CN110316037B - 一种碰撞自适应歇脚板系统及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种使用舒适，且能够在碰撞时避免对乘客脚部造成伤害的碰撞自适应歇脚板系统及其控制方法，具体包括歇脚板本体以及由底板和竖板构成的歇脚板安装结构，歇脚板本体的两端分别与底板、竖板活动连接；歇脚板本体上设有用于驱动歇脚板本体移动，以改变歇脚板本体与底板之间角度的驱动装置；关键在于歇脚板本体的顶面设有压力传感器，所述压力传感器、驱动装置均与控制单元相连。本发明能够在行车过程中根据乘员脚部作用力来适时调整歇脚板的状态，以保持乘员的脚部舒适性，同时能解决碰撞过程中因前舱入侵较大对乘员下肢造成的伤害，特别是能够降低前围板入侵过程对假人腿部的冲击力，以及防止碰撞中假人腿部受力不均而发生扭伤的情况。
Description
技术领域
本发明属于汽车碰撞安全技术领域，具体涉及到汽车的歇脚板系统及其控制方法。
背景技术
驾驶员歇脚板能够给驾驶员提供脚部支撑，在行车过程中给驾驶员起到舒适性作用，但由于道路交通的复杂性，各种各样的碰撞形式发生在现实生活中，比如驾驶员侧的偏置碰撞，会造成较大程度的乘员舱侵入，因此给乘员下肢带来了不可控的伤害。目前市场上绝大多数歇脚板采用泡沫材料来缓解碰撞时乘员受到的伤害，但由于碰撞的复杂性以及乘员舱空间的限制，目前歇脚板不能有效的减少乘员舱入侵过程中对乘员下肢受力冲击造成的伤害，特别是碰撞过程中乘员脚部受力不均，无法预防碰撞过程中小腿翻转带来更严重的扭转伤害。
发明内容
本发明的目的是提出一种使用舒适，且能够在碰撞时避免对乘客脚部造成伤害的碰撞自适应歇脚板系统及其控制方法。
本发明的碰撞自适应歇脚板系统包括歇脚板本体以及由底板和竖板构成的歇脚板安装结构，歇脚板本体的两端分别与底板、竖板活动连接；所述歇脚板本体上设有用于驱动歇脚板本体移动，以改变歇脚板本体与底板之间角度的驱动装置；关键在于所述歇脚板本体的顶面设有压力传感器，所述压力传感器、驱动装置均与控制单元相连。
乘员脚踩在歇脚板本体上，其施加给歇脚板本体的压力由压力传感器传输给控制单元，行车过程中控制单元实时检测上述压力值，当压力值过大时，表示乘员脚部受力较大，乘员舒适性差（甚至有可能是车辆出现急刹、碰撞等情况，乘员脚部存在受伤的危险），控制单元通过驱动装置来迅速改变歇脚板与底板之间的角度，从而同步调节乘员脚部的角度，以减少乘员脚部受力，从而提高了乘员的舒适性，并克服了因复杂碰撞过程中，乘员脚部受力不匀导致的脚部扭伤，和脚部空间不足导致脚部受力较大造成的损伤。
进一步地，所述歇脚板本体由上歇脚板、下歇脚板及长度调节装置构成；所述上歇脚板、下歇脚板活动套接在一起，所述长度调节装置由第一电机和第一蜗轮蜗杆装置组成，所述第一电机与第一蜗轮蜗杆装置中的第一蜗杆连接；所述第一电机、第一蜗轮蜗杆装置分别安装于上歇脚板、下歇脚板上；所述第一电机与控制单元相连；所述压力传感器有两个，并分别设置于上歇脚板、下歇脚板的顶面。当第一电机带动第一蜗轮转动时，即可利用蜗轮蜗杆的原理来调整上歇脚板、下歇脚板的相对位置，使得歇脚板本体的长度可调。由于上歇脚板、下歇脚板的顶面均设有压力传感器，这样控制单元可以根据两个压力传感器来检测出乘员脚掌和脚跟的不同受力情况，并根据该受力情况来调整歇脚板本体的角度和长度，使乘员脚部各个位置受力均匀，并实现乘员脚部空间的释放和脚部受力的减小，提高舒适性和安全性。
进一步地，所述竖板设有滑槽，滑槽内活动安装有滑块，所述上歇脚板的顶端与滑块铰接；所述驱动装置包括铰接于下歇脚板的底端的第二电机，以及设置于固定基座上的第二蜗轮蜗杆装置；所述固定基座由固定板及固定板两端的两块外板组成，所述第二电机与第二蜗轮蜗杆装置中的第二蜗轮连接，所述第二蜗轮蜗杆装置中的第二蜗杆设置于固定基座的两块外板之间，所述固定板固定于底板上。当第二电机带动第二蜗轮转动时，即可利用蜗轮蜗杆的原理来使得下歇脚板沿着第二蜗杆的轴向移动，调整下歇脚板与固定基座的相对位置，相应地，上歇脚板的顶端也会同步带动滑块沿着滑槽移动，从而使得歇脚板本体的角度可调。
进一步地，所述固定板设有与第二蜗杆平行的两条限位凹槽，所述下歇脚板的底端两侧设有活动卡入到限位凹槽内的凸边。上述凸边与限位凹槽配合，不仅可以对下歇脚板形成活动支撑，而且可以限制下歇脚板的移动方向，从而避免下歇脚板对第二蜗杆施加偏离于其轴向的作用力，造成第二蜗杆的损坏。
进一步地，所述上歇脚板、下歇脚板的两侧边缘均设有槽体，上歇脚板、下歇脚板的两侧槽体开口方向相对，并套接在一起而形成限位支撑槽，所述限位支撑槽内设有滚珠。上述限位支撑槽可以限制上歇脚板、下歇脚板的相对移动方向，而滚珠可以减少上歇脚板、下歇脚板相对移动时的摩擦力。
进一步地，为提高乘员的舒适度，所述歇脚板本体的顶面铺设有弹性减震垫。
具体来说，所述竖板为汽车的防火墙，所述底板为汽车地板。
上述的碰撞自适应歇脚板系统的控制方法如下：上歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F1，下歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F2，控制单元通过控制第一电机、第二电机的工作，来调整上歇脚板、下歇脚板的位置及角度，使得∣F1-F2∣＜m 且F1＜N且F2＜N，所述m、N均为预定值。这样就可以降低脚部所受到的压力，并使得脚部的前脚掌和后脚跟所受到的压力均衡，从而提高舒适性。
具体来说，当F1＞N时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，以使F1＜N；当F2＞N时，控制单元通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F2＜N；当F1-F2＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F1-F2＜m；当F2-F1＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向上移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向前移动，以使F2-F1＜m。
本发明的碰撞自适应歇脚板系统能够在行车过程中根据乘员脚部作用力来适时调整歇脚板的状态，以保持乘员的脚部舒适性，同时能解决碰撞过程中因前舱入侵较大对乘员下肢造成的伤害，特别是能够降低前围板入侵过程对假人腿部的冲击力，以及防止碰撞中假人腿部受力不均而发生扭伤的情况。
附图说明
图1是实施例1的碰撞自适应歇脚板系统的结构示意图。
图2是实施例1中歇脚板本体的截面结构示意图。
附图标示：1、底板；2、竖板；3、上歇脚板；4、下歇脚板；5、限位支撑槽；6、滚珠；7、第一电机；8、第一蜗轮蜗杆装置；9、滑槽；10、滑块；11、第二电机；12、第二蜗轮蜗杆装置；13、固定基座；131、固定板；132、外板；14、压力传感器；15、弹性减震垫。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施实例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1：
本实施例提出了一种使用舒适，且能够在碰撞时避免对乘客脚部造成伤害的碰撞自适应歇脚板系统及汽车。
本实施例的碰撞自适应歇脚板系统包括歇脚板本体、控制单元（具体可采用汽车的车身控制器）以及由底板1和竖板2构成的歇脚板安装结构，歇脚板板体的两端分别与底板1、竖板2活动连接，所述歇脚板本体上设有用于驱动歇脚板本体移动，以改变歇脚板本体与底板1之间角度的驱动装置；在本实施例中，竖板2为汽车的防火墙，所述底板1为汽车乘员舱的地板。
如图1、2所示（图中未画出控制单元），具体来说，歇脚板本体由上歇脚板3、下歇脚板4及长度调节装置构成，所述上歇脚板3、下歇脚板4活动套接在一起；上歇脚板3、下歇脚板4的两侧边缘均设有槽体，上歇脚板3、下歇脚板4的两侧槽体开口方向相对，并套接在一起而形成限位支撑槽5，所述限位支撑槽5内设有滚珠6。上述限位支撑槽5可以限制上歇脚板3、下歇脚板4的相对移动方向，而滚珠6可以减少上歇脚板3、下歇脚板4相对移动时的摩擦力。
长度调节装置由第一电机7和第一蜗轮蜗杆装置8组成，所述第一电机7与第一蜗轮蜗杆装置8中的第一蜗杆连接；所述第一电机7、第一蜗轮蜗杆装置8分别安装于上歇脚板3、下歇脚板4的底部；当第一电机7带动第一蜗轮转动时，即可利用蜗轮蜗杆的原理来调整上歇脚板3、下歇脚板4的相对位置，使得歇脚板本体的长度可调。
竖板2设有滑槽9，滑槽9内活动安装有滑块10，所述上歇脚板3的顶端与滑块10铰接；所述驱动装置包括铰接于下歇脚板4的底端的第二电机11（第二电机11可以相对于下歇脚板4转动），以及设置于固定基座13上的第二蜗轮蜗杆装置12；所述固定基座13由固定板131及固定板131两端的两块外板132组成，所述第二电机11与第二蜗轮蜗杆装置12中的第二蜗轮连接，所述第二蜗轮蜗杆装置12中的第二蜗杆设置于固定基座13的两块外板132之间，所述固定板131固定于底板1上。当第二电机11带动第二蜗轮转动时，即可利用蜗轮蜗杆的原理来使得下歇脚板4沿着第二蜗杆的轴向移动，调整下歇脚板4与固定基座13的相对位置，相应地，上歇脚板3的顶端也会同步带动滑块10沿着滑槽9移动，从而使得歇脚板本体的角度可调。
固定板131设有与第二蜗杆平行的两条限位凹槽，所述下歇脚板4的底端两侧设有活动卡入到限位凹槽内的凸边（图中未画出限位凹槽及凸边）。上述凸边与限位凹槽配合，不仅可以对下歇脚板4形成活动支撑，而且可以限制下歇脚板4的移动方向，从而避免下歇脚板4对第二蜗杆施加偏离于其轴向的作用力，造成第二蜗杆的损坏。
上歇脚板3、下歇脚板4的顶面分别安装有一个压力传感器14，第一电机7、第二电机11以及两个压力传感器14均与控制单元相连。为提高乘员的舒适度，所述歇脚板本体的顶面铺设有弹性减震垫15。
乘员脚踩在歇脚板本体上，其施加给歇脚板本体的压力由压力传感器14传输给控制单元，行车过程中控制单元实时检测上述压力值，当压力值过大时，表示乘员脚部受力较大，乘员舒适性差（甚至有可能是车辆出现急刹、碰撞等情况，乘员脚部存在受伤的危险），控制单元通过驱动装置来迅速改变歇脚板与底板1之间的角度，从而同步调节乘员脚部的角度，以减少乘员脚部受力，从而提高了乘员的舒适性，并克服了因复杂碰撞过程中，乘员脚部受力不匀导致的脚部扭伤，和脚部空间不足导致脚部受力较大造成的损伤。
由于上歇脚板3、下歇脚板4的顶面均设有压力传感器14，这样控制单元可以根据两个压力传感器14来检测出乘员脚掌和脚跟的不同受力情况，并根据该受力情况来调整歇脚板本体的角度和长度，使乘员脚部各个位置受力均匀，并实现乘员脚部空间的释放和脚部受力的减小，提高舒适性和安全性。
上述的碰撞自适应歇脚板系统的控制方法如下：上歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F1，下歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F2，控制单元通过控制第一电机、第二电机的工作，来调整上歇脚板、下歇脚板的位置及角度，使得∣F1-F2∣＜m 且F1＜N且F2＜N，所述m、N均为预定值。这样就可以降低脚部所受到的压力，并使得脚部的前脚掌和后脚跟所受到的压力均衡，从而提高舒适性。
具体来说，当F1＞N时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，以使F1＜N；当F2＞N时，控制单元通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F2＜N；当F1-F2＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F1-F2＜m；当F2-F1＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向上移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向前移动，以使F2-F1＜m。
上述m、N是车辆碰撞过程中根据假人实际伤害匹配得到的具体数值，不同刚度的车辆得到的数值可存在差异。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体设计并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种碰撞自适应歇脚板系统，包括歇脚板本体以及由底板和竖板构成的歇脚板安装结构，歇脚板本体的两端分别与底板、竖板活动连接；所述歇脚板本体上设有用于驱动歇脚板本体移动，以改变歇脚板本体与底板之间角度的驱动装置；其特征在于，所述歇脚板本体的顶面设有压力传感器，所述压力传感器、驱动装置均与控制单元相连；所述歇脚板本体由上歇脚板、下歇脚板及长度调节装置构成；所述上歇脚板、下歇脚板活动套接在一起，所述长度调节装置由第一电机和第一蜗轮蜗杆装置组成，所述第一电机与第一蜗轮蜗杆装置中的第一蜗杆连接；所述第一电机、第一蜗轮蜗杆装置分别安装于上歇脚板、下歇脚板上；所述第一电机与控制单元相连；所述压力传感器有两个，并分别设置于上歇脚板、下歇脚板的顶面。
2.根据权利要求1所述的碰撞自适应歇脚板系统，其特征在于，所述竖板设有滑槽，滑槽内活动安装有滑块，所述上歇脚板的顶端与滑块铰接；所述驱动装置包括铰接于下歇脚板的底端的第二电机，以及设置于固定基座上的第二蜗轮蜗杆装置；所述固定基座由固定板及固定板两端的两块外板组成，所述第二电机与第二蜗轮蜗杆装置中的第二蜗轮连接，所述第二蜗轮蜗杆装置中的第二蜗杆设置于固定基座的两块外板之间，所述固定板固定于底板上。
3.根据权利要求2所述的碰撞自适应歇脚板系统，其特征在于，所述固定板设有与第二蜗杆平行的两条限位凹槽，所述下歇脚板的底端两侧设有活动卡入到限位凹槽内的凸边。
4.根据权利要求1所述的碰撞自适应歇脚板系统，其特征在于，所述上歇脚板、下歇脚板的两侧边缘均设有槽体，上歇脚板、下歇脚板的两侧槽体开口方向相对，并套接在一起而形成限位支撑槽，所述限位支撑槽内设有滚珠。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的碰撞自适应歇脚板系统，其特征在于，所述歇脚板本体的顶面铺设有弹性减震垫。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的碰撞自适应歇脚板系统，其特征在于，所述竖板为汽车的防火墙，所述底板为汽车地板。
7.根据权利要求3所述的碰撞自适应歇脚板系统的控制方法，其特征在于，上歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F1，下歇脚板的压力传感器实时监测到的压力为F2，控制单元通过控制第一电机、第二电机的工作，来调整上歇脚板、下歇脚板的位置及角度，使得∣F1-F2∣＜m 且F1＜N且F2＜N，所述m、N均为预定值。
8.根据权利要求7所述的碰撞自适应歇脚板系统的控制方法，其特征在于，当F1＞N时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，以使F1＜N；当F2＞N时，控制单元通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F2＜N；当F1-F2＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向下移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向后移动，以使F1-F2＜m；当F2-F1＞m时，控制单元通过第一电机使上歇脚板的顶端向上移动，同时通过第二电机使下歇脚板的底端向前移动，以使F2-F1＜m。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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