声性能，其关键是在于重涂层。缺点是，这类地毯的吸音性能非常差。所以，这里对方案做出下列调整：
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