车辆中的脚部支撑安全装置的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的车辆中的脚部支撑安全装置，所述脚部支撑安全装置包括具有用于接收至少一种流体的至少一个中空空间的脚垫。

背景技术：

在机动车辆技术领域中已知的是，当车辆涉及正面或侧前面碰撞时，车辆驾驶员经常使他的脚部和/或他的腿部受伤。例如，在发生事故期间脚部旋转和支撑运动的组合运动可以导致脚部骨折。此外，已知由车辆中的踏板作用在车辆驾驶员的脚部上导致的受伤。

为了弥补这种情况，在现有技术的许多变型中提出了使用被特别布置在脚部空间中并且在发生碰撞时充气的可充气安全气囊。

例如，us6,352,281b1描述了一种装置，该装置在脚部空间由于事故而变形的情况下降低了坐在布置在车辆内的座椅上的人的脚部和腿部区域受伤的风险。脚部空间覆盖有由声阻尼层和位于所述层的顶部上的地毯制成的底板覆盖层。该装置包括分配给脚部空间的脚垫。响应于触发信号，分配给脚垫的至少一个气体发生器突然将气体引入脚垫，其中脚垫在防火墙穿透车辆内部隔室之前以预定尺寸临时填充相关脚部空间。脚垫形成在声阻尼层和底板覆盖层的地毯之间，其中来自气体发生器的气体被引入到声阻尼层和地毯之间的空间中，并且地毯仅被固定到待形成的脚垫区域中的声阻尼层的区域中。

此外，us6,578,867b2公开了一种用于车辆中的可充气保护系统，以保护车辆乘员的下肢。该保护系统包括适于安装在车辆乘员脚部下方的运输车辆的底板表面上的可膨胀壳体。如果在车辆运行期间发生触发事件(例如超过特定水平的减速)，则充气装置释放用于引入可充气壳体的安全气囊充气气体。壳体能够从位于壳体下方的底板区域并且大体沿乘员的脚部的方向向外膨胀，以便在突然减速事件期间与脚部接合，由此在突然减速事件期间为脚部创造延伸的支撑接触。

us2015/0274114a1公开了一种车辆中的安全气囊装置，该安全气囊装置用于可靠地防止由于在车辆碰撞时间点处车辆的向前和向后挪移引起的轴向负载而导致就座者的腿部的受伤。

该安全气囊装置包括在就座者的脚部和基板之间充气并且展开的安全气囊主体。在碰撞的时间点处，当从加速度传感器接收到信号时激活充气装置，并且由于该激活，安全气囊主体被充气并且展开。安全气囊主体包括可以从就座者的脚后跟向后并且向上充气到高于在安全气囊主体的充气和展开形式中的脚部的底板区域的后充气部分，并且所述安全气囊主体还包括从就座者的脚趾向前和向上充气到高于在安全气囊主体的充气和展开形式中的脚部的下表面的前充气部分。

us2016/0016527a1还描述了一种可充气的脚后跟阻挡器，该脚后跟阻挡器被设置为在发生事故情况下保护机动车辆的驾驶员的脚部、脚后跟以及小腿。脚后跟阻挡器包括具有紧固到与防火墙相邻并且位于车辆踏板下方的平坦底板上的第一部分的可充气膜。在发生事故情况下，可充气膜展开在由车辆踏板的底部、防火墙以及底板限定的一个区域内。重要的是，在展开过程中，膜的最后部分和最下部分被固定到底板上，由此使装置的功效最大化。

us6,685,217b2提出了一种用于在发生碰撞之前保护车辆乘员腿部的腿部保护装置，所述腿部保护装置具有位于车辆乘员前方的车辆部件。腿部保护装置包括安装在车辆部件内的安全气囊和用于产生气体以使安全气囊充气的气体发生器。安全气囊包括具有第一气体入口的第一腔室和具有第二气体入口的第二腔室。如果由于气体发生器在发生碰撞的情况下被激活而导致安全气囊被充气，则安全气囊沿着车辆部件，特别是与车辆乘员的腿部平行地膨胀。第一腔室和第二腔室以这样的方式连接，由气体发生器产生的气体首先通过第一腔室并且随后流入第二腔室。

us2010/0251883a1描述了一种用于提供防止爆炸的特别是用于车辆中的保护的安全装置。该安全装置被设置为底垫，该底垫被配置为在正常情况下作为底垫使用并且被用作能量吸收安全装置以提供防止可能在所述安全装置上施加一定压力的爆炸的保护。底垫由泡沫和/或凝胶或软橡胶的穿孔材料层组成。

尽管已知的安全和保护装置实现其功能，但是如所描述的现有技术中所公开的用于保护车辆乘员的脚部和/或腿部的保护装置的领域仍然需要关于简化的结构构造和保护功能的改进，因为在发生碰撞情况下充气的安全气囊可以形成一种突然出现的机械反作用力，该机械反作用力在车辆乘员的脚部方向上膨胀。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于在发生碰撞的情况下保护车辆乘员的脚部和/或腿部的保护装置，并且所述装置将包括简化的结构设计并且避免在发生碰撞的情况下形成突然出现的机械反作用力。

该目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的脚部支撑安全装置来实现。此外，在从属权利要求中公开了本发明的特别有利的实施例。

应该注意的是，在以下描述中单独描述的特征和措施可以以任何随机的、技术上便利的方式彼此组合并且形成本发明的其它实施例。该描述特别结合附图来表征和指定本发明。

根据本发明的用于车辆的脚部支撑安全装置包括脚垫，该脚垫被设置为布置在车辆的脚部空间底板上并且包括用于牢固地支撑车辆乘员的脚部的至少一个支撑表面和用于接收至少一种流体的至少一个中空空间。至少一个中空空间被布置在垂直于支撑表面的方向上并且具有在支撑表面下方的主要部分。因此至少一个中空空间被永久地填充有预定量的至少一种流体。

术语“车辆”在本发明的术语中被理解为意指乘用车、商用车辆或公共汽车或长途汽车。术语“脚部空间底板”在本发明的术语中被理解为包括设置用于支撑车辆乘员的脚部的底板的一部分以及邻近底板的车辆的防火墙的一部分。术语“设置为”在本发明的术语中被理解为意指“特别设计或设置为…”。术语“具有主要部分”在本发明的术语中被理解为意指超过50％的部分。

根据本发明的脚部支撑安全装置的一个优点在于以下事实，在发生碰撞的情况下，借助于该碰撞使突发力作用在车辆乘员的脚部上，由于借助于至少一个中空空间的屈服流体增加了直到脚部停止移动的时间间隔，所以可以减少作用在车辆乘员的脚部的力的最大量。

此外，可以避免突然出现的机械反作用力，该机械反作用力另外沿车辆乘员的脚部的方向膨胀。借助于根据本发明的脚部支撑安全装置可以更容易地遵守现有的安全规章和协议，例如由美国联邦道路与车辆安全局(国家公路交通安全管理局(nhtsa))公布的新车评估程序(ncap)的一部分的这种规章和协议。

根据本发明的脚部支撑安全装置的另一优点在于简化的结构设计，即，在发生碰撞的情况下可以减小作用在车辆乘员的脚部上的力而不必须提供气体发生器或在气体发生器和中空空间之间提供供应管线。因此，脚部支撑安全装置被特别设置为不需要很多部件并且节省了成本。

此外，根据本发明的脚部支撑安全装置具有对发动机的噪音和在正常行驶期间发生的行进噪音的抑制作用。

根据本发明的脚部支撑安全装置容易获取并且在适当的实施例中可以以简单的方式有利地在现有车辆中改装或更换。

在脚部支撑安全装置的优选实施例中，至少一个中空空间被填充有预定量的至少两种不同的流体。如果至少一个中空空间包含例如预定量的液体流体和气体流体，则可以为脚部支撑安全装置的可能的变形特性提供扩大的解释范围。

优选的是流体由气体或凝胶形成。在发生碰撞的情况下，可以通过使用气体来迅速减小作用在车辆乘员脚部的力。可以通过使用凝胶来避免不希望的晃动噪音并且对发动机和/或行驶噪音提供特别好的隔音。

可以沿垂直于支撑表面的方向改变至少一个中空空间的尺寸，换言之，脚垫可以比实际符合安全要求所需的厚度更厚，以便实现改进的隔音特性，以例如对于高价位区的乘用车而言增加驾驶舒适性。脚垫的厚度优选在一厘米至几厘米的范围内。

在脚部支撑安全装置的优选实施例中，至少一个被动过压阀被设置为在对于经由支撑表面施加在至少一种流体上的力达到或超过预定的阈值的情况下在至少一个中空空间和至少一个中空空间外部的环境之间产生流体流动连接。借助于适当地选择预定的阈值，可以通过减少存储在至少一个中空空间中的流体的量来避免在发生碰撞的情况下车辆乘员的脚部的反弹，并且还可以减小作用在车辆乘员的脚部上的力的最大量值。

优选的是，经由支撑表面施加在至少一种流体上的力的预定阈值处于介于对应于可以由平均驾驶员施加的最大脚踏力的下限力值和处在很可能导致车辆驾驶员的脚部或脚踝的骨头骨折的力的水平以下预定间隔处的上限力值之间的范围中。下限力值可以例如对应于可以由男性车辆驾驶员施加的经验确定的最大脚踏力的95％百分位数。由于在车辆使用时的正常负载，流体不会从至少一个中空空间进入至少一个中空空间外部的环境中。

同样，可以借助于从事故数据估计的并且已经导致女性驾驶员的脚骨骨折的力值的5％百分位数来确定脚骨骨折的很可能的力水平。例如从gidas(德国深度事故研究)项目的数据库可以获得此类数据。根据希望的或推荐的反作用力/刚度，依赖于欧洲ncap(欧洲新车评估计划)，usncap(美国新车评估计划)等的更新报告，也可以调节脚骨骨折的很可能的力水平以便实现尽可能多的点数。

如果脚部支撑安全装置的脚垫包括多于一个中空空间，则经由支撑表面施加在相应中空空间中的流体上的力的预定阈值被选择为与作用在相关中空空间中的流体上的支撑表面的面积部分成比例。借助于在该范围内选择的预定阈值可以容忍由车辆乘员导致的负载，由于车辆乘员将自己支撑在至少一个中空空间上以便从裤子口袋中取出物品，这种负载可能发生。通过车辆乘员操作踏板而经由支撑表面施加在至少一种流体上的力通常低于该力范围。在所述范围内选择的预定阈值可以同时确保在发生碰撞的情况下作用在车辆乘员脚部上的最大力被充分减小以避免骨头骨折。

在脚部支撑安全装置的优选实施例中，至少一个可控阀被设置用于在至少一个中空空间和至少一个中空空间外部的环境之间产生流体流动连接。因此，可以主动地使用由车辆中的其它系统检测到的碰撞以借助于控制可控阀来减少包含在至少一个中空空间中的流体的量，以便在很大程度上避免车辆乘员脚部的反弹并且减小作用在车辆乘员的脚部上的力的最大量值。此外，可以以有利的方式借助于能够相对于包含在至少一个中空空间中的流体的量的减少的时间配置进程来调节由脚部支撑安全装置提供的反作用力。

优选的是，提供了用于将脚部支撑安全装置直接或间接地紧固到车辆的脚部空间底板的至少一个紧固装置，由此可以避免脚垫相对于脚部空间底板被移位的相对位置并且确保在正常行驶期间乘员的脚部被牢固地保持在脚垫上。如果将脚部支撑安全装置直接紧固到脚部空间底板上，则例如可以借助于至少一个紧固装置将其紧固到底板的覆盖材料上，所述紧固装置又例如借助于粘合剂固定地附接到底板上。

在优选实施例中，脚部支撑安全装置的至少一个紧固装置被配置为强制联锁元件。例如，强制联锁元件可以由脚垫的基部区域的未被至少一个中空空间覆盖的部分中的圆孔形成，并且所述强制联锁元件被设置为形成与固定地附接到底板的覆盖材料上的相应插口形状的强制联锁元件强制联锁连接。可替选地或另外地，配置为强制联锁元件的至少一个紧固装置可以由钩环紧固件形成，该钩环紧固件被设置为与附接到底板的覆盖材料或直接附接到底板的相应的钩环紧固件形成多个强制联锁连接。

可以以有利的方式向配置为强制联锁元件的至少一个紧固装置此外还提供闩锁连接元件，该闩锁连接元件使得可以提供防止脚垫相对于脚部空间底板被移位的相对位置的特别有效的保护。

在脚部支撑安全装置的优选实施例中，脚垫的基部区域以这样的方式配置，脚垫被设置为形成至少沿行驶方向有效的与车辆的脚部空间底板的前部的强制联锁连接，由此可以提供防止脚垫相对于脚部空间底板沿行驶方向被移位的相对位置的有效保护。特别优选的是，由于基部区域的设计，可以形成沿行驶方向有效的强制联锁连接，并且此外还形成相对于行驶方向横向有效的强制联锁连接，由此也可以确保防止脚垫相对于行驶方向横向被移位的保护。

如果脚垫的远离车辆的脚部空间底板的表面被配置为地毯，则可以以特别简单的方式利用很少的材料费用将脚部支撑安全装置集成到车辆的内部隔室中。

附图说明

在从属权利要求和以下对附图的描述中公开了本发明的其它有利实施例。在附图中：

图1示出了配置为乘用车的左侧驾驶车辆的内部隔室的驾驶员侧的示意性平面图，

图2示出了根据本发明的并且安装在如图1所示的车辆中的脚部支撑安全装置的一个可能的实施例，

图3示出了根据本发明的如图2所示的脚部支撑安全装置的实施例的示意性平面图和剖视图，以及

图4示出了根据本发明的脚部支撑安全装置的替代实施例的示意性平面图。

具体实施方式

不同附图中相同的部件总是具有相同的附图标记，并且因此所述部件通常仅被描述一次。

图1示出了配置为乘用车的左侧驾驶车辆的内部隔室的驾驶员侧的平面图。图1示出了朝向页面的上边缘的车辆的正常行驶方向54。车辆的内部隔室由底板42沿朝向被行驶的表面的方向限定。车辆座椅的座椅底部44以本身已知的方式安装在底板42上以便可在沿行驶方向54定向的两个导轨46上移位。当向座椅底部44前方的行驶方向54观察时，底板42形成脚部空间底板38，并且所述脚部空间底板的前部与防火墙40邻接。车辆的左侧前轮56部分示出以利于说明。踏板通常设置在脚部空间底板38和防火墙40之间的过渡区域中，但是为清楚起见所述踏板未在图1中示出。

底板42设置在包括防火墙40的内表面的脚部空间底板38的区域中，该防火墙40的内表面具有固定到底板42的轻质织物覆盖层(未示出)。

图2示出了根据本发明的处于安装在如图1所示的车辆中的状态的脚部支撑安全装置10的一种可能实施例。

脚部支撑安全装置10包括脚垫12，该脚垫12被设置为布置在车辆的脚部空间底板38上。脚垫12包括基本上对应于具有倒角的左前角的矩形形状的基部区域，其中基部区域相对于行驶方向54横向的宽度对应于脚部空间底板38的倒角形状的形状。以这种方式，脚垫12被设置为形成与车辆的脚部空间底板38的前部沿行驶方向54和相对于行驶方向54的横向方向的有效的强制联锁连接，以便防止脚垫12相对于脚部空间底板38被移位的位置超出脚垫12的基部区域的预定公差。

此外，脚垫12包括用于牢固地支撑车辆乘员的脚部的支撑表面14。

为了将脚部支撑安全装置10附加地固定到脚部空间底板38上，脚垫12在面向驾驶员座椅的端部上被设置有被配置为强制联锁元件的两个紧固装置22，所述紧固装置分别配置为脚垫12中的圆孔，所述圆孔借助于合成材料环加强并且布置在支撑表面14的外部。对应于合成材料环的强制联锁元件以圆形合成材料栓48的形式固定地附接在脚部空间底板38的织物覆盖层上。可以借助于附接到合成材料环和圆形栓48的相互对应的闩锁突起(未示出)来使强制联锁连接附加地锁定，以便防止脚垫12相对于脚部空间底板38被移位的位置超出预定的公差。

此外，钩环紧固件24在远离驾驶员座椅的端部处被附接到脚垫12的下表面，并且所述钩环紧固件对应于固定地附接到脚部空间底板38的织物覆盖层的另一钩环紧固件50。

如图3所示，脚垫12被配置有多个层。脚垫12的面向车辆乘员的一个表面被配置为地毯26，该地毯26对应于铺设在织物覆盖层上的脚部空间底板38的剩余表面上的地毯，结果是可以将脚部支撑安全装置10容易地集成到车辆的内部隔室中。远离脚部空间底板38的柔性上部密封层28和面向脚部空间底板38的柔性下部密封层30被布置在配置为地毯26的表面下方。脚垫12包括在上部密封层28和下部密封层30之间的中空空间16，以便永久地接收流体18。

被配置为强制联锁元件的两个紧固装置22沿垂直于脚部空间底板38的方向52布置在支撑表面14外部。中空空间16被布置在垂直于支撑表面14的方向52上并且具有在支撑表面14下方的主要部分。相反地表示的是，中空空间16沿垂直于支撑表面14的方向52完全覆盖支撑表面14。在该布置中，车辆乘员借助于操作踏板并随着时间改变他的脚的支持行为而将随时间变化的力施加在中空空间16上。

脚垫12的中空空间16被永久地填充有优选形成为凝胶的预定量的流体18。被动过压阀20被布置在脚垫12的中空空间16的边缘处。被动过压阀20被设置为在经由支撑表面14施加在流体18上的力达到或超过预定阈值的情况下在中空空间16和中空空间16外部的环境之间产生流体流动连接。

经由支撑表面14施加在流体18上的力的预定阈值位于在对应于可由男性车辆驾驶员施加的经验确定的最大脚踏板力的95％百分位数的下限的力值和处在对应于从事故数据估计的并且导致女性驾驶员的脚骨骨折的力值的5％的百分位数的力水平以下预定间隔处的上限力值之间的范围中。

预定阈值位于当车辆乘员操作踏板时通常由车辆乘员施加在脚垫上的力之上，并且还在当车辆乘员进入或离开车辆和/或车辆乘员将自身压抵脚垫以便从裤袋中取出物体时由车辆乘员施加在脚垫上的力之上。

另一方面，预定阈值明显低于导致脚部或小腿骨折所需的力。然而，也可以有目的选择所述阈值甚至更低以便达到与已经提到的“小腿”和“脚部”值的公共领域测试报告中的评估或得分相对应的刚性值，并且所述阈值因此可以被调节为适应不同要求的个体需要。

一旦已经在中空空间16和中空空间16外部的环境之间产生了流体流动连接，存储流体的中空空间16就部分地被清空，并且车辆乘员的脚部被推动对抗被动过压阀20的流动阻力进入脚垫12更深处。这样，流动阻力以阻尼方式作用在车辆乘员的脚部的运动上，结果是脚部支撑安全装置10的脚垫12被用作对车辆乘员的脚部的运动具有阻尼作用的被动反作用力。

在该特定实施例中，中空空间16被填充有优选形成为凝胶的预定量的流体18。在替代实施例中，中空空间可以被填充有预定量的不同流体(例如液体和气体)，由此可以相对于车辆乘员的脚部沿朝向脚垫的方向的运动时间改变进程。

在该示例性实施例中描述的被动过压阀20可以在脚部支撑安全装置10'的替代实施例中借助于可控阀32替换，该可控阀32被设置为在至少一个中空空间16和至少一个中空空间16外部的环境之间产生流体流动连接。在图4中示出了此类布置。

可以是用于提供稳定性控制(电子稳定性控制，esc)的电子控制的驾驶员辅助系统的部件的车辆控制装置34或中央控制单元尤其被设置为当借助于加速度传感器36检测碰撞时控制可控阀32以便调节阀32的预定流动阻力。以这种方式，用作反作用承部的脚垫12的阻尼特性可以以特别灵活的方式实现并且特别取决于由esc系统检测到的参数。

自然地，本发明不限于所描述的左侧驾驶车辆，而是其也可以被调节以适合右侧驾驶车辆。根据本发明可以为车辆的每个脚部空间提供脚垫。

附图标记列表

10脚部支撑安全装置

12脚垫

14支撑表面

16中空空间

18流体

20被动过压阀

22紧固装置

24钩环紧固件

26地毯

28上部密封层

30下部密封层

32可控阀

34车辆控制装置

36加速度传感器

38脚部空间底板

40防火墙

42底板

44座椅底部

46导轨

48栓

50钩环紧固件

52垂直方向

54行驶方向

56前部车轮