CN115195655B - 一种膝部缓冲支架和车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种膝部撞击缓冲支架和车辆，膝部撞击缓冲支架和仪表台横梁连接，包括左右分布的两个缓冲支架，每个所述缓冲支架均包括由前至后分布的至少两个缓冲部，沿前后方向投影，相邻两个所述缓冲部至少部分重叠；相邻所述缓冲部之间具有间距，形成缓冲空间，且每个所述缓冲部具有缓冲空间。本申请中腿部撞击缓冲支架可以形成多个缓冲空间，在撞击过程中，可以分阶段进行缓冲，降低碰撞的损害。而且，多个缓冲空间的设置使得在不同撞击阶段缓冲支架的刚度不同，从开始到撞击结束都处于稳步上升的状态，缓冲支架的稳定性较高，有利于碰撞时腿部能量的吸收，且可调节范围更大，可满足更多类型驾驶人员的保护需求。

Description

一种膝部缓冲支架和车辆

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种膝部缓冲支架和车辆。

背景技术

汽车碰撞安全方面根据各国国情及交通状况的不同，基本上可分为欧、美两大碰撞安全法规体系。在这两大碰撞安全法规体系中，都是用假人头部、颈部、胸部、腿部的伤害值来评价是否符合各自法规的要求。而腿部也是作为其中一个比较重要的评价项，对腿部的评价主要是大腿受到挤压力的大小，而大腿受到挤压是由于与仪表台的相互作用产生，这里的相互作用包括在碰撞时假人下肢向前移动和仪表台受车辆前部障碍物的一连串向后挤压所致。大腿受到挤压力大小由仪表台受挤压变形刚度决定，所以在仪表台和仪表台横梁100’之间设计一个膝部缓冲支架，用膝部缓冲支架的刚度来调整大腿撞击力，从而使假人下肢的伤害值得到控制。

请参考图8-10，图8为一种膝部撞击缓冲支架的示意图；图9为腿部撞击膝部撞击缓冲支架后的示意图；图10为图9中膝部撞击缓冲支架撞击变形过程中的刚度变化曲线图。

该膝部撞击缓冲支架包括第一支架1’和第二支架2’，第一支架1’的一端焊接到仪表台横梁100’，第二端悬置，第一支架1’大致为U形，第二支架2’的两端均焊接第一支架1’的内侧。如图9所示，发生碰撞时，第一支架1’和第二支架2’同时压溃变形，再看图10，横坐标DIS指代碰撞过程的时间，纵坐标Force表示膝盖和膝部撞击缓冲支架的作用力变化，间接反应出膝部撞击缓冲支架的刚度变化，膝部撞击缓冲支架变形到一定程度时，膝盖与膝部撞击缓冲支架的作用力开始降低，这表明膝部缓冲支架的刚度开始降低，稳定性较差，不利于腿部能量的吸收。

而且，如图8所示，该结构的刚度调整是通过撞击位置方向上到支点的距离大小d₁、d₂来调节，距离越大，就意味着悬臂越长，刚度也就越小，适合较轻较矮类型的驾驶人员，反之适合较重较高类型的驾驶人员。即撞击力的大小只能通过撞击位置方向到仪表台横梁100’中心的距离来调整，调整范围较为有限。

发明内容

本申请提供一种膝部撞击缓冲支架，和仪表台横梁连接，包括左右分布的两个缓冲支架，每个所述缓冲支架均包括由前至后分布的至少两个缓冲部，沿前后方向投影，相邻两个所述缓冲部至少部分重叠；相邻所述缓冲部之间具有间距，形成缓冲空间，且每个所述缓冲部具有缓冲空间。

在一种具体实施方式中，至少一个所述缓冲部包括前后分布的两个板部，两个所述板部之间形成所述缓冲空间。

在一种具体实施方式中，至少一个所述缓冲部包括一个支架板，一个所述支架板弯折形成所述缓冲空间，所述板部为所述支架板的一部分；

或，至少一个所述缓冲部包括至少两个支架板，多个所述支架板围合形成所述缓冲空间，所述板部为一个或多个所述支架板，或所述板部为一个或多个所述支架板的一部分。

在一种具体实施方式中，相邻两个所述缓冲部，至少一个所述缓冲部的上部具有朝向另一个所述缓冲部延伸的延伸部，所述延伸部设有焊接部，相邻两个所述缓冲部通过所述焊接部焊接固定。

在一种具体实施方式中，所述缓冲部包括两个支架板，分别是第三支架板和第四支架板，所述第三支架板的一端和所述第四支架板的一端焊接，所述第三支架板设有距离其另一端预设距离的焊接位置，所述第四支架板的另一端焊接至所述焊接位置；所述第三支架板处于所述焊接位置和所述第三支架板的另一端之间的部分为所述延伸部。

在一种具体实施方式中，所述第四支架板设于所述第三支架板的前侧。

在一种具体实施方式中，位于最前侧的所述缓冲部包括至少一个支架板，一个所述支架板折弯或多个所述支架板围合形成前侧开口的环结构，所述环结构的内部空间为所述缓冲空间；所述开口的两端设置第一焊接部和第二焊接部，用于焊接到仪表台横梁。

在一种具体实施方式中，位于最前侧的所述缓冲部包括两个支架板，分别是第一支架板和第二支架板，所述第二支架板折弯设置，其一端设置所述第二焊接部，另一端焊接到所述第一支架板，所述第一支架板的一端设置所述第一焊接部。

在一种具体实施方式中，两个所述缓冲支架之间通过横梁连接。

在一种具体实施方式中，所述横梁连接所述缓冲支架的位于最前侧的所述缓冲部。

在一种具体实施方式中，所述缓冲支架包括两个所述缓冲部。

在一种具体实施方式中，位于所述前侧的所述缓冲部的刚度大于后侧的所述缓冲部的刚度，且位于后侧的所述缓冲部的刚度大于两个所述缓冲部连接部分的刚度。

本申请还提供一种车辆，包括仪表台横梁和如上述任一项所述的膝部撞击缓冲支架，所述膝部撞击缓冲支架与所述仪表台横梁焊接固定。

本申请中腿部撞击缓冲支架可以形成多个缓冲空间，在撞击过程中，可以分阶段进行缓冲，降低碰撞的损害。而且，多个缓冲空间的设置使得在不同撞击阶段缓冲支架的刚度不同，从开始到撞击结束都处于稳步上升的状态，缓冲支架的稳定性较高，有利于碰撞时腿部能量的吸收。此外，由于可以实现膝盖碰撞方向上具有多种不同大小刚度，再叠加撞击位置方向到支点的距离大小范围，从而可以实现对男性、女性假人在不同撞击位置和不同撞击能量的平衡，且可调节范围更大，可满足更多类型驾驶人员的保护需求。

附图说明

图1为本申请实施例中膝部撞击缓冲支架安装在车辆仪表台横梁的示意图；

图2为图1的底部视角示意图；

图3为图1的侧面视图；

图4为图1的正面视图；

图5为假人碰撞实验中设置图1中的膝部撞击缓冲支架的示意图；

图6为图5中膝部撞击缓冲支架在撞击过程中的动态变化图；

图7为图6中碰撞过程中三个阶段所对应的缓冲支架的刚度变化曲线图；

图8为一种膝部撞击缓冲支架的示意图；

图9为腿部撞击膝部撞击缓冲支架后的示意图；

图10为图9中膝部撞击缓冲支架撞击变形过程中的刚度变化曲线图。

图1-10中附图标记说明如下：

100-仪表台横梁；

200-缓冲支架；

1-第一缓冲部；11-第一支架板；111-第一焊接部；112-第二延伸部；12-第二支架板；121-第二焊接部；122-第三焊接部；

2-第二缓冲部；21-第三支架板；211-第一延伸部；22-第四支架板；

3-横梁；

01-第一焊接位置；02-第二焊接位置；03-第三焊接位置；04-第四焊接位置；

A-第一缓冲空间；B-第二缓冲空间；C-第三缓冲空间；

1’-第一支架；2’-第二支架；100’-仪表台横梁。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1-4，图1为本申请实施例中膝部撞击缓冲支架安装在车辆仪表台横梁100的示意图；图2为图1的底部视角示意图；图3为图1的侧面视图；图4为图1的正面视图。

该实施例中的膝部撞击缓冲支架，和车辆的仪表台横梁100连接，该膝部撞击缓冲支架包括左右分布的两个缓冲支架200，分别对应于乘客的左、右腿，两个缓冲支架200的结构相同。需要说明：本文所述的左、右、前、后均以乘坐在车辆中时为参考系，即为车辆的左、右、前、后。

其中，每个缓冲支架200均包括由前至后分布的至少两个缓冲部，图3中示意出两个缓冲部，分别是第一缓冲部1和第二缓冲部2，沿前后方向投影，相邻两个缓冲部至少部分重叠，这样在腿部和缓冲支架200碰撞时，后侧的缓冲部可以接触挤压到相邻的前侧的缓冲部，这样可以实现碰撞能量的吸收。此外，相邻缓冲部之间具有间距，形成缓冲空间，且每个缓冲部也具有缓冲空间，缓冲空间即在前后上存在空腔，这样在碰撞时可以压缩缓冲空间以达到缓冲、吸能、减少碰撞损伤的目的。

如图3所示，第一缓冲部1包括第一支架板11和第二支架板12，第一支架板11位于上部，第二支架板12沿长度方向折弯呈V形、C形或者L形，第一支架板11和第二支架板12围合形成具有开口的环结构，即大致为U形结构，围合形成的内部空间形成第一缓冲空间A，第一缓冲部1的开口的两端焊接到仪表台横梁100，具体地，即第一支架板11的第一端设置第一焊接部111和仪表台横梁100焊接在第一焊接位置01（图2中示意出左侧缓冲致支架200的第一焊接位置01），第二支架板12的第一端设置第二焊接部121和仪表台横梁100焊接在第二焊接位置02，第二支架板12的第二端设置第三焊接部122，焊接到第一支架板11，焊接在第三焊接位置03。如图1、2所示，第一焊接部111和第二焊接部121都设置为与仪表台横梁100相贴合的弧形部，以提高连接可靠性，第三焊接部122相对第二支架板12折弯以与第一支架板1的底部贴合焊接。

上述的第一焊接位置01位于仪表台横梁100的上部，第二焊接位置02位于仪表台横梁100的底部，由此可见，该实施例中的缓冲支架200和仪表台横梁100具有两处焊接位置，从而可以提高缓冲支架200的支撑刚度，提高支撑稳定性，有利于碰撞时腿部能量的吸收。但可知，第一缓冲部1与仪表台横梁100也可以仅具有一处焊接位置，此时，第一缓冲部1的结构可参照第二缓冲部2设置。

再看第二缓冲部2，第二缓冲部2包括第三支架板21和第四支架板22，第三支架板21和第四支架板22围合形成封闭的环结构，围合形成的内部空间形成第二缓冲空间B，即该缓冲支架200类似为双环结构，围合形成的第一缓冲空间A和第二缓冲空间B的形状不限，图3中看，第一缓冲空间A类似三角区域，第二缓冲空间B类似椭圆形区域，中间的第三缓冲空间C为狭长型区域。此时，板部即第三支架板21、第四支架板22，第四支架板22位于第三支架板23的前侧，第四支架板22的第一端焊接到第三支架板21的第一端，形成第四焊接位置04，二者的第一端均位于下方，第二端均位于上方，第四支架板22的第二端焊接到第三支架板21靠近其第二端的第五焊接位置05，第五焊接位置05和第三支架板21的第二端（图3中的上端）具有预设距离。

第三支架板21自第五焊接位置05至其第二端的部分为第一延伸部211，第一延伸部211设置第四焊接部，用于和第一支架板11焊接。如图3所示，第一支架板11包括自第一缓冲空间A的边界位置向后延伸的第二延伸部112，结合图2理解，第二支架板12的第三焊接部122贴合在第二延伸部112的底部，第三支架板21的第一延伸部211搭接到第二延伸部112的顶部焊接，焊接位置为图1所示的第六焊接位置06，则第三支架板21和第二支架板12叠加焊接在第一支架板11的第二延伸部112位置，焊接较为可靠。而且，第一延伸部211和第二延伸部112搭接焊接，这样一方面可以保障焊接面积，另外也利于实现第一缓冲部1和第二缓冲部2之间保持间距，形成所需的第三缓冲空间C。

可知，第四支架板22位于第三支架板21的后侧也可以，这里第三支架板21的上部、下部均向前侧弯折，和位于前侧的第四支架板22连接更与形成稳定的连接支撑。

再请结合图5-7理解，图5为假人碰撞实验中设置图1中的膝部撞击缓冲支架的示意图，示意出女性假人F和男性假人M处于座位时的高度差，其中Gf和Gm表示女性假人F和男性假人M的重心位置，Lf和Lm表示女性假人F和男性假人M膝盖的位置，膝盖位置与膝盖撞击缓冲支架的高度、前后距离均存在差距，假人碰撞实验具体为正面100%重叠刚性避障碰撞实验；图6为图5中膝部撞击缓冲支架在撞击过程中的动态变化图；图7为图6中碰撞过程中三个阶段所对应的缓冲支架200的刚度变化；其中，横坐标DIS指代碰撞过程的时间，纵坐标Forces表示膝盖和缓冲支架200的作用力变化，间接反应出缓冲支架200的刚度变化。

如图6所示，a状态为未受到碰撞时缓冲支架200的示意图，a-b为撞击过程中的第一阶段，在第一阶段，腿部先和位于后侧的第二缓冲部2接触，向前推动第二缓冲部2，此时第二缓冲部2先绕其与第一缓冲部1的连接位置（具体即第一延伸部211）转动并靠近第一缓冲部1，并处于b状态，此时第三缓冲空间C压缩并消除；b-c为撞击过程中的第二阶段，在第二阶段，由于第三缓冲空间C消除，第二缓冲部2抵触在第一缓冲部1上，腿部继续挤压第二缓冲部2，第二缓冲部2受挤压而溃缩变形，并处于c状态，第二缓冲空间B压缩或消除；c-d为撞击过程中的第三阶段，腿部继续推动压缩后的第二缓冲部2并抵压第一缓冲部1，则第一缓冲部1的第一缓冲空间A也压缩为A’或消除，并处于d状态。

由此可见，设置该缓冲支架200后，由于形成三个缓冲空间，在撞击过程中，可以分阶段进行缓冲，降低碰撞的损害。而且，第一缓冲空间A、第二缓冲空间B以及第三缓冲空间C的设置使得在不同撞击阶段缓冲支架200的刚度不同，如图7所示，由支架变形刚度曲线可知，缓冲支架200变形时，膝盖与缓冲支架200的作用力从开始到撞击结束都处于稳步上升的状态，由此表明，该缓冲支架200的稳定性较高，有利于碰撞时腿部能量的吸收。如图3所示，第一缓冲部1和仪表台横梁100连接，第二缓冲部2连接到第一缓冲部1，从整体来看，缓冲支架200为悬架结构，随着碰撞时的不断溃缩变形，缓冲支架100的刚度逐渐增加。具体设计时，第一缓冲部1的刚度可以大于第二缓冲部2的刚度，第二缓冲部2的整体刚度大于第二缓冲部2和第一缓冲部1连接部分的刚度，以确保第三缓冲空间C、第二缓冲空间B、第一缓冲空间A的依次溃缩，当然，在撞击过程中，后溃缩的缓冲空间在前溃缩缓冲空间的溃缩过程中，也可能会伴随微小的变形。可知，上述的刚度变化设计是较为优选的方案，但也可以理解，不同缓冲空间的刚度相同或不同，都可以实现碰撞过程中产生刚度变化。

此外，由于可以实现膝盖碰撞方向上具有三种不同大小刚度，再叠加撞击位置方向到支点（仪表台横梁100的中心）的距离大小范围，从而可以实现对男性、女性假人在不同撞击位置和不同撞击能量的平衡，且可调节范围更大，可满足更多类型驾驶人员的保护需求。在设计过程中，可以通过调节支架板的厚度、材质以及作为吸能区域的缓冲空间的大小来适应不同撞击工况下的撞击能量吸收、降低伤害。

上述实施例中，以两个缓冲部为例进行说明，可知也可以设置更多的缓冲部，比如第二缓冲部2的后侧可以再设置一个缓冲部，可定义为第三缓冲部，第二缓冲部2和第三缓冲部的设置方式可以仿照第二缓冲部2和第一缓冲部1的方式，则可以得到五个缓冲空间。当然，应当理解，基于空间布局的限制，设置两个缓冲部可形成三个缓冲空间，已经可以满足分阶段缓冲、多刚度调节的需求。

另外，上述实施例中第一缓冲部1和第二缓冲部2都是由两个支架板形成，但可知，缓冲部的设置方式不限于此。实际上，缓冲部可以包括前后分布的板部，两个板部之间具有间距从而形成上述的缓冲空间，比如，第一缓冲部1和第二缓冲部2也都可以是一个支架板折弯形成，此时前后的板部为支架板的一部分，或者缓冲部是由两个以上的支架板围合形成，此时板部为一个支架板，或者是一个或多个支架板的一部分。这里前、后分布的板部之间具有间距，从而形成缓冲空间，形成方式较为简单，但缓冲部的缓冲空间的形成方式有多种，例如可以是封闭的壳体状等，由前后板部形成缓冲空间易于溃缩变形。

此外，本实施例中的两个缓冲部都由两个支架板围合形成，相较于一个支架板形成缓冲的方式，两个支架板焊接连接的方式可以降低弯折的难度，相较于两个以上的支架板的方式，又可以避免支架板数量过多影响到缓冲空间的刚度。本实施例中第一缓冲部1实际上也可以和第二缓冲部2的结构类似，即形成封闭环状结构，但由于第一缓冲部1和仪表台横梁100连接，故无需设置为封闭状，设置出开口还便于和仪表台横梁100建立两处连接。可知，第二缓冲部2也不限于是封闭的环结构，其第四支架板22的上端与第三支架板21也可以不连接，可以根据刚度需求进行设计。

进一步地，如图3所示，本实施例中的支架板的两侧的边缘可以沿宽度方向折弯，在支架板的两侧形成翻边，即支架板的横截面可以是弧形或者C形，这样支架板围合形成对应的缓冲部时，可以更好地满足刚度要求，当然在刚度已经满足要求的前提下，则支架板无需沿宽度方向折弯，为平直板结构即可。

请继续参考1、本实施例中左、右两个缓冲支架200之间可进一步通过横梁3连接，这样可以提高两个缓冲支架200的整体性，以便更均衡地吸收左、右腿部撞击的能量，减少对乘客的损伤。横梁3可以连接到第一缓冲部1，以不影响撞击时初始的第一阶段、第二阶段的相对较快的溃缩变形，横梁3具体可以连接到第一缓冲部1的第二支架板12上。

本实施例还提供一种车辆，包括仪表台横梁100和上述任一实施例所述的膝部撞击缓冲支架，膝部撞击缓冲支架与仪表台横梁100焊接固定，具有与上述膝部撞击缓冲支架相同的技术效果，不再赘述。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种膝部撞击缓冲支架，和仪表台横梁连接，其特征在于，包括左右分布的两个缓冲支架，每个所述缓冲支架均包括由前至后分布的至少两个缓冲部，沿前后方向投影，相邻两个所述缓冲部至少部分重叠；相邻所述缓冲部之间具有间距，形成缓冲空间，且每个所述缓冲部具有缓冲空间；相邻两个所述缓冲部，至少一个所述缓冲部的上部具有朝向另一个所述缓冲部延伸的延伸部，所述延伸部设有焊接部，相邻两个所述缓冲部通过所述焊接部焊接固定；所述缓冲支架包括两个所述缓冲部；位于前侧的所述缓冲部的刚度大于后侧的所述缓冲部的刚度，且位于后侧的所述缓冲部的刚度大于两个所述缓冲部连接部分的刚度。

2.根据权利要求1所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，至少一个所述缓冲部包括前后分布的两个板部，两个所述板部之间形成所述缓冲空间。

3.根据权利要求2所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，至少一个所述缓冲部包括一个支架板，一个所述支架板弯折形成所述缓冲空间，所述板部为所述支架板的一部分；

或，至少一个所述缓冲部包括至少两个支架板，多个所述支架板围合形成所述缓冲空间，所述板部为一个或多个所述支架板，或所述板部为一个或多个所述支架板的一部分。

4.根据权利要求3所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，所述缓冲部包括两个支架板，分别是第三支架板和第四支架板，所述第三支架板的一端和所述第四支架板的一端焊接，所述第三支架板设有距离其另一端预设距离的焊接位置，所述第四支架板的另一端焊接至所述焊接位置；所述第三支架板处于所述焊接位置和所述第三支架板的另一端之间的部分为所述延伸部。

5.根据权利要求4所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，所述第四支架板设于所述第三支架板的前侧。

6.根据权利要求1所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，位于最前侧的所述缓冲部包括至少一个支架板，一个所述支架板折弯或多个所述支架板围合形成前侧开口的环结构，所述环结构的内部空间为所述缓冲空间；所述开口的两端设置第一焊接部和第二焊接部，用于焊接到仪表台横梁。

7.根据权利要求6所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，位于最前侧的所述缓冲部包括两个支架板，分别是第一支架板和第二支架板，所述第二支架板折弯设置，其一端设置所述第二焊接部，另一端焊接到所述第一支架板，所述第一支架板的一端设置所述第一焊接部。

8.根据权利要求1-7任一项所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，两个所述缓冲支架之间通过横梁连接。

9.根据权利要求8所述的膝部撞击缓冲支架，其特征在于，所述横梁连接所述缓冲支架的位于最前侧的所述缓冲部。

10.一种车辆，其特征在于，包括仪表台横梁和如权利要求1-9任一项所述的膝部撞击缓冲支架，所述膝部撞击缓冲支架与所述仪表台横梁焊接固定。