CN103522975A - 在车辆中用于降低膝部损伤的结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在车辆中用于降低膝部损伤的结构，该结构可包括脚趾挡块，所述脚趾挡块在车身的横向方向上设置在驾驶者的座位或乘客座位处的车辆内部的底部，其中所述脚趾挡块从车辆内部的底部突出设置以具有一定高度，所述高度使得驾驶者或乘客的脚部前尖端被阻止向前移动，因此驾驶者或乘客的膝部早于驾驶者或乘客的胫骨部接触防撞垫。

Description

在车辆中用于降低膝部损伤的结构

技术领域

本发明涉及一种用于降低膝部损伤的结构。更特别地，本发明涉及一种在车辆碰撞时用于有效降低膝部损伤的结构。

背景技术

通常，多种安全装置和安全结构应用于车辆，以安全保护乘客并将碰撞时的损伤程度减小到最小。

由于安全装置和安全结构是直接与乘客的生命相关的重要构件，因此需要所设计的安全装置和安全结构满足一定的性能水平。车辆制造者正在设计与乘客安全相关的车辆结构和安全装置，以满足在碰撞法规和适销品质测试中规定的损伤标准。

例如，通过评估在实际碰撞测试中的膝部损伤来设计车辆，使得损伤程度不超过参考值，以控制在碰撞事故中发生的乘客下肢的损伤增加。

特别地，在使用假人的碰撞测试中，假人的膝部滑动（膝部滑动损伤）必须落入参考值内。当膝部滑动超过参考值，就可能在实际车辆碰撞过程中导致严重的损伤，如膝部脱臼。因此，需要一种使膝部滑动落入参考值内的技术。

发生诸如膝部脱臼的损伤的根本原因可取决于防撞垫的设计和形状。当在碰撞时防撞垫与乘客下肢之间的初始接触点位于其下侧时，即当防撞垫与胫骨部的碰撞早于乘客的膝部（防撞垫的初始接触点位于胫骨部）时，膝部滑动可能超过参考值，从而导致诸如膝部脱臼的损伤。

图1和图2A、2B为示出了根据在碰撞时施加至模拟人体的假人的下肢的负载而发生的假人的膝部滑动的图。当防撞垫1的碰撞负载早于膝部而施加至胫骨部时，发生膝部滑动（参见图1的箭头D）。

因此，防撞垫1的初始接触点必须位于膝部（参见图2B）而不是胫骨部（参见图2A）。

图1的箭头D指示了在假人的膝部上发生的膝部滑动的方向。图2A显示了防撞垫1的初始接触点位于胫骨部，图2B显示了防撞垫1的初始接触点位于膝部。

如图2A所示，碰撞负载早于膝部施加至胫骨部是归因于防撞垫1的形状。为了降低膝部损伤，就必须减弱施加至胫骨部的负载。为此，可以改变防撞垫1的形状，或者可以减弱防撞垫1的强度。然而，这些在降低乘客的损伤方面具有局限性。

图3为示出了在碰撞时由防撞垫1导致的诸如膝部脱臼的损伤的发生的图。如图3所示，在碰撞时当防撞垫1首先与驾驶者或乘客的下肢的胫骨部碰撞时，发生膝部滑动。

参见图3，在碰撞时当防撞垫1首先与乘客的胫骨部碰撞时，乘客的股骨部相对向前移动，从而导致假人的膝部滑动，特别是膝部脱臼。

作为用于降低膝部损伤程度的方法，存在一种减弱与膝部碰撞的一部分车身的强度的方法。除了如上所述的减弱防撞垫的强度之外，存在减弱手套箱及其其他支撑结构的强度的方法。

换言之，存在一种减弱中央仪表盘的下面板（不包括配备手套箱的前罩板支撑结构的凸缘部，或者不包括壳体侧覆盖部和手套箱的肋）的强度的方法。

然而，由于要获得较大的改进效果、设计的过多改变以及耐久构件的强度的减弱是有困难的，因此这些方法具有局限性。

另外，存在一种额外应用诸如用于固定乘客的双安全带预紧器的设备的方法。然而，该方法仅在特定情况下具有作用，并导致成本过度增加。而且，该方法仅在如下情况中具有作用：碰撞物体（如膝部和防撞垫）之间的空间相对较大。

作为用于保护乘客的膝部的安全装置，存在安装膝部气囊装置和膝部衬垫的方法。然而，这些方法也具有如下局限性：与它们的作用相比，由于增加了复杂构件，因此导致制造成本过度增加。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种车辆安全结构，其可有效降低乘客的损伤（如膝部脱臼）程度，并同时具有简单的结构和配置。

在一方面，本发明提供了一种在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其包括脚趾挡块，所述脚趾挡块在车身从右到左的横向方向上纵向设置在驾驶者的座位或乘客座位处的车辆内部的底部上，

其中所述脚趾挡块突出设置以具有一定高度，所述高度使得乘客的脚部的前尖端被阻止向前移动，因此乘客的膝部早于乘客的胫骨部接触防撞垫。

在一个示例性实施方案中，当乘客的脚部的前尖端被所述脚趾挡块阻挡时，在乘客的股骨部的中心轴线与防撞垫的表面之间的交叉点、在所述交叉点与防撞垫的下尖端之间连接的线段，以及沿着乘客的胫骨线在防撞垫的表面上的交叉点绘制的线段分别限定为A、AB和AC，可设置所述脚趾挡块，使得在乘客的股骨部的中心轴线与线段AC之间的角度总是大于在乘客的股骨部的中心轴线与基于交叉点的线段AB之间的角度。

在另一示例性实施方案中，可将所述脚趾挡块焊接至构成车身底部的一部分车身，或可通过螺栓和螺母联接方法将所述脚趾挡块固定至车身的部分。

在又一示例性实施方案中，所述脚趾挡块可在分开的面板的上表面上突出形成，使得所述面板固定至构成车辆内部的底部的一部分车身。

在又一示例性实施方案中，所述脚趾挡块可在地毯的上表面上突出形成，所述地毯设置于车辆内部的底部上。

下面讨论本发明的其他方面和示例性实施方案。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其他特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1和图2A、2B为示出了根据在碰撞时施加至模拟人体的假人的下肢的负载而发生的假人的膝部滑动的图。

图3为示出了在典型结构中在碰撞时由防撞垫导致的诸如膝部脱臼的损伤的发生的图。

图4为示出了根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的安装状态的图（其中

）。

图5为示出了根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的作用的图。

图6为显示相比于其中不设置根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的情况中，在其中设置所述脚趾挡块的情况中膝部滑动得以改进的测试数据的曲线图。

图7A、7B、7C为示出了设置根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的各种方法的图。

图8A、8B为示出了当根据本发明的一个示例性实施方案设置脚趾挡块时，乘客的腿部空间的应用的图。

在附图中陈述的附图标记包括如下元件的标记，如下文进一步讨论。

应当了解，所附附图不是必须按比例地显示了本发明的基本原理的说明性的各种优选特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。

附图标记说明：

G1：大腿

G2：小腿

P1：股骨部

P2：胫骨部

J1：胫骨接触

J2：膝部接触

M:移动

X：角度

H：点焊

S：踝部旋转

Z：脚部固定

O1：首先与胫骨碰撞

O2：发生膝部滑动

O3：首先与膝部碰撞

O4：不发生膝部滑动

O5：正常就坐

O6：非正常就坐，（平时）腿伸直的位置。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共车辆、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆（例如源于非汽油的能源的燃料）。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

下面讨论本发明的上述特征及其他特征。

下面将参考所附附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

本申请人实验分析了在碰撞时诸如膝部脱臼的乘客损伤的基本原因和限制，并证实了在碰撞时当防撞垫早于膝部（施加的图1的负载F2）与胫骨部（施加的图1的负载F1）碰撞时所发生的假人的显著膝部滑动。如图2A、2B所示，当改变防撞垫的形状，使得在防撞垫的设计中负载不首先施加至胫骨时，经证实使诸如膝部脱臼的损伤降低是可能的。

而且，在测试分析中，经证实膝部滑动与施加至胫骨部的负载的量级成比例。

然而，使得负载首先施加至胫骨（参见图2B）的防撞垫形状的改变可导致在防撞垫设计中过多的局限性。而且，由于根据车辆类型的设计和组合件的局限性，因此难以改变防撞垫的形状，可能需要一种在这些车辆中从根本上防止膝部脱臼发生的方法。

为此，可设置脚趾挡块以限制脚部的向前移动，并因此使乘客的膝部早于胫骨部与防撞垫碰撞。因此，可将乘客的下肢损伤减小到最小。

图4为示出了根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的安装状态的图。如图4所示，脚趾挡块10可突出地设置于车辆内部的底部，在此处坐在乘客座椅上的使用者的脚趾尖端可以被阻止移动。

脚趾挡块10可固定设置于仪表板2或地板3（即构成车辆内部的底部的车身）上，从而能够阻止乘客脚部的移动。可在车辆内部的底部沿着车身从右到左的横向方向纵向设置脚趾挡块10。

脚趾挡块10可设置为使得地毯4覆盖所述脚趾挡块10。然而，脚趾挡块10可设置为具有一定高度，以限制乘客脚部在车辆内部的底部的向前移动。

在此情况中，由于脚趾挡块10的结构为仅在碰撞时阻止乘客脚部的尖端而不影响乘客的舒适度，因此脚趾挡块10可突出地设置为具有能够充分地阻止乘客的鞋的前端部分向前滑动的最小高度。

而且，脚趾挡块10可位于车辆内部的底部上，使得在碰撞时阻止乘客脚部的前尖端向前移动。在此情况中，脚趾挡块10设置为使得在碰撞时防撞垫更早与乘客的膝部碰撞。

为此原因，如图4所示，可考虑防撞垫1的外形来确定脚趾挡块10的位置。首先，当就坐乘客的脚部的前尖端被阻止在脚趾挡块10处时，可画出连接交叉点A和防撞垫1的下尖端B的线段AB，所述交叉点A在乘客的股骨部的中心轴线L与防撞垫1的前表面16之间。

接着，可沿着乘客的胫骨线从防撞垫1的前表面16上的交叉点A画出线段AC。在此处，脚趾挡块10可设置为使得乘客的股骨部的中心轴线L与线段AC之间的角度

总是大于乘客的股骨部的中心轴线L与基于交叉点A的线段AB之间的角度

脚趾挡块10可阻止乘客脚部向前移动，并可使乘客的胫骨部基于乘客的踝部向前旋转。因此，可使膝部比在其下方的胫骨部更早与防撞垫碰撞。

在本发明的一个示例性实施方案中，可将脚趾挡块10设置于仪表板2的后部与沿着防撞垫1的前表面16所形成的假想线之间。

图5为示出了根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的作用的图。在碰撞时，乘客的脚部的前尖端可以被脚趾挡块10阻止向前移动。在此情况中，当胫骨部基于乘客的踝部向前旋转时，在其上的膝部可更早与防撞垫1碰撞。

因此，假人的典型膝部滑动（其中股骨部在与防撞垫碰撞的同时相对向前移动）可能不发生。

图6为显示相比于其中不设置根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的情况中，在其中设置所述脚趾挡块的情况中膝部滑动得以改进的测试数据的曲线图。相比于不设置根据本发明的示例性实施方案的脚趾挡块，当设置所述脚趾挡块时，施加至假人的股骨部的股骨负载相对更大。然而，由于大量负载相对转移至股骨部和膝部，因此膝部滑动可显著降低。

这意味着当设置所述脚趾挡块时，乘客的膝部滑动可显著降低，诸如膝部脱臼的损伤的程度可显著降低。

下面，将详细描述安装根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的方法。7A、7B、7C为示出了设置根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块的各种方法的图。在图7A中，由金属材料（如钢）形成的脚趾挡块10通过焊接方法（如点焊）在仪表板2上固定形成。

如7A所示，可以使可焊接金属板弯曲来制造脚趾挡块10，然后可将脚趾挡块10的凸缘部分15固定焊接至车辆内部的底部，即仪表板2的下部的内表面。

在固定安装脚趾挡块10之后，可沿着脚趾挡块10的形状覆盖地毯，以不将脚趾挡块10暴露于外部。在此情况中，脚趾挡块10可形成为具有突出结构，以阻止乘客脚部的尖端向前移动。

图7B示出了一种通过螺栓连接与车身一体形成的单独的面板11而在车辆内部的底部上安装脚趾挡块10的方法。面板11和在其上的脚趾挡块10可以以一体结构形成，随后可将面板11固定至车身底部以使脚趾挡块10位于所需的位置。

图7C示出了通过螺栓和螺母联接方法而固定至仪表板2的脚趾挡块10。可将双头螺栓12固定焊接至仪表板2，然后可覆盖具有孔的地毯4。之后，可将通过地毯4的孔暴露的双头螺栓12的尖端联接至脚趾挡块10，然后可将螺母13从脚趾挡块10的上侧联接至双头螺栓12的尖端。

而且，用于阻止乘客脚部滑动的具有向上突出的结构的脚趾挡块可与地毯的上表面一体形成，然后可将地毯设置于车辆内部的底部上。

因此，当设置根据本发明的一个示例性实施方案的脚趾挡块时，可以仅通过简单的配置来去除损伤发生的基本原因。因此，乘客的膝部损伤可得以显著降低，而且可获得碰撞安全的改进、稳健性的保证以及对法规的有效响应。

而且，可仅通过加入简单的结构来改善乘客损伤的程度，而不需增加复杂的配置或过度增加成本。由于防撞垫的设计局限性可通过简单的脚趾挡块结构得以解决，因此防撞垫的设计以及防撞垫设计的自由度可得以改进。

另外，由于诸如防撞垫的相关构件的强度可增加至耐久性所需的水平，相应构件的耐久性性能可相比于相关技术而得以改进。

此外，如图8A、8B所示，脚趾挡块10的安装位置和突出高度可进行设置，并且其所具有的突出高度不阻碍平时乘客脚部的进入（参见图8B）。而且，由于脚趾挡块10占据其性能所需的最小空间，因此可以改进碰撞性能而不降低腿部空间的便利性和适销品质。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”和“外”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (14)

1.一种在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其包括脚趾挡块，所述脚趾挡块在车身的横向方向上设置在驾驶者的座位或乘客座位处的车辆内部的底部，

其中所述脚趾挡块从车辆内部的底部突出设置以具有一定高度，所述高度使得驾驶者或乘客的脚部前尖端被阻止向前移动，因此驾驶者或乘客的膝部早于驾驶者或乘客的胫骨部接触防撞垫。

2.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块设置于仪表板的后部与沿着所述防撞垫的前表面形成的假想线之间。

3.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中当驾驶者或乘客的脚部的前尖端被所述脚趾挡块阻挡时，在驾驶者或乘客的股骨部的中心轴线与防撞垫的前表面之间的交叉点、在所述交叉点与防撞垫的下尖端之间连接的线段和沿着驾驶者或乘客的胫骨线从防撞垫的前表面上的交叉点绘制的线段分别限定为A、AB和AC，所述脚趾挡块被设置为使得在驾驶者或乘客的股骨部的中心轴线与线段AC之间的角度总是大于在驾驶者或乘客的股骨部的中心轴线与基于交叉点的线段AB之间的角度。

4.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块被焊接至形成车身底部的一部分车身。

5.根据权利要求4所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块被地毯覆盖。

6.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中通过螺栓和螺母将所述脚趾挡块固定至车身的一部分。

7.根据权利要求6所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，

其中所述螺栓固定至所述仪表板的下部，

其中双头螺栓的尖端通过在地毯中形成的孔暴露，并联接至所述脚趾挡块，且

其中所述螺母在所述脚趾挡块的上侧联接至所述螺栓的尖端。

8.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块突出地形成在单独的面板的上表面上，使得所述单独的面板固定至形成车辆内部的底部的一部分车身。

9.根据权利要求8所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块被地毯覆盖。

10.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块突出地形成在地毯的上表面上，所述地毯设置于车辆内部的底部上。

11.根据权利要求10所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中通过螺栓和螺母将所述脚趾挡块固定至车辆内部的底部。

12.根据权利要求11所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，

其中所述螺栓固定至所述仪表板的下部，

其中双头螺栓的尖端通过在所述地毯中形成的孔暴露，并联接至所述脚趾挡块，且

其中所述螺母在所述脚趾挡块的上侧联接至所述螺栓的尖端。

13.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块用可焊接金属板形成，并包括凸缘部以固定焊接至车辆内部的底部。

14.根据权利要求1所述的在车辆中用于降低膝部损伤的结构，其中所述脚趾挡块被地毯覆盖。

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