专利名称：用于车辆的护膝垫板的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种用于车辆的护膝垫板(knee bolster)，并且更加特别地涉及这样一种用于车辆的护膝垫板，其在碰撞测试中实现了对加强的北美NCAP(新车评定程序)的行人保护规范的符合，并且能够使制造成本最小化，并且能够简化制造工艺。
背景技术：
一般地，在交通事故中，包括坐在车辆的前排的驾驶员的乘客向前运动并且接触到位于前排座椅的前部的下部仪表板。在上述状态中，当下部仪表板易于变形时，前排乘客的膝盖可能会过度地向前运动，从而这些乘客的头部和胸部可能会过多地向后倾斜，并且安全气囊可能会未能成功地保护这些乘客免受碰撞能量的危害。在试图解决这一问题的尝试中，护膝垫板被安装到位于前排座椅的前部的下部仪表板的内部，从而护膝垫板能够防止前排乘客的膝盖深入地朝向下部仪表板运动，并且能够吸收在事故发生的情况下的碰撞能量°因此，护膝垫板被指定为抑制装置，其能够在事故中控制前排乘客的姿势，从而前排乘客的膝盖运动能够受到限制，并且碰撞能量能够均勻地分布于乘客躯体的上部部分和下部部分。护膝垫板能够在发生事故的情况下将作用于前排乘客的膝盖的伤害保持在预定水平内，并且能够防止前排乘客的膝盖过深地移动到下部仪表板中，因此使得乘客能够被安全气囊成功地保护。在事故中的膝盖负载、胸部负载和胸部位移的限制由规范规定。因此，在制造车辆时，重要的是实现对各个地区的规范的符合。并且，改进车辆的性能以最大化车辆的商业价值被认为是各个地区的商业价值测试的重要任务。图1是示出了传统的用于车辆的护膝垫板的结构的立体图。如图1所示，传统的护膝垫板包括L形护膝垫板支架2，该L形护膝垫板支架2安装于前围板横梁(cowl cross bar) 1上；加强支架3，该加强支架3保持在护膝垫板支架2的后面；和护膝垫板支承板(未示出)，该护膝垫板支承板安装于护膝垫板支架2的前部。当前排乘客的膝盖负载在事故中施加于传统的护膝垫板上时，护膝垫板支架2接收大部分所述膝盖负载，加强支架3控制应变和穿进率(penetration rate)。然而，传统的护膝垫板设计成使得在事故中的膝盖负载的吸收能够通过变形的护膝垫板支架2而实现，从而传统的护膝垫板不能够有效地吸收施加于乘客的膝盖的负载， 并且无法实现对加强的北美NCAP的行人保护规范的符合。具体而言，虽然原来的北美NCAP 的行人保护规范要求不超过IOkN的膝盖负载作为许可参考负载，但是加强的北美NCAP的行人保护规范要求膝盖负载不超过2. 8kN。然而，传统的护膝垫板技术无法实现对加强的北美NCAP的行人保护规范的符合。
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公开于本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经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的多个方面涉及提供一种用于车辆的护膝垫板，其中，采用了一种U形支架和减震泡沫的组合结构，因此事故中产生的乘客的膝盖负载能够通过U形支架的变形和减震泡沫的变形这两次变形而吸收，从而该护膝垫板能够实现对加强的北美NCAP的行人保护规范的符合。在本发明的一个方面中，用于车辆的护膝垫板可以位于车辆的下部仪表板的内部并且可以安装于前围板横梁上，并且减轻在发生事故的情况下施加于乘客的膝盖的震动， 所述护膝垫板可以包括U形支架，该U形支架安装于所述前围板横梁上并且是弯曲的，以形成在事故过程中在外力作用下变形的U形形状，因此首先吸收乘客的膝盖负载；和减震泡沫，该减震泡沫安装于所述U形支架上，该减震泡沫在事故过程中在外力作用下变形，并且沿着所述U形支架的内表面滑动，因此再次吸收乘客的膝盖负载。所述减震泡沫可以包括滑动凸出部，该滑动凸出部在所述减震泡沫的前部部分形成；滑动凹槽，该滑动凹槽在所述减震泡沫的后部部分形成；和锁定凸出部，该锁定凸出部在所述滑动凹槽中形成。所述U形支架可以包括后部单元，该后部单元安装于所述前围板横梁上并且向下延伸预定的长度；U形前部单元，该U形前部单元连接于所述后部单元的下部部分；和加强单元，该加强单元在所述后部单元的上部部分和下部部分之间延伸，并且加强所述U形支架的后部强度。所述前部单元可以包括U形本体部分，该U形本体部分联结于所述后部单元；和延伸部分，该延伸部分从所述U形本体部分向上延伸，以形成U形形状。所述U形支架可以包括引导凹槽，该引导凹槽在所述U形支架的前部单元的延伸部分中形成，并且可滑动地接收所述减震泡沫，以在所述外力可能施加于所述减震泡沫时引导所述减震泡沫的滑动运动，其中，所述U形支架的后部单元可以包括锁定孔，以将所述减震泡沫临时地锁定于所述后部单元。所述前部单元的U形本体部分可以具有变形引发孔，用于响应大约5%较短腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的变形，其中，第二变形引发凹口可以在所述变形引发孔附近形成。第一变形引发凹口可以在所述前部单元的延伸部分和本体部分之间形成，并且响应大约50%较长腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的变形。所述后部单元的上部部分可以进行两次弯曲并且形成双弯曲部分，第三变形引发凹口和第四变形引发凹口在所述双弯曲部分中形成，并且分别响应大约5%较短腿的膝盖伸入所述护膝垫板中和大约50%较长腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的后部部分的变形。所述后部单元、所述前部单元的本体部分和所述U形支架的加强单元可以以重叠的方式彼此相互联结，因此形成重叠加强部分，该重叠加强部分在事故中加强所述U形支架的后部强度。如上文所述，根据本发明的用于车辆的护膝垫板使用U形支架和减震泡沫的组合结构，因此能够通过两次变形，即通过U形支架的变形和减震泡沫的变形，吸收事故中的乘客的膝盖负载，从而所述护膝垫板能够实现对加强的北美NCAP的行人保护规范的符合。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它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
图1是示出了传统的用于车辆的护膝垫板的结构的视图。图2是示出了根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板的结构的视图。图3是根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板的拆分立体图。图4是示出了用于根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中的减震泡沫的视图。图5是示出了事故中的减震泡沫的滑动运动的视图。图6是示出了用于根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中的U形支架的视图。图7是示出了用于根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中的U形支架的后部单元和加强单元的视图。图8是示出了 5%较短腿的膝盖伸入到根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中的状态的视图。图9是示出了乘客的50%较长腿的膝盖伸入到根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中的状态的视图。图10是示出了当50%较长腿的膝盖伸入到根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中时与伸入到传统的用于车辆的护膝垫板时的膝盖负载的比较的图表。图11是示出了当5%较短腿的膝盖伸入到根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板中时与伸入到传统的用于车辆的护膝垫板时的膝盖负载的比较的图表。应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施例方式现在将详细地参考本发明的各个实施方案，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、等效形式及其它实施方案。
在下文中，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板将参考附图进行描述。如图2至图4所示，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板是一种减震装置，其位于下部仪表板的内部并且安装于车身的前围板横梁1上，并且减轻在事故中施加于乘客的膝盖的碰撞能量。本发明的用于车辆的护膝垫板包括U形支架100，该U形支架100安装于前围板横梁1上；和减震泡沫200，该减震泡沫200与U形支架100组合。U形支架100安装于前围板横梁1上并且是弯曲的，从而支架100具有U形结构。 U形支架100在事故中发生变形，并且在事故中首先吸收乘客的膝盖负载。U形支架100包括后部单元130，该后部单元130牢固地安装于前围板横梁1上并且向下延伸；U形前部单元，该U形前部单元连接于后部单元130的下部部分；和加强单元140，该加强单元140在后部单元130的上部部分和下部部分之间延伸，并且加强U形支架100的后部强度。前部单元包括U形本体部分120和延伸部分110，该延伸部分110从本体部分120 向上延伸。减震泡沫200与U形支架100组合并且在事故中发生变形，同时，沿着U形支架 100向上滑动，因此在事故中再次吸收乘客的膝盖负载。减震泡沫200具有在其前部部分的滑动凸出部210和在其后部部分的滑动凹槽 220。U形支架100的前部单元的延伸部分110具有引导凹槽111，该引导凹槽111引导滑动凸出部210的滑动运动。在减震泡沫200的后面形成的滑动凹槽220能够沿着后部单元130滑动。如图4所示，减震泡沫200的滑动凹槽220具有锁定凸出部230，该锁定凸出部230 用于将减震泡沫200锁定到U形支架100的后部单元130上。如图3所示，后部单元130 具有锁定孔131，锁定凸出部230被插入并且锁定到该锁定孔131中。换言之，减震泡沫200的后部部分安装于U形支架100上。然而，减震泡沫200的前部部分没有被固定，但是沿着U形支架100的前部单元的延伸部分110是可滑动的。因此，当来自碰撞的震动如图5中的箭头I所示地从下部位置向上施加于减震泡沫200上时， 减震泡沫200沿着前部单元的延伸部分110在箭头E的方向上滑动，并且吸收乘客的膝盖负载。减震泡沫200的滑动动作实现了另外的减震机制(mechanism)，该减震机制被加入到通过减震泡沫200的变形和吸收乘客的膝盖负载而形成的减震机制中，因此还改进了由本发明的护膝垫板所提供的行人保护性能。如图6所示，U形支架100的前部单元的本体部分120具有变形引发孔121。当 5%较短腿(5% shorter leg)的膝盖S伸入(strikes into)到护膝垫板中时，变形引发孔121引发U形支架100的变形。并且，为了响应50%较长腿的膝盖L伸入到护膝垫板中而引发U形支架100的变形，第一变形引发凹口 m在U形支架100的前部单元的延伸部分 110和本体部分120之间形成。在本发明的另一示例性实施方案中，第二变形引发凹口 N2在变形引发孔121附近形成。
并且，在U形支架100中，后部单元130、前部单元的本体部分120和加强单元140 以重叠的方式彼此相互联结，因此形成重叠加强部分M,该重叠加强部分M在事故中加强U 形支架100的后部强度。并且，如图7所示，后部单元130的上部部分进行两次弯曲并且形成双弯曲部分。 第三变形引发凹口 N3和第四变形引发凹口 N4在双弯曲部分中形成，并且分别响应5%较短腿的膝盖伸入到护膝垫板中和50%较长腿的膝盖伸入到护膝垫板中而引发U形支架100 的后部部分的变形。由于在U形支架100的预定位置上形成的变形引发孔121和第一变形引发凹口附，不论是较短腿乘客的膝盖还是长腿乘客的膝盖，本发明的护膝垫板都可以实现改进的膝盖负载吸收效率。换言之，当车辆的前部乘客具有短膝盖S时，U形支架100在事故中可以如图8所示地基于变形引发孔121和第二变形引发凹口 N2而变形。并且，当车辆的前排乘客具有长膝盖L时，U形支架100在事故中可以如图9所示地基于第一变形引发凹口 m 而变形。如图8和图9所示，当5%较短腿的膝盖S伸入到护膝垫板中时，用于吸收膝盖负载的减震泡沫200的变形主要由减震泡沫200的下部部分200a实现。然而，当50%较长腿的膝盖L伸入到护膝垫板中时，用于吸收膝盖负载的减震泡沫200的变形主要在泡沫200 的上部部分200b中实现。根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板的使用效果可以从图10和图11的膝盖负载图表获得证明，所述护膝垫板安装于车辆中，其中，本发明的用于车辆的护膝垫板的使用效果与图1中所示的传统的用于车辆的护膝垫板的使用效果进行比较。如图10和图11所示，当50%较长腿的膝盖L伸入到根据本发明的示例性实施方案的护膝垫板中以及传统的护膝垫板中时，注意到的是，当本发明的护膝垫板的膝盖负载图表20与传统的护膝垫板的膝盖负载图表10相比时，本发明的护膝垫板在碰撞的初始阶段中减小了膝盖负载。并且，当5%较短腿的膝盖S伸入到所述两种护膝垫板中时，注意到的是，当本发明的护膝垫板的膝盖负载图表40与传统的护膝垫板的膝盖负载图表30相比时，本发明的护膝垫板减小了碰撞的全部阶段中的膝盖负载。从上述描述明显可见，根据本发明的示例性实施方案的用于车辆的护膝垫板的优点在于，U形支架100和减震泡沫200的组合结构被用于护膝垫板中，因此能够在事故中通过U形支架100的变形并且通过减震泡沫200的变形而两次吸收乘客的膝盖负载，从而本发明的护膝垫板能够实现对加强的北美NCAP的行人保护规范的符合。并且，U形支架100和减震泡沫200的组合结构减小了用于车辆的护膝垫板的尺寸，从而本发明的护膝垫板可以减小车辆的重量，并且可以易于用于难以进行布局设计的乘用车辆中。并且，减震泡沫200可以在不使用单独硬件的情况下与U形支架100组合，因此降低了生产成本并且实现了简单的生产工艺。为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“上部”、“下部”、“内部”和“外部”用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。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各种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效形式所限定。
权利要求
1.一种用于车辆的护膝垫板，其位于车辆的下部仪表板的内部并且安装于前围板横梁上，并且减轻在发生事故的情况下施加于乘客的膝盖的震动，所述护膝垫板包括U形支架，该U形支架安装于所述前围板横梁上并且是弯曲的，以形成在事故过程中在外力作用下变形的U形形状，因此首先吸收乘客的膝盖负载；和减震泡沫，该减震泡沫安装于所述U形支架上，该减震泡沫在事故过程中在外力作用下变形，并且沿着所述U形支架的内表面滑动，因此再次吸收乘客的膝盖负载。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述减震泡沫包括 滑动凸出部，该滑动凸出部在所述减震泡沫的前部部分形成；滑动凹槽，该滑动凹槽在所述减震泡沫的后部部分形成；和锁定凸出部，该锁定凸出部在所述滑动凹槽中形成。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述U形支架包括 后部单元，该后部单元安装于所述前围板横梁上并且向下延伸预定的长度； U形前部单元，该U形前部单元连接于所述后部单元的下部部分；和加强单元，该加强单元在所述后部单元的上部部分和下部部分之间延伸，并且加强所述U形支架的后部强度。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述前部单元包括 U形本体部分，该U形本体部分联结于所述后部单元；和延伸部分，该延伸部分从所述U形本体部分向上延伸，以形成U形形状。
5.根据权利要求4所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述U形支架包括引导凹槽，该引导凹槽在所述U形支架的前部单元的延伸部分中形成，并且可滑动地接收所述减震泡沫，以在所述外力施加于所述减震泡沫时引导所述减震泡沫的滑动运动；并且其中，所述U形支架的后部单元包括锁定孔，以将所述减震泡沫临时地锁定于所述后部单元。
6.根据权利要求4所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述前部单元的U形本体部分具有变形引发孔，用于响应大约5%较短腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的变形。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的护膝垫板，其中，第二变形引发凹口在所述变形引发孔附近形成。
8.根据权利要求4所述的用于车辆的护膝垫板，其中，第一变形引发凹口在所述前部单元的延伸部分和本体部分之间形成，并且响应大约50%较长腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的变形。
9.根据权利要求3所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述后部单元的上部部分进行两次弯曲并且形成双弯曲部分，第三变形引发凹口和第四变形引发凹口在所述双弯曲部分中形成，并且分别响应大约5%较短腿的膝盖伸入所述护膝垫板中和大约50%较长腿的膝盖伸入所述护膝垫板中而引发所述U形支架的后部部分的变形。
10.根据权利要求3所述的用于车辆的护膝垫板，其中，所述后部单元、所述前部单元的本体部分和所述U形支架的加强单元以重叠的方式彼此相互联结，因此形成重叠加强部分，该重叠加强部分在事故中加强所述U形支架的后部强度。
全文摘要
一种用于车辆的护膝垫板，其位于车辆的下部仪表板的内部并且安装于前围板横梁上，并且减轻在发生事故的情况下施加于乘客的膝盖的震动，所述护膝垫板可以包括U形支架，该U形支架安装于所述前围板横梁上并且是弯曲的，以形成在事故过程中在外力作用下变形的U形形状，因此首先吸收乘客的膝盖负载；和减震泡沫，该减震泡沫安装于所述U形支架上，该减震泡沫在事故过程中在外力作用下变形，并且沿着所述U形支架的内表面滑动，因此再次吸收乘客的膝盖负载。
文档编号B60R21/045GK102407821SQ20101057602
公开日2012年4月11日 申请日期2010年12月1日 优先权日2010年9月17日
发明者安在宪 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社