一种车用膝部支撑机构及车辆的制作方法

本发明属于车辆碰撞安全技术领域，具体涉及一种用于在碰撞中为驾驶员膝部提供支撑作用以提高对驾驶员的保护效果的装置。

背景技术：

随着汽车的普及，女性驾驶员的比重也在逐渐增加，女性驾驶员与男性驾驶员在身高上总体存在差异，因此汽车被动安全性能应将不同身材不同性别的驾驶员纳入保护范围。在汽车发生正面碰撞过程中，驾乘人员在惯性力的作用下会继续向前运动，当其上肢与汽车内饰部件发生硬接触时将会造成严重伤害，特别是当驾乘人员未系安全带的情况下其上肢伤害程度更加严重，接触速度越高，则伤害越严重。

现有技术有各种为驾驶员膝部提供支撑力的装置，在汽车发生正面碰撞过程中，该装置提供的支撑力通过大腿传递至髋部，可以减少在碰撞过程中驾驶员的前移速度，以降低驾驶员上肢与汽车内饰部件的作用力，从而减小驾驶员的上肢伤害。对膝部的支撑作用力越大，越有利于降低上肢伤害，但过大的膝部支撑力也会对大腿造成伤害，且不同性别的驾驶员对大腿压缩力上限值也不相同，如根据美国联邦机动车安全标准中乘员保护要求（fmvss208），男性假人及女性假人的大腿压缩力分别不能超过10000n和6805n。

而现有技术的各种膝部支撑机构均没有考虑到膝部支撑结构对不同性别的驾驶员的适应性，不能满足对不同百分位驾驶员的膝部的支撑。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种车用膝部支撑机构及车辆，能满足对不同性别、不同百分位驾驶员的膝部的支撑，提高车辆的安全性能。

本发明通过以下技术方案实现：

对于不同百分位的驾驶员，其小腿的长度不相同，当脚部均放置在地板上时，膝部与护膝板的接触区域也不相同，5百分位女性驾驶员的小腿较短，其膝部在护膝板的接触区域偏低；而50百分位男性驾驶员的小腿较长，其膝部在护膝板的接触区域偏高，为了能满足对不同百分位驾驶员的膝部的支撑，本发明提出的车用膝部支撑机构，包括膝部支撑板和支撑件。所述支撑件均包括下部a支撑件、下部b支撑件、上部a支撑件和上部b支撑件；所述上部a支撑件的一端可转动连接于膝部支撑板后侧的上部，另一端可剪断地连接所述上部b支撑件，所述上部b支撑件连接在车身上；下部a支撑件的一端可转动连接于所述膝部支撑板后侧的下部，另一端可剪断地连接所述下部b支撑件，下部b支撑件连接在车身上。所述膝部支撑机构在护膝板后侧左右对称设置，使支撑涵盖的区域具有上下高度和左右宽度，分别为驾驶员的左、右腿提供支撑作用，即设计成长方形以涵盖各高度的接触区域。

进一步，所述可转动连接为通过旋转销、滚动轴承或滑动轴承等连接实现。所述可剪断连接为通过注塑销、剪切销钉连接实现。

进一步，所述下部a支撑件和下部b支撑件、所述上部a支撑件和上部b支撑件在连接处为内外套接，过盈配合，在支撑机构碰撞受力达到一定值后，a支撑件与b支撑件的相互连接部位受力剪断，a支撑件与b支撑件能沿长度方向相对滑动。

进一步，在未发生碰撞时，所述下部a支撑件和下部b支撑件连接的支撑长度短于所述上部a支撑件和上部b支撑件连接的支撑长度，使得膝部支撑板处于上部靠前下部靠后的倾斜状态。

进一步，所述膝部支撑板在高度方向上的长度大于150mm，覆盖不同身高驾驶员膝部与护膝板的接触区域。

进一步，由于50百分位男性驾驶员的膝部接触区域较高，且大腿压缩力阀值为10000n，而5百分位女性驾驶员的膝部接触区域较低，且大腿压缩力阀值为6805n。则本发明装置上部的接触区域的强度较大，且支撑力不能超过10000n，下部的接触区域的强度较低，且支撑力不能超过6805n。

进一步，上部b支撑件焊接在转向支撑上，下部b支撑件焊接在地板支架上。

本发明还保护一种车辆，其包括安装在驾乘人员座位前部的膝部保护装置，所述膝部保护装置包括护膝板，在护膝板后部安装有前述的车用膝部支撑机构。

采用本发明，在正面碰撞中，当驾驶员由于惯性力继续前移时，膝部将与护膝板接触，膝部支撑板通过护膝板对驾驶员膝部提供支撑作用力，该支撑力通过大腿传递至驾驶员髋部，从而降低驾驶员的前移速度。一种情况是当该支撑力达到50百分位男性驾驶员的大腿压缩力上限值时，上部a支撑件和上部b支撑件之间的注塑销将会被剪断，此时上部a支撑件与上部b支撑件产生相对滑动，则膝部支撑板将不再提供对膝部的支撑力，避免了大腿压缩力的过大。另一种情况，当该支撑力达到5百分位女性驾驶员的大腿压缩力上限值时，由于膝部支撑板下部的连接形式与上部相似，下部支撑件的作用过程与上部一样，从而防止5百分位女性驾驶员的大腿压缩力过大。

本发明的有效收益如下：当车辆发生正面碰撞时，本发明均能为5百分位女性及50百分位男性驾驶员提供膝部支撑力，以最大限度地降低驾驶员上肢的损伤，同时该发明装置又能避免不同百分位及不同性别驾驶员的大腿所承受的压缩力过大而发生损伤。

附图说明

图1膝部支撑机构装配图

图2膝部支撑下部局部视图；

图3膝部支撑上部局部视图；

图4膝部支撑板整体视图；

图5下部a支撑件整体视图；

图6下部b支撑件整体视图；

图7上部a支撑件整体视图；

图8上部b支撑件整体视图；

图9旋转销整体视图；

图10注塑销整体视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参见图1，膝部支撑机构的结构类型为左右对称，安装在驾驶员护膝板后部，主要包括膝部支撑板1、下部a支撑件2、下部b支撑件3、上部a支撑件4、上部b支撑件5、旋转销6、注塑销7。

该机构通过如下方式实现其功能：参见图3，膝部支撑板1的上部与上部a支撑件4通过旋转销6连接，上部a支撑件4通过注塑销7与上部b支撑件5相连接，上部b支撑件5则可焊接在汽车的转向支撑上。参见图2，膝部支撑板1的下部与下部a支撑件2通过旋转销6连接，下部a支撑件2通过注塑销7与下部b支撑件3相连接，下部b支撑件3则可焊接在地板支架8上，

上图中左右结构的作用相同，其结构也基本相同，故下面详细描述左侧结构，右侧结构参考左侧，具体再结合图1-图10：

膝部支撑板1的下端设置的是上下方向的条形孔101，与下部a支撑件2的圆孔200通过旋转销6连接，下部a支撑件2被套在下部b支撑件3内，为过盈配合，下部a支撑件2与下部b支撑件3可以沿长度方向相对滑动，下部a支撑件2与下部b支撑件3分别有对应的小圆孔201及300，注塑销7穿过小圆孔201及300将下部a支撑件2与下部b支撑件3连接，下部b支撑件3后端通过焊接方式与地板支架8连接。膝部支撑板1上端的圆孔100与上部a支撑件4的圆孔400通过旋转销6连接，膝部支撑部件1与上部a支撑件4可绕旋转销6相对旋转，上部a支撑件4被套装在上部b支撑件5，为过盈配合，上部a支撑件4与上部b支撑件5沿长度方向相对滑动，上部a支撑件4与上部b支撑件5分别有对应的小孔401及小孔500，注塑销7穿过小孔401及小孔500，将上部a支撑件4与上部b支撑件5连接，上部b支撑件5后部通过焊接方式与转向支撑9连接。

膝部支撑板在高度方向上的长度大于150mm，可覆盖不同身高驾驶员膝部与护膝板的接触区域。

当驾驶员为男性时，其膝部的接触区域偏高，则膝部与护膝板的主要接触力主要分布在膝部支撑件1的上部，该力依次通过旋转销6、上部a支撑件4、注塑销7最后传递至上部b支撑件5，当接触力达到一定程度时，可将上部a支撑件4与上部b支撑件5之间的注塑销7剪断，从而使上部a支撑件4和上部b支撑件5发生相对滑动，由于膝部支撑件1下部与下部a支撑件2是可转动连接，上部a支撑件4向后滑动时，膝部支撑件1下部则绕下部a支撑件2的连接点转动。这样，膝部支撑件瞬间向后运动而不再继续提供膝部一支撑力，而注塑销7的剪断力大小可通过其直径来调整，保证传递至男性驾驶员大腿上的力不会超过门限值。

同理，当驾驶员为女性时，其膝部的接触区域主要分布在膝部支撑件1的下部，则力依次通过旋转销6、下部a支撑件2、注塑销7最后传递至下部b支撑件3上，当接触力达到一定程度时，可将下部a支撑件2与下部b支撑件3之间的注塑销7剪断，从而使上部a支撑件2和上部b支撑件3发生相对滑动，保证传递至女性驾驶员大腿上的力不会超过门限值。

从以上结构可知，本发明提供的膝部支撑机构，能提高车辆的安全性能，满足如下要求：

1.膝部支撑机构的保护范围涵盖5百分位女性和50百分位男性驾驶员；

2.膝部支撑机构能最大限度的提供支撑作用力，以尽可能的降低上肢的伤害；

3.膝部支撑机构能满足不同性别、不同百分位驾驶员的大腿压缩力低于伤害标准值。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。