CN106114437A - 一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，包括：突出物，纵向作用力聚焦机构，纵向限位板，以及，一个或多个可溃缩式支撑元件；突出物设置在所述纵向作用力聚焦机构的上表面；纵向作用力聚焦机构的底部与所述纵向限位板的上表面点接触；一个或多个可溃缩式支撑元件设置在所述纵向限位板下方，用于提供纵向限位突出物所需的支撑力。实施本发明提供的技术方案，对作用于突出物表面不同位置的纵向作用力，仍然能够保持受力平衡和力矩平衡，避免由此导致的零部件断裂报废，降低维修成本和保障行车安全。
Description
技术领域
本发明涉及车载器件技术领域，尤其涉及一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构。
背景技术
根据GB11552《乘用车内部突出物》的要求，为保证车内乘客的安全，对于用刚性材料制造的开关、拉钮等构件，当其突出仪表板表面的高度超过9.5mm(毫米)时，用一个直径不大于50mm的平端压头，在其上施加378牛顿的向前纵向水平力，这些构件应能缩回仪表板或脱落。为满足GB11552的此项要求，通常会为开关、拉钮等突出物设计专用的支撑机构，当突出物受到较大的纵向水平力时，这些支撑结构断裂从而使得突出物缩回仪表板内，此类结构通常称为“可溃缩式支撑机构”。
现有的可溃缩式支撑机构的基本原理如图1所示，对于此类可溃缩式支撑机构，突出物本身实际上形成一个杠杆，各支撑力作用点、纵向作用力作用点成为杠杆的潜在支点。
按照GB11552测试突出物的溃缩性能时，纵向作用力的中心点位于突出物的上表面中心，此时各支撑力的力臂相等，因而各可溃缩式支撑元件的受力相等。但是，在安装或使用带有开关、拉钮等突出物的车内零部件时，常常会有一定的纵向力施加在突出物的上表面，该纵向力往往并不作用在突出物的上表面中心，此时各支撑力的力臂不再相等，由于杠杆效应，最接近纵向作用力作用点的支撑元件所受的力最大。
如图2所示，当纵向作用力接近于可溃缩式支撑元件的正上方时，该支撑元件承受的力几乎等于纵向作用力，很可能会大于其设计受力强度，故而该支撑元件发生断裂，导致相应的零部件报废，增加了维修成本，并可进一步引起车载装置的功能失效，造成安全事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，对作用于突出物表面不同位置的纵向作用力，能够保持受力平衡和力矩平衡，避免由此导致的零部件断裂报废，降低维修成本和保障行车安全。
为解决以上技术问题，本发明实施例提供一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，包括：突出物，纵向作用力聚焦机构，纵向限位板，以及，一个或多个可溃缩式支撑元件；
所述突出物设置在所述纵向作用力聚焦机构的上表面；
所述纵向作用力聚焦机构的底部与所述纵向限位板的上表面点接触；所述一个或多个可溃缩式支撑元件设置在所述纵向限位板下方，用于提供纵向限位突出物所需的支撑力。
进一步地，所述汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，包括多个横向限位机构；所述多个横向限位机构分别设置在所述纵向作用力聚焦机构的外侧，用于对所述突出物以及所述纵向作用力聚焦机构进行横向的定位。
优选地，所述纵向作用力聚焦机构采用多级结构，各级结构侧面面积自上而下逐级递减；所述纵向作用力聚焦机构的上表面为平面；所述纵向作用力聚焦机构底部与所述纵向限位板的上表面的接触点位于所述纵向限位板的中间位置。
在一种可实现的方式中，所述纵向作用力聚焦机构的底部为半球形结构或抛物面结构。
在另一种可实现的方式中，所述纵向作用力聚焦机构的底部为平面，并且，所述纵向作用力聚焦机构的底部平面面积小于其上表面平面面积。
进一步地，在一种可实现的方式中，所述可溃缩式支撑元件为PCB板连桥。
在另一种可实现的方式中，所述可溃缩式支撑元件为悬臂梁结构。
优选地，所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，包括至少两个可溃缩式支撑元件；每个可溃缩式支撑元件分别设置在所述纵向限位板的两端的下方位置。
进一步地，单个所述可溃缩支撑元件的受力强度小于378/m牛顿；其中，参数m为可溃缩支撑元件的数量。优选地，所述突出物包括车载电子零部件上的开关或拉钮构件。
本发明实施例提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，采用巧妙的物理空间结构，对纵向作用力聚焦机构的形状进行改造，其独特的半球形底部可与纵向限位板点接触，其上表面为平面可放置所要承受的突出物；在突出物被施加纵向作用力时，纵向作用力聚焦机构与纵向限位板之间产生相互作用力为“纵向限位力”，该纵向限位力发生在纵向作用力聚焦机构与纵向限位板之间的接触点上，无论施加在突出物上的纵向作用力位于突出物的上表面中心位置还是边缘位置，各个横向限位机构与纵向作用力聚焦机构之间存在的微小间隙允许纵向作用力聚焦机构发生非常微小的转动，此时横向限位机构会对纵向作用力聚焦机构施加水平作用力，从而保持其受力平衡和力矩平衡，纵向限位力的大小均等于纵向作用力。纵向作用力聚焦机构与纵向限位板的接触点的位置也几乎保持不变。由于纵向作用力聚焦机构的存在，各溃缩式支撑元件的力臂几乎保持不变，因而受力大小也不发生变化。因此，各可溃缩式支撑元件不会因为施加于突出物上表面的纵向作用力的作用位置变化而发生断裂，从而避免了由此导致的零部件报废、车载器件损坏等问题。
附图说明
图1是现有的可溃缩式支撑机构在突出物表面中心被施加纵向作用力的一个实施例的结构示意图。
图2是现有的可溃缩式支撑机构在偏离突出物表面中心上被施加纵向作用力的一个实施例的结构示意图。
图3是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的一个实施例(纵向作用力聚焦机构底部为半球形结构)的结构示意图。
图4是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的又一个实施例(纵向作用力聚焦机构底部为抛物面结构)的结构示意图。
图5是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的又一个实施例(纵向作用力聚焦机构底部为倒梯形结构)的结构示意图。
图6是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的又一个实施例(纵向作用力聚焦机构底部为弧面结构)的结构示意图。
图7是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构在纵向作用力偏离突出物上表面中心时的受力示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
参见图3，是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的一个实施例的结构示意图，其中，纵向作用力聚焦机构的底部优选为半球形结构。
具体地，图3所示的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构上的纵向作用力施加于突出物上表面中心。
在本实施例中，乘用车内部的常见突出物的为汽车导航、空调控制器等电子零部件上的开关、拉钮等构件，当车辆发生事故时，人体很可能会撞击在其上表面从而施加纵向作用力；在安装或使用车内电子零部件时，相关人员也可能会在其上表面施加一定的纵向作用力。需要说明的是，所述突出物包括但不限于车载电子零部件上的开关或拉钮构件。
具体地，该可溃缩式支撑机构包括：突出物31，纵向作用力聚焦机构32，纵向限位板33，以及，一个或多个可溃缩式支撑元件；
优选地，该可溃缩式支撑机构包括至少两个可溃缩式支撑元件；每个可溃缩式支撑元件分别设置在所述纵向限位板33的两端的下方位置，如图3中的第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35所示。
所述突出物31设置在所述纵向作用力聚焦机构32的上表面；
所述纵向作用力聚焦机构32的底部为半球形结构，并且所述半球形结构与所述纵向限位板33的上表面点接触；
所述一个或多个可溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)设置在所述纵向限位板33下方，用于提供纵向限位突出物31所需的支撑力。
在本实施例中，纵向作用力聚焦机构32与突出物31连接，接收来自突出物31的纵向作用力，并将该纵向作用力传递到纵向限位板33。为表述方便，将纵向作用力聚焦机构32和纵向限位板33之间的相互作用力称为“纵向限位力”。纵向作用力聚焦机构32与纵向限位板33的接触面积很小，如图3所示实施例，由于纵向作用力聚焦机构32底部采用半球形结构，而纵向限位板33上表面为平面，因此纵向作用力聚焦机构32与纵向限位板33(理论上)几乎是点接触，两者的接触面积非常小。
纵向限位板33接收来自纵向作用力聚焦机构32的作用力，并将力传递给各可溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)。
可溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)提供纵向限位突出物31所需的支撑力，且在支撑力大于其设计受力强度时可发生断裂。
当纵向作用力施加于突出物31上表面中心时，纵向限位力的作用点为纵向作用力聚焦机构32与纵向限位板33的接触点，其大小等于纵向作用力。
在本实施例中，进一步地，所述汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，包括多个横向限位机构；所述多个横向限位机构分别设置在所述纵向作用力聚焦机构32的外侧，用于对所述突出物31以及所述纵向作用力聚焦机构32进行横向的定位。
例如，本实施例提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构包括第一横向限位机构36，第二横向限位机构37。
所述第一横向限位机构36和第二横向限位机构37分别设置在所述纵向作用力聚焦机构32的左右两侧，用于对所述突出物31以及所述纵向作用力聚焦机构32进行横向的定位。此外，在实际应用场合中，用户还可以在垂直于平面的方向上在所述纵向作用力聚焦机构32的上下两侧添加第三横向限位机构和第四横向限位机构(附图中未示出)，用户可以根据需要在纵向作用力聚焦机构32的外侧添加一定数量的横向限位机构。
优选地，本实施例提供的纵向作用力聚焦机构32采用多级结构，各级结构侧面面积自上而下逐级递减；具体地，所述纵向作用力聚焦机构32的上表面为平面；所述纵向作用力聚焦机构32底部与所述纵向限位板33的上表面的接触点位于所述纵向限位板33的中间位置。
在又一种可实现的方式中，纵向作用力聚焦机构32的底部为抛物面结构。
如图4所示，是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构的又一个实施例的结构示意图，其中，纵向作用力聚焦机构32的底部为抛物面结构。
在本实施例中，本发明提供的纵向作用力聚焦机构32的底部还可以设计为其他形状，其仅需要保证纵向作用力聚焦机构32底部与所述纵向限位板33的上表面为点接触即可。在又一种可实现的方式中，所述纵向作用力聚焦机构32的底部为平面，并且，所述纵向作用力聚焦机构32的底部平面面积小于其上表面平面面积。如图5所示，是纵向作用力聚焦机构32的底部为倒立梯形结构，该梯形结构下表面与纵向限位板33的上表面的接触面积为小面积接触，其面积远小于纵向作用力聚焦机构32的上表面。同理，如图6所示，是纵向作用力聚焦机构32的又一种结构示意图，其底部带有一定弧度，但其底部与纵向限位板33的上表面的接触面积同样为小面积的平面接触或近似于点接触。
如图7所示，是本发明提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构在纵向作用力偏离突出物上表面中心时的受力示意图，以纵向作用力聚焦机构32的底部为半球形结构为例。
特别地，当作用于所述突出物31的纵向作用力偏离所述突出物31上表面中心位置时，所述第一横向限位机构36和所述第二横向限位机构37分别对所述纵向作用力聚焦机构32施加水平作用力；
所述纵向作用力聚焦机构32两侧在与所述第一横向限位机构36和所述第二横向限位机构37之间发生转动，以保持所述纵向作用力聚焦机构32自身的受力平衡和力矩平衡。
在安装或使用带有开关、拉钮等突出物的车内零部件时，纵向作用力可能会偏离突出物上表面中心，由于横向限位机构(第一横向限位机构36和第二横向限位机构37)与纵向作用力聚焦机构32之间存在微小间隙，如图4的S1和S2所示，因此纵向作用力聚焦机构32会发生非常微小的转动，此时横向限位机构(第一横向限位机构36和第二横向限位机构37)对纵向作用力聚焦机构32施加水平作用力，从而保持其受力平衡和力矩平衡。此时，纵向限位力的大小依然等于施加于突出物31上表面的纵向作用力，其作用点为纵向作用力聚焦机构32与纵向限位板33的接触点，该位置也几乎保持不变。因而，虽然纵向限位板33形成一个杠杆机构，但是，当纵向作用力的作用位置偏离突出物31上表面中心时，由于纵向作用力聚焦机构32的存在，各溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)的力臂几乎保持不变，因而受力大小也未发生变化。因此，各可溃缩式支撑元件不会因为施加于突出物31上表面的纵向作用力的作用位置发生变化而发生断裂，从而避免了由此导致的零部件报废。
进一步地，在一种可实现的方式中，所述可溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)为PCB板连桥。
在又一种可实现的方式中，所述可溃缩式支撑元件(第一可溃缩式支撑元件34和第二可溃缩式支撑元件35)为悬臂梁结构。
可溃缩式支撑元件在支撑力大于其设计受力强度时可发生断裂，以符合乘用车的安全标准。
具体实施时，单个所述可溃缩支撑元件的受力强度小于378/m牛顿；其中，参数m为可溃缩支撑元件的数量。例如，当m＝3时，每个支撑元件的设计受力强度不大于126牛顿。
本发明实施例提供的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，采用巧妙的物理空间结构，对纵向作用力聚焦机构的形状进行改造，其独特的半球形底部可与纵向限位板点接触，其上表面为平面可放置所要承受的突出物；在突出物被施加纵向作用力时，纵向作用力聚焦机构与纵向限位板之间产生相互作用力为“纵向限位力”，该纵向限位力发生在纵向作用力聚焦机构与纵向限位板之间的接触点上，无论施加在突出物上的纵向作用力位于突出物的上表面中心位置还是边缘位置，各个横向限位机构与纵向作用力聚焦机构之间存在的微小间隙允许纵向作用力聚焦机构发生非常微小的转动，此时横向限位机构会对纵向作用力聚焦机构施加水平作用力，从而保持其受力平衡和力矩平衡，纵向限位力的大小均等于纵向作用力。纵向作用力聚焦机构与纵向限位板的接触点的位置也几乎保持不变。由于纵向作用力聚焦机构的存在，各溃缩式支撑元件的力臂几乎保持不变，因而受力大小也不发生变化。因此，各可溃缩式支撑元件不会因为施加于突出物上表面的纵向作用力的作用位置变化而发生断裂，从而避免了由此导致的零部件报废、车载器件损坏等问题。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，包括：突出物，纵向作用力聚焦机构，纵向限位板，以及，一个或多个可溃缩式支撑元件；
所述突出物设置在所述纵向作用力聚焦机构的上表面；
所述纵向作用力聚焦机构的底部与所述纵向限位板的上表面点接触；
所述一个或多个可溃缩式支撑元件设置在所述纵向限位板下方，用于提供纵向限位突出物所需的支撑力。
2.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，还包括多个横向限位机构；所述多个横向限位机构分别设置在所述纵向作用力聚焦机构的外侧，用于对所述突出物以及所述纵向作用力聚焦机构进行横向的定位。
3.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述纵向作用力聚焦机构采用多级结构，各级结构侧面面积自上而下逐级递减；
所述纵向作用力聚焦机构的上表面为平面；所述纵向作用力聚焦机构底部与所述纵向限位板的上表面的接触点位于所述纵向限位板的中间位置。
4.如权利要求3所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述纵向作用力聚焦机构的底部为半球形结构或抛物面结构。
5.如权利要求3所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述纵向作用力聚焦机构的底部为平面，并且，所述纵向作用力聚焦机构的底部平面面积小于其上表面平面面积。
6.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述可溃缩式支撑元件为PCB板连桥。
7.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述可溃缩式支撑元件为悬臂梁结构。
8.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，包括至少两个可溃缩式支撑元件；每个可溃缩式支撑元件分别设置在所述纵向限位板的两端的下方位置。
9.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，单个所述可溃缩支撑元件的受力强度小于378/m牛顿；其中，参数m为可溃缩支撑元件的数量。
10.如权利要求1所述的汽车内部突出物的可溃缩式支撑机构，其特征在于，所述突出物包括车载电子零部件上的开关或拉钮构件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |