CN107627988A - 用于车辆的整体式垫式膝部防护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其配置为在车辆发生碰撞时限制撞击下缓冲垫板的驾乘人员的膝部的穿入深度，从而使对驾乘人员的伤害最小化，并且提高对于驾乘人员的安全性能。

Description

用于车辆的整体式垫式膝部防护装置

技术领域

本发明涉及一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置。更具体而言，本发明涉及这样一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置：其在车辆发生碰撞时使得对驾乘人员的伤害最小化，从而提高对于驾乘人员的安全性能。

背景技术

通常，当行驶中的车辆涉及碰撞事故时，车辆内的驾乘人员由于惯性而被推向设置在车辆前部的缓冲垫。

鉴于此，车辆基本上设置有作为用于在车辆发生碰撞时保护驾乘人员的安全装置的安全气囊、安全带。

车辆内的驾乘人员(驾驶员或乘客座椅上的人)的大约在身体的腹部以上的部位可以受到安全气囊或安全带的保护，但是可能出现驾乘人员的膝部与设置在缓冲垫的内部和下方的前围板横梁以及与形成缓冲垫的下部的下缓冲垫板发生碰撞。

为了避免这个问题，通常将作为膝部保护装置的垫式膝部防护装置设置在缓冲垫的下部内，以减小对驾乘人员的膝部的伤害。

与这种垫式膝部防护装置相关的技术引入了一种膝部保护装置，其包括外板、内板以及减振构件，所述外板由塑料制成并且形成为“U”形；所述内板由钢制成并且形成为“U”形；所述内板安装在所述外板的内部从而在外板的内部形成空间；而所述减振构件安装在所述空间内。

然而，由塑料制成的外板对于在车辆碰撞期间产生的载荷或者对于驾乘人员的膝部的穿入深度具有相对较高的脆性。因此，当外板被破坏时，外板会形成可以对膝部造成相当大的伤害的尖锐边缘。由钢制成的内板可能显著地阻碍减振构件的充分变形。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增强对本发明的总体背景的理解，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

本发明的各个方面致力于提供一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其能够在车辆发生碰撞时限制撞击下缓冲垫板的驾乘人员的膝部的穿入深度，从而使对驾乘人员的伤害最小化，并且提高对于驾乘人员的安全性能。

一方面，本发明提供一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其包括：减振泡沫构件，其安装为由设置在下缓冲垫板的后方的前围板横梁支撑，当车辆发生碰撞时，驾乘人员的膝部与所述下缓冲垫板接触；和下半身穿入限制支撑架，其安装在所述下缓冲垫板与所述前围板横梁之间，其中，第一泡沫构件支撑架和第二泡沫构件支撑架设置在所述前围板横梁的主支架上并且配置为支撑所述减振泡沫构件。

在一个示例性实施方案中，所述下半身穿入限制支撑架可以基于所述前围板横梁的纵向方向而设置在与所述减振泡沫构件相对的位置处。

在另一个示例性实施方案中，所述前围板横梁可以包括通过中心板而彼此联接的主管和子管，并且所述子管可以穿过所述中心板并且插入至形成于所述减振泡沫构件的侧表面中的管装配凹部中。

在又一个示例性实施方案中，所述第一泡沫构件支撑架可以设置在所述主支架上的预定位置处，并与所述子管平行地设置，并且插入至形成于所述减振泡沫构件的侧表面中的支架装配孔中。夹紧件可以安装在所述减振泡沫构件的侧表面中并且配置为弹性地固定穿过所述支架装配孔的所述第一泡沫构件支撑架的端部。

在又一个示例性实施方案中，所述第二泡沫构件支撑架可以安装为被支撑在所述主支架的弯曲的后端部上并且支撑所述减振泡沫构件的后表面。

在又一个示例性实施方案中，所述主支架可以以所述子管穿过所述主支架的形状安装至所述中心板，并且结合至所述主管的外表面。

在又一个示例性实施方案中，所述下半身穿入限制支撑架的相对的端部中的一个端部可以结合至所述前围板横梁，并且所述下半身穿入限制支撑架的相对的端部中的另一个端部可以连同接线盒的下支架一起联接至所述下缓冲垫板的安装部件。所述接线盒可以具有连接至所述前围板横梁的上支架。

在又一个示例性实施方案中，在所述下半身穿入限制支撑架的上部可以安装有用于增加强度的增强支架。

在又一个示例性实施方案中，在所述下半身穿入限制支撑架与所述减振泡沫构件之间的区域中，在所述下缓冲垫板的后表面上可以设置有用于增强所述下缓冲垫板的复合材料板材。

在又一个示例性实施方案中，所述复合材料板材可以包括连续纤维复合材料，在所述连续纤维复合材料中浸渍有热塑性材料，并且所述复合材料板材的强度可以通过改变所述连续纤维的布置模式而得以控制。当所述下缓冲垫板在所述复合材料板材插入至模具中的状态下注塑成型时，可以将注塑材料均匀施加至从所述复合材料板材的边缘弯曲的凸缘的上端部，以使得所述凸缘的上端部涂覆有注塑材料。

在又一个示例性实施方案中，为了经由超声波熔接工艺将所述复合材料板材结合至所述下缓冲垫板的后表面，可以在所述下缓冲垫板的后表面上设置多个熔接凸台，并且可以在所述复合材料板材中形成用以与对应的熔接凸台装配的多个熔接孔。

在又一个示例性实施方案中，在每个所述熔接凸台的外周表面上可以形成板状接合部件，并且在所述复合材料板材的形成所述熔接孔的相应部分上可以形成对应的突出部件，所述突出部件用以接合至对应的板状接合部件上。

在又一个示例性实施方案中，当所述熔接凸台经由超声波熔接工艺而融化并结合至所述熔接孔时，所述下缓冲垫板与所述复合材料板材除了所述板状接合部件和所述突出部件之外可以彼此间隔开。

在又一个示例性实施方案中，所述熔接凸台所设置的位置可以集中在所述下缓冲垫板的后表面上，并集中在所述下缓冲垫板的在车辆发生碰撞时驾乘人员的膝部主要撞击到的位置。

在又一个示例性实施方案中，所述复合材料板材可以通过压缩模塑形成，并且在所述复合材料板材中可以形成有至少一个长形内凹部，以防止所述复合材料板材在压缩模塑期间移动。

下面讨论本发明的其它方面和示例性实施方案。

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括移动型多用途车辆(SUV)、大客车、大货车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电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，源于非石油能源的燃料)。正如本文所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。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。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为示出了从车辆内部观看的下缓冲垫板的视图，根据本发明示例性实施方案的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置安装于所述下缓冲垫板的后方；

图2a和图2b为示出了设置在图1的区域A处的碰撞载荷吸收结构的视图；

图3为沿着图1的线A-A所呈现的截面图；

图4和图5为示出了设置于图1的区域B处用以限制膝部穿入的支撑结构的视图；

图6为示出了位于图1的区域C处的安装在下缓冲垫板的后表面上的复合材料板材的视图；

图7为沿着图1的线C-C所呈现的截面图；

图8为示出了根据本发明示例性实施方案的具有如下结构的视图：在该结构中，下缓冲垫板的注塑材料均匀涂覆在复合材料板材的凸缘的上端部上；

图9为示出了根据本发明另一实施方案的下缓冲垫板和复合材料板材的视图；

图10为示出了与根据图9的实施方案的复合材料板材组装的下缓冲垫板的后表面的视图；以及

图11为沿着图10的线D-D所呈现的截面图。

应当理解的是，附图并非按比例地绘制，而是一定程度地地简化来呈现不同特征以显示本发明的基本原理。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、位置和形状)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，附图标记表示用本发明的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各种实施方案，这些实施方案的示例示于附图中并且描述如下。尽管将结合示例性实施方案来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制于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替选方式、修改方式、等同方式以及其它的实施方案。

此外，在如下详细说明中，相同关系的构件的名称区分为“第一”、“第二”等，但是本发明未必限于下文说明中的顺序。

下面将参考所附附图对本发明的实施方案进行具体描述。

图1为示出了从车辆内部观看的下缓冲垫板的视图，根据本发明示例性实施方案的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置安装于所述下缓冲垫板的内部。用于使在车辆发生碰撞时对与下缓冲垫板相撞的驾乘人员的伤害最小化并且从而确保驾乘人员的安全性能的最佳结构将被划分为区域A、区域B以及区域C并且分别就区域A、区域B以及区域C来进行描述。

图2a和图2b为示出了设置在下缓冲垫板的后方区域中的图1的区域A处的碰撞载荷吸收结构的视图，并且图3为沿着图1的线A-A所呈现的截面图。

对此，车身结构可以包括前围板横梁20，所述前围板横梁20设置于下缓冲垫板10的后方并且在车身的左右方向上延伸。下缓冲垫板10前方所限定的空间可以包括车辆的驾乘人员的座椅空间。下缓冲垫板10后方所限定的空间可以包括其中设置有前围板横梁20的空间。

图1的区域A为大约在车辆发生碰撞时与驾乘人员的右膝部相撞的区域。如图2a和图2b和图3中所示，在下缓冲垫板10后方空间的区域A中设置有减振泡沫构件30，所述减振泡沫构件30可以在右膝部穿入区域A时吸收碰撞能量。

减振泡沫构件30利用由发泡聚丙烯(EPP)制成的发泡剂而经由发泡工艺而形成为具有预定结构和尺寸的块状形状。当车辆发生碰撞时，减振泡沫构件30由于穿入下缓冲垫板10的后方空间的驾乘人员的膝部的碰撞载荷而变形，从而吸收施加至驾乘人员的下半身的碰撞能量。

减振泡沫构件30安装成由安装在前围板横梁20上的主支架的第一泡沫构件支撑架25和第二泡沫构件支撑架26支撑。

前围板横梁20包括通过中心板23彼此联接的主管21和子管22，使得主管21和子管22在左右方向上延伸。主管21设置在驾乘人员的座椅和下缓冲垫板10的后方的空间中。子管22设置在主管21的右侧并且设置在主管21的前下方。

参考图2a和图2b，主支架24安装至(或者整体地形成于)中心板23。主支架24结合至主管21的一侧的外周表面，并且主支架24以子管22穿过主支架24的形状而由子管22支撑。

主支架24包括第一泡沫构件支撑架25和第二泡沫构件支撑架26以支撑减振泡沫构件30。

第一泡沫构件支撑架25以第一泡沫构件支撑架25与穿过中心板23的子管22平行的方式而从主支架24的一侧呈近似板状的形状突出。第二泡沫构件支撑架26为具有近似形形状的支架，并且在第一泡沫构件支撑架25的后方的位置处安装至主支架24。

参考图3，第一泡沫构件支撑架25位于主管21的前下方并位于子管22的下方。第二泡沫构件支撑架26位于主管21和子管22的后下方。

第一泡沫构件支撑架25以其穿过支架装配孔31的形状来支撑减振泡沫构件30，所述支架装配孔31形成于减振泡沫构件30的侧表面的上部。就此而言，在支架装配孔31的端部上(即，在减振泡沫构件30的侧表面中)设置有夹紧件33，以夹持并固定第一泡沫构件支撑架25的穿过支架装配孔31的端部。

夹紧件33具有孔状结构，从而使得第一泡沫构件支撑架25的端部插入至夹紧件33中并且从而由夹紧件33弹性地固定。换而言之，当第一泡沫构件支撑架25的端部被强制地插入至夹紧件33中时，夹紧件33弹性地变形，从而在夹紧件33上形成恢复力。夹紧件33利用所述恢复力夹持并支撑第一泡沫构件支撑架25的端部。

此外，在减振泡沫构件30的侧表面中的靠近支架装配孔31的位置处形成有管装配凹部32。子管22的穿过主支架24的端部插入至管装配凹部32中，从而支撑减振泡沫构件30而不会带来减振泡沫构件30的不希望的移动。

管装配凹部32具有近似环形的形状，使得插入至管装配凹部32中的子管22的外周表面和内圆周表面都被管装配凹部32支撑。

主支架24包括具有L形截面结构的弯曲的后端部。具有近似形的截面结构的第二泡沫构件支撑架26以第二泡沫构件支撑架26与主支架24的弯曲部形成紧密的面接触的方式而安装至主支架24的弯曲部并且由该弯曲部支撑。此外，在第二泡沫构件支撑架26与减振泡沫构件30的后表面形成彼此面接触的状态下，第二泡沫构件支撑架26支撑减振泡沫构件30的后表面。

即，第二泡沫构件支撑架26由主支架24支撑并且同时支撑减振泡沫构件30的后表面。

减振泡沫构件30安装为使得第一泡沫构件支撑架25和子管22的端部插入至支架装配孔31和管装配凹部32中。减振泡沫构件30的侧表面与主支架24形成面接触。

这样，由于减振泡沫构件30安装为由设置在主支架24上的泡沫构件支撑架25和26以及子管22支撑，因此能够使得在车辆发生碰撞时由于驾乘人员的右膝部撞击并穿入下缓冲垫板10而引起的减振泡沫构件30的变形最优化。因此，减振泡沫构件30能够减小驾乘人员的右膝部的穿入深度，并提高针对碰撞载荷的碰撞能量吸收效率。

图4和图5示出了设置于下缓冲垫板10的后方空间中的图1的区域B中用以限制膝部穿入的支撑结构。

图1的区域B为在车辆发生碰撞时大约与驾乘人员的左膝部碰撞的区域。如图4和图5中所示，在下缓冲垫板10的后方空间的区域B处设置有下半身穿入限制支撑架40，从而在车辆碰撞期间减小膝部穿入深度并吸收碰撞载荷。

下半身穿入限制支撑架40安装在下缓冲垫板10与设置在下缓冲垫板10后方的前围板横梁20之间。下半身穿入限制支撑架40基于前围板横梁20的纵向方向而设置在与减振泡沫构件30相对的位置处。具体而言，如图4和图5中所示，下半身穿入限制支撑架40的相对的端部中的一个端部结合至前围板横梁20的主管21并且由前围板横梁20的主管21支撑，而另一端部联接至下缓冲垫板10的第一侧安装部件(见图6的附图标记11a)并且由所述第一侧安装部件支撑。

在常规技术中，如果在下缓冲垫板的后方空间中支撑下缓冲垫板的支架由于与驾乘人员的膝部发生碰撞而过度地变形，则下缓冲垫板可能被损坏，由此引起驾乘人员的异常移动，进而导致驾乘人员的受伤程度增大。

下半身穿入限制支撑架40安装为在车辆发生碰撞时能够提供最佳地限制膝部穿入的深度的足够的刚度和结构，从而防止驾乘人员身体的异常移动。例如，如图4中所示，下半身穿入限制支撑架40包括上部40a和下部40b。上部40a联接至前围板横梁20并且形成为直线延伸预定长度。下部40b与上部40a整体地或单件形成并从上部40a延伸，从而使得所述下部40b具有近似平滑的圆弧形状并且联接至下缓冲垫板10的第一侧安装部件11a。

就此而言，下半身穿入限制支撑架40的联接至安装部件11a的端部连同下支架52(该下支架52设置于接线盒50的下端部上)一起联接至下缓冲垫板10的第一侧安装部件11a。

就接线盒50而言，设置于接线盒50的上端部的上支架51联接至前围板横梁20并且由前围板横梁20支撑，设置于接线盒50的下端部的下支架52联接至下缓冲垫板10的相对的安装部件(参见图6的附图标记11a和11b)并且由下缓冲垫板10的相对的安装部件支撑。下支架52连同下半身穿入限制支撑架40一起被联接至相对的安装部件11a和11b的第一侧安装部件11a。

更具体而言，如图4和图5中所示，下半身穿入限制支撑架40的下部40b的端部和接线盒50的下支架52的一个端部在P点处联接至下缓冲垫板10的安装部件11a。

这样，由于下半身穿入限制支撑架40连同接线盒50的下支架52一起联接至下缓冲垫板10，因此下半身穿入限制支撑架40连同接线盒50一起能够减小膝部穿入的深度。

此外，为了限制具有不同重量、高度等的成人(或者50％测试假人)和小孩(或者5％测试假人)两者的膝部穿入深度，下半身穿入限制支撑架40设置有用于增加强度的增强支架42。

下半身穿入限制支撑架40可以基于其弯曲部分而划分为上部40a和下部40b。增强支架42的相对的端部分别结合(或联接)至上部40a和下部40b并且分别由上部40a和下部40b支撑。增强支架42的一个端部支撑于下部40b的上部上(参考图4，近似为成人的膝部撞击到的点)。

换而言之，增强支架42安装为位于下缓冲垫板10的上部的后方和下半身穿入限制支撑架40的上部处。

这样，由于安装了增强支架42以及下半身穿入限制支撑架40，因此垫式膝部防护装置能够适当地减小撞击支撑架40的上部的成人(或者50％测试假人)的膝部穿入深度以及撞击支撑架40的下部的儿童(或者5％测试假人)的膝部穿入深度。由于在车辆碰撞期间驾乘人员的膝部穿入深度减小，因此驾乘人员的骨盆移动的距离也减小，从而能够使对驾乘人员的伤害最小化。

在下文，将描述设置于图1的区域C中的碰撞载荷吸收结构。

图6为示出了安装在图1的区域C处的下缓冲垫板的后表面上的复合材料板材的视图。图7为沿着图1的线C-C所呈现的截面图。图8为示出了这样一种结构的视图：在该结构中，当下缓冲垫板(在该下缓冲垫板中，复合材料板材被用作是插入式材料)注塑成型时，下缓冲垫板的注塑材料(喷射树脂)均匀涂覆在复合材料板材的凸缘的上端部。

如图6中所示，用于增强下缓冲垫板10的复合材料板材60设置在下缓冲垫板10的后表面上。复合材料板材60设置在下半身穿入限制支撑架40与减振泡沫构件30之间的区域处，即，图1的C区域。

当驾乘人员的膝部在车辆碰撞期间撞击下缓冲垫板10时，复合材料板材60将施加至驾乘人员的左右腿的载荷进行均匀地分配，从而能够控制施加至驾乘人员的左右腿的载荷的平衡。此外，即使驾乘人员的膝部未精确地撞击减振泡沫构件30和下半身穿入限制支撑架40的前部分，复合材料板材60也能够使得减振泡沫构件30和下半身穿入限制支撑架40限制膝部穿入的深度并且在较大面积上吸收冲击。

复合材料板材60可以通过单独的联接部件或者通过热粘合、振动结合等而安装至下缓冲垫板10的后表面。此外，复合材料板材60可以经由插入式注塑成型工艺而整体地或单件地形成于下缓冲垫板10的后表面上。

复合材料板材60可以由能够增强下缓冲垫板10的刚度的连续纤维热塑性材料(CFT)制成。

CFT是由连续纤维和热塑性材料形成的复合材料，并且形成为使得浸渍有热塑性材料的连续纤维(长纤维)堆叠为具有多层结构。

就此而言，可以将玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)等等用作连续纤维。可以将聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等等用作热塑性材料。

该连续纤维复合材料形成为如下形状：其中，连续纤维以预定的布置模式而被浸渍以热塑性材料。连续纤维复合材料(即，复合材料板材60)的刚度和强度可以通过改变连续纤维的布置模式来进行控制。

例如，连续纤维复合材料可以以如下方式形成：其中，连续纤维以类似于网眼状的方式相互编织以具有织物形状，并且经编织的连续纤维以多层结构堆叠在热塑性材料中。即，连续纤维复合材料可以以如下方式形成：其中，在水平方向延伸的水平连续纤维与在竖直方向延伸的竖直连续纤维彼此编织成织物形状，并且编织形状的连续纤维以多层结构堆叠在热塑性材料中。

在另一个示例中，连续纤维复合材料可以以如下方式形成：其中，在平面上的每层上沿着一个方向布置的连续纤维堆叠为使其在相邻的层之间彼此垂直，并且从而浸渍以热塑性材料的连续纤维形成垂直结构。

在又一个示例中，连续纤维复合材料可以以如下方式形成：其中，沿着倾斜方向延伸的连续纤维在热塑性材料中形成编织形状或者垂直结构。

这种包含在热塑性材料中的连续纤维可以沿不同方向布置，包括基于车辆的左右方向的水平方向(横向方向)、竖直方向(纵向方向)、倾斜方向(相对于水平方向或竖直方向形成任意倾斜角的方向)等。复合材料板材60的强度可以设计为通过控制连续纤维的布置模式而得以优化。

在利用复合材料板材60作为插入件并通过注塑成型形成下缓冲垫板10的情况下，由于连续纤维复合材料的特性，需要用于防止细纤维从复合材料板材60的边缘暴露的工艺。

下缓冲垫板10可以利用聚合材料(例如聚丙烯矿物填充(PPF)材料)而通过注塑成型方法形成。当下缓冲垫板10注塑成型时，预成型的复合材料板材60被用作插入式材料并且整体地形成于下缓冲垫板10的后表面中，从而增强下缓冲垫板10。

就此而言，浸渍以热塑性材料的细纤维可以从通过切割形成的复合材料板材60的边缘暴露出来。在这种情况下，被暴露的细纤维可以对人体造成伤害或对人体有害。为了防止这个问题，当下缓冲垫板10注塑成型时，将注塑材料均匀施加至形成为从复合材料板材60的边缘弯曲的凸缘61的上端部，从而使得凸缘61的上端部被涂覆注塑材料。

凸缘61形成为从复合材料板材60(该复合材料板材60形成为平面形状)的边缘近似垂直地弯曲。由于复合材料板材60与下缓冲垫板10整体地形成，因此凸缘61形成从下缓冲垫板10的后表面突出的结构。

因此，在本发明的示例性实施方案中，在模具(复合材料板材60在下缓冲垫板10的注塑成型工艺期间插入至所述模具中)中，在复合材料板材60的凸缘61所在的位置处有意的形成用于注塑材料的渗透间隙。当注塑材料被注塑至模具中时，注塑材料沿凸缘61流动并且因此被均匀施加与涂覆至凸缘61的上端部。从而，可以防止细纤维从经涂覆的部分暴露出来。

与采用由钢制成的垫式膝部防护装置板和支架的常规垫式膝部防护装置相比，具有上述配置的根据本发明示例性实施方案的整体式垫式膝部防护装置可以具有相同或更高水平的膝部穿入限制性能。此外，根据本发明示例性实施方案的整体式垫式膝部防护装置可以实现结构的简化以及部件数量的减少，从而提供例如降低重量、降低制造成本以及减少制造工艺的数量的效果。

在下文中，将参考图9至图11来描述复合材料板材62和下缓冲垫板12的装配结构的一个实施方案。

复合材料板材62可以通过超声波熔接方式来联接并固定至下缓冲垫板12的后表面。

为此，如图9中所示，在下缓冲垫板12的后表面上设置有多个熔接凸台13a，并且在复合材料板材62上设置有多个熔接孔63b，从而使得熔接凸台13a插入至相应的熔接孔63b中并且与相应的熔接孔63b装配。

具体而言，熔接凸台13a从下缓冲垫板12的后表面突出。在每个熔接凸台13a的外周表面上设置有沿着径向方向延伸的板状接合部件13b。在复合材料板材62中，接合在对应的板状接合部件13b上的突出部件63a设置在各个形成熔接孔63b的部分上。

换而言之，具有板状接合部件13b的熔接凸台13a从下缓冲垫板12的后表面突出。具有熔接孔63b的突出部件63a以每个突出部件63a可以接合在对应的板状接合部件13b上的方式而形成于复合材料板材62上。

每个板状接合部件13b形成为使得对应的突出部件63a可以以相关的熔接凸台13a插入至对应的熔接孔63b中的状态而接合在板状接合部件13b上。即，板状接合部件13b仅形成于熔接凸台13a的下部，从而允许熔接凸台13a的上端部穿过熔接孔63b。熔接凸台13a穿过熔接孔63b的长度由熔接凸台13a被熔化的量来确定。

如图10和图11中所示，当熔接凸台13a被插入至相应的熔接孔63b中并且突出部件63a接合在相应的板状接合部件13b上之后，利用超声波熔接装置使熔接凸台13a的上端部熔化。然后，熔接凸台13a被熔化并且由此结合至相应的熔接孔63b以及围绕熔接孔63b的相关的突出部件63a中。因此，复合材料板材62被结合至下缓冲垫板12。

对于超声波熔接，每个熔接孔63b的直径比对应的熔接凸台13a的直径要小预定的尺寸。

就此而言，当复合材料板材62结合至下缓冲垫板12时，仅是复合材料板材62的熔接至下缓冲垫板12的部分(即，仅复合材料板材62中的具有相应的熔接孔63b的突出部件63a)通过板状接合部件13b而与下缓冲垫板12形成接触。复合材料板材62的除了突出部件63a以外的其它部分与下缓冲垫板12间隔预定的距离(参考图11)。

即，下缓冲垫板12和复合材料板材62的除了板状接合部件13b和突出部件63a以外的剩余部分彼此结合为使得它们彼此间隔开。

因此，可以确保复合材料板材62可以结合至下缓冲垫板12的结构中的复合材料板材62的最佳尺寸。由于能够使复合材料板材62与下缓冲垫板12之间除了用于熔接的接触部分(突出部件)以外保持距离，因而能够使由于复合材料板材62与下缓冲垫板12之间的接触所引起的噪声最小化。

这样，由于利用超声波熔接方法将复合材料板材62结合至下缓冲垫板12的后表面，因此与利用单独的联接构件的常规装配方法相比，可以减少用于将复合材料板材62联接至下缓冲垫板12的部件并减少制造工艺的数量。

此外，熔接凸台13a所处的位置集中在下缓冲垫板12的后表面区域，当车辆发生碰撞时，驾乘人员的膝部主要在该区域处撞击下缓冲垫板12。因此，可以显著地减少用于在复合材料板材62与下缓冲垫板12之间结合的熔接点的数量。

在复合材料板材62的情况下，由于在执行压制工艺的时候存在突出部件63中存在缺陷的可能性，因此可以优选使用压缩模塑工艺来形成复合材料板材62。

然而，当复合材料板材62在预加热模具中进行压缩模塑，则可以将复合材料板材62移动至左侧或右侧。因此，为了防止复合材料板材62在压缩模塑工艺中在模具中不希望地移动，在复合材料板材62中形成有沿着复合材料板材62的左右横向方向的预定长度延伸的长形内凹部64。

由于复合材料板材62的竖直宽度增大，因而长形内凹部64的数量可以增加。长形内凹部64具有朝着与突出部件63的突出方向相反的方向凹进的形状。

此外，在复合材料板材62的一个表面上形成有用于增强复合材料板材62的强度的网格状增强肋65，从而使得能够减小复合材料板材62的厚度。

根据本发明示例性实施方案的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置在车辆发生碰撞时限制驾乘人员的膝部的撞击到下缓冲垫板并且穿过下缓冲垫板的后方空间的穿入深度，从而防止驾乘人员的异常移动。因此，能够最大程度地降低使驾乘人员受伤的风险，并且从而能够提高对于驾乘人员的安全性能。

为了方便在所附权利要求书中进行阐述和准确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“向上的”、“向下的”、“前”、“后”、“背部”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内在”、“外在”、“内部的”、“外部的”、“向前”及“向后”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出于说明和描述的目的。前面的描述并非旨在穷举，或者将本发明限制为公开的精确形式，且显然的是，根据以上教导若干修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，由此使得本领域的其它技术人员能够利用并实现本发明的各种示例性实施方案及其各种可替选方式和修改方式。本发明的范围旨在通过所附权利要求及其等同形式来限定。

Claims (19)

1.一种用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其包括：

减振泡沫构件，其配置为由设置在下缓冲垫板的后方的前围板横梁支撑，当车辆发生碰撞时，驾乘人员的膝部与所述下缓冲垫板接触；和

下半身穿入限制支撑架，其安装在所述下缓冲垫板与所述前围板横梁之间，

其中，第一泡沫构件支撑架和第二泡沫构件支撑架设置在所述前围板横梁的主支架上并且配置为支撑所述减振泡沫构件。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述前围板横梁包括通过中心板彼此联接的主管和子管，并且所述子管穿过所述中心板并且插入至形成于所述减振泡沫构件的侧表面中的管装配凹部中。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述第一泡沫构件支撑架设置在所述主支架的侧面并且与所述子管平行地设置，所述第一泡沫构件支撑架插入至形成于所述减振泡沫构件的侧表面中的支架装配孔中。

4.根据权利要求3所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，夹紧件安装在所述减振泡沫构件的侧表面中并且配置为弹性地固定穿过所述支架装配孔的所述第一泡沫构件支撑架的端部。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述第二泡沫构件支撑架配置为被支撑在所述主支架的弯曲的后端部上并且支撑所述减振泡沫构件的后表面。

6.根据权利要求2所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述主支架以所述子管穿过所述主支架的形状而安装至中心板，所述主支架结合至所述主管的外周表面。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述下半身穿入限制支撑架的相对的端部中的第一端部结合至所述前围板横梁，并且所述下半身穿入限制支撑架的相对的端部中的第二端部连同接线盒的下支架一起联接至所述下缓冲垫板的安装部件，所述接线盒具有连接至所述前围板横梁的上支架。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，在所述下半身穿入限制支撑架的上部安装有用于增加强度的增强支架。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，在所述下半身穿入限制支撑架与所述减振泡沫构件之间的区域中，所述下缓冲垫板的后表面上设置有用于增强所述下缓冲垫板的复合材料板材。

10.根据权利要求9所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述复合材料板材包括连续纤维复合材料，在所述连续纤维复合材料中浸渍有热塑性材料，所述复合材料板材的强度通过改变所述连续纤维的布置模式而得以控制。

11.根据权利要求9所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，当所述下缓冲垫板注塑成型时，将注塑材料施加至从所述复合材料板材弯曲的凸缘的上端部，以使得所述凸缘的上端部涂覆有注塑材料。

12.根据权利要求9所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，在所述下缓冲垫板的后表面上设置有多个熔接凸台，并且在所述复合材料板材中形成用以与对应的熔接凸台装配的多个熔接孔。

13.根据权利要求12所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，在每个所述熔接凸台的外周表面上形成有板状接合部件，并且在所述复合材料板材的形成所述熔接孔的相应部分上形成有对应的突出部件，所述突出部件用以接合至对应的板状接合部件上。

14.根据权利要求13所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述下缓冲垫板和所述复合材料板材除了所述板状接合部件和所述突出部件之外彼此间隔开。

15.根据权利要求12所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述熔接凸台通过超光波熔接而融化并结合至对应的熔接孔。

16.根据权利要求12所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述熔接凸台所设置的位置集中在所述下缓冲垫板的后表面上，并集中在所述下缓冲垫板的在车辆发生碰撞时驾乘人员的膝部主要撞击到的位置处。

17.根据权利要求12所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，在所述复合材料板材上形成有用于增加强度的增强肋。

18.根据权利要求12所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述复合材料板材通过压缩模塑形成，并且在所述复合材料板材中形成有至少一个长形内凹部，以防止所述复合材料板材在压缩模塑期间移动。

19.根据权利要求1所述的用于车辆的整体式垫式膝部防护装置，其中，所述下半身穿入限制支撑架设置在基于所述前围板横梁的纵向方向的与所述减振泡沫构件相对的位置处。