专利名称：保护机动车辆乘客膝盖的装置及相关仪表板的制作方法
技术领域：
本发明涉及保护机动车前排乘员膝盖的装置。
本发明更特别地涉及保护车辆的驾驶员或前排乘客的装置，其中车辆的乘客舱室装备有仪表板。
背景技术：
仪表板是一个结构单元，该结构单元由设备和附件构成并相对于驾驶员和前排乘客纵向向前限定了乘员舱室。
在驾驶员侧上，仪表板特别地在操纵组件上面横向延伸，操纵组件包括方向盘和转向管柱。
现代车辆必须在被动安全性和保护乘员特别是驾驶员和一个或多个前排乘客方面满足日益严格的标准限制要求。
关于车辆驾驶员的保护，人们已经了解被动安全性装置和设备，它们能使方向盘缩回和/或气囊充气，气囊有效地吸收驾驶员在车辆前部特别是布置在仪表板的上部控制板上的冲击，以及在方向盘和/或防风罩上的冲击。
为了保护前排乘员的下肢，特别是膝盖和在膝盖下面延伸的下肢的下部，已经提出了各种类型的特别是被动的装置和设备，以便在膝盖和胫骨碰撞或冲击乘客舱室的设备以及特别是与仪表板的下部发生碰撞或冲击时，通过吸收能量来保护膝盖。
第一种解决方案在文件FR-A-115317中已有描述和图示，它包括减震保护带，该保护带例如由泡沫橡胶制造，基本上相对膝盖在仪表板边缘的整个长度上横向延伸。
这样的一种装置不能满足目前标准要求，特别是不满足标准ECE94中所限定的那些要求。
为了“处理”膝盖与仪表板的相对部分碰撞的后果，而不使用昂贵的装置、设备或系统，例如气囊或坐椅带拉伸器，已经证明必需改进适当的仪表板的下部或底部的设计，通过在其设计和结构上在其中加入一种吸收能量的元件。当乘员在仪表板底部方向上纵向向前整个运动时，特别是当车辆遭到冲击时，在乘员的膝盖冲击下，该元件通过塑性变形来吸收能量。
相对位移的构思包括乘员相对于他/她的坐椅的相对位移和/或乘客舱室的前部的相对位移的固有后果，特别是仪表板在所讨论的乘员坐椅方向上向后的相对位移的固有后果。
包括乘员的两个膝盖在内的要保护区域在侧向上即在车辆的整个横向方向上是很宽阔的，为此，装置优选地在竖直方向上必须具有不同的刚度，特别地随包括膝盖在内从膝盖向下延伸的腿的下部的各个部分而变化。
车辆的乘客舱室的前部特别是仪表板的刚性结构元件，基本上包括布置在上部位置的横向梁或横档，横档特别地用于仪表板和操作组件特别是转向管柱的固定。
这个横档位置太高，使得将用于膝盖和腿的胫骨的保护装置连接和固定就位变得复杂和困难。
转向管柱本身在一个竖直平面内向前和向下纵向延伸，并且是很刚性的，实际上是固定的元件。就驾驶员而言，该固定元件必须是驾驶员的膝盖要“避开的”。
在转向管柱上布置使膝盖和腿下部被有效保护的保护元件实际上是不可能的。
在这方面，文件FR-A-2726520描述和图示了一种保护驾驶员的下肢的装置，它包括一个固定到车辆结构上的支承横档来支承操纵组件并且是V形的带有曲线的分支，以便在车辆与障碍物碰撞或冲击时使驾驶员下肢的移动路线侧向地偏离。
然而，这样一种装置不能使足够的能量被吸收，又不能在横向方向引导膝盖和胫骨，即引导腿的每个下部，以使它整体保留在一个且是同一个竖直平面内。
文件FR-A-2194593描述和图示一个保护装置，它包括适当的仪表板的下部，该下部构成一个保护膝盖和胫骨的装置。
保护元件在车辆的乘客舱室中，相对乘员此处为驾驶员的膝盖和胫骨的上部，横向地延伸。
这种保护元件包括一个中心部件，该中心部件被由转向管柱构成的车辆的一个元件刚性地支承，以便防止中心部件变形。
保护装置由通过塑性变形吸收能量的元件构成，最终包括在左侧和右侧的两个相对的侧向件，它们通过中心部件连接在一起。
每个侧向件相对驾驶员的左腿或右腿的膝盖和胫骨上部延伸。
每个侧向件由车辆的结构元件刚性地支承，以便构成一个可变形的能量吸收件。
然而，在这个文件中提出的解决方案是不令人满意的，其中每个侧向件(见该文件的图6和7)由基本上水平的横向定位的上下纵向边缘刚性地支承。
这样的一种设计具有这样的缺点，位于与膝盖和相应胫骨对齐的竖直平面内的侧向件的部分或区域刚性太大，因此不允许足够的能量被吸收，同时存在着易于引起伤害的特别刚性的零件可能受到冲击或撞击的风险。
发明内容
为了克服这些缺点，本发明提出一种上述类型的膝盖保护装置，其特征在于，吸收元件大致呈下板的形式，吸收板的中心部分由一个中心支承元件刚性地支承，中心支承元件在一个竖直的和纵向的中心平面内整体延伸，吸收板的各个左侧部分或右侧部分在其远离中心部分的侧向端附近由一个相关的侧向支承元件来刚性支承，侧向支承元件在一个竖直的和纵向的侧向平面内延伸，以致吸收板的每个左侧部分或右侧部分能够基本上在其整个高度上自由地变形，以便通过一个基本上水平的、呈半圆形或U形形式的平面，在没有相应的刚性障碍的情况下，特别是在膝盖和有关的胫骨的相关区域中的下部和/或上部位置，逐步形成一个部分的吸收和变形袋囊。
根据本发明的其他特征-中心支承元件是转向管柱的一部分，通过该转向管柱，安装车辆的驾驶员工作台；-仪表板包括水平的上横档，吸收板的支承元件固定到该横档；-仪表板包括外皮，外皮的至少一部分相对要保护的肢体的下部延伸，吸收板构成仪表板外皮的所述部分的衬里；-构成衬里的吸收板与仪表板的外皮的所述部分连接在一起；-吸收板具有一圆形轮廓，该圆形轮廓有一基本上水平的横向轴线和其面向乘员膝盖的凸状部；-吸收板是由塑料材料模制的；-每个侧向支承元件是一个金属翼边，该金属翼边基本上在一个纵向的和竖直的平面中延伸。
本发明还提出一种根据本发明的保护装置的机动车仪表板，其特征在于，它包括一外皮，吸收板构成仪表板的外皮的至少一部分的衬里。
本发明的其他特征和优点通过详细阅读下文之后可清楚看出，参照附图将有助于对本发明的理解。
图1是一个示意性的透视图，示出了在驾驶员侧的仪表板部分及其构成衬里的保护板以及驾驶员身体的下部；图2是一个示意性透视图，示出具有根据本发明的保护板的仪表板；图3是一个示意性透视图，示出驾驶员侧的带有其构成衬里的保护板的仪表板外皮部分；图4是一个透视图，示出驾驶员侧的仪表板刚性结构部分；图5是一个透视图，示出驾驶员侧的仪表板刚性结构部分和相关的根据本发明教给的保护板；图6是根据本发明的保护板的一个透视图；图7是从另一个观察角度的根据本发明的保护板的一个透视图；
图8是一个透视图，按放大比例示出衬里板相对于左侧支承翼边的布置详图；图9是一个过程图，示出在碰撞或冲击事件中，特别是在事故情况中，驾驶员身体下部相对于仪表板的相对纵向位移；图10是通过一个邻近右侧支承翼边的竖直纵向平面的仪表板的示意断面图；图11是通过对应于转向管柱的中央平面的一个竖直纵向平面的仪表板的示意断面图。
具体实施例方式
在下部的描述中，相同的、几乎相同或相似的元件将用同一附图标记来表示。
为了帮助理解说明书和权利要求，所用术语水平的、竖直的、纵向的、横向的、左的、右的、上部的、顶部的、下部的、底部的等等将参照车辆和图中的各种习惯方位以及参照图中指示的三维坐标L、V、T。轴线L朝向车辆的前部，而轴线T从车辆向前行驶方向来看定向朝向车辆的左边，在这种情况中车辆是一辆左边驾驶的车辆。
短语“乘客舱室外部”指包括沿纵向向前在仪表板背面之外的整个区域，短语“乘客舱室内部”指由同一个背面限定的整个背部区并对应于乘客舱室的内部。
图1到5特别地示出仪表板10的左边部分，它在这里布置成与车辆驾驶员一致，因此与转向管柱一致。它基本上包括刚性结构11，仪表板10的外皮12和通过吸收能量提供保护的板14，该板14是根据本发明教导生产的并构成仪表板外皮12的衬里。
板14相对仪表板外皮12的相应下部的凹入内侧面延伸。
刚性结构11基本上包括一个上部横向水平管或上部横档18，它的左边部分特别地支承一个水平支承件形式的金属支架20，车辆的转向管柱22(示于图1)固定或悬挂在该支架20上。
如从图4和5是可见的，支承用于转向管柱22的支架20的上部横档18支承位于转向管柱22两侧的左边竖直翼边24和右边竖直侧向翼边26。
左边侧向翼边24呈纵向定向的竖直板的整体形式，为了用于本发明的目的，它构成通过吸收提供保护的衬里14的侧向结构支承元件。
同样，右边竖直翼边26也在一个竖直和纵向平面内延伸，构成用于本发明目的的吸收板14的右边侧向支承元件。
为了本发明的目的，用于刚性支承保护板14的中心部分的中心支承元件包括适当的转向管柱22，它像左边侧向翼边24和右边侧向翼边26一样在一个竖直和纵向定向的平面内延伸。
左边侧向支架24和右边侧向支架26在它们各自的上端28和30固定到刚性结构11的上部横档18的相应部分上，它们各自的下端32和34固定到未示出的车体的结构元件上。
如从图2和3可以具体地看到的，仪表板10的外皮12采取以一个或多个组装零件通过模制塑性材料生产的单元或壳体的整体形式，基本上包括横向定向的主壁，该主壁竖直地从顶部到底部延伸并具有圆形轮廓，圆形轮廓呈具有水平轴线的圆柱体的弧的形式。弧的凸状部在乘客舱室内部的方向上，亦即在车辆前部的乘员的方向上向后定向。
构成控制板的仪表板的上部或顶部36可以安装一些设备物项以及特别是一些指示盘和/或通风管(未示出)，而下部或底部包括位置与驾驶员下肢一致的整体的左边部分38和位置与右边前排乘客下肢一致的整体的右边部分40，左边侧部分38和右边侧部分40由一个中间部分42分开，中间部分42用于安装其他设备，诸如例如车用无线电。
在图中示出的例子中，在位置与驾驶员一致的仪表板10的下左边部分装配有根据本发明教给的吸收装置14。
下左边部分在上述的构成竖直支架24和26的两个侧向翼边之间整体延伸。
仪表板10也在其两端处由两个竖直的左侧壁44和右侧壁46封闭，它们延伸在仪表板的整个高度上。
板14构成根据本发明教导的驾驶员膝盖102的保护元件，板14构成仪表板下部的左边侧部分38的衬里。
图5中示出了与基本上由上部横档18与左边竖直侧翼边24和右边竖直侧翼边26构成的刚性结构11结合的保护板。
保护板14一般在轮廓上是矩形的且按下述方式成圆形，即与仪表板外皮底部的左边部分38的凹入外表面39的圆形呈互补。
板14的凸起后表面15相对凹入面39延伸，板14包括凹入前表面13。
两个表面13和15用加强肋48的网络加肋支承，以便在其上形成足够刚度，特别是由此通过模制生产，并控制其能量吸收能力。
在保护板的中心部分14C以及在顶部处，保护板14包括一个定向朝向前部的凸起部49，凸起部49由水平板50、基本上竖直的前板52和两个侧壁即左侧壁54和右侧壁56限定。
凸起部49构成一个刚性底部，所述刚性底部包括在其上部后端的一个正平行六面体部分，所述正平行六面体部分竖直地向上突出并形成缓冲垫58。
凸起部49通过竖直加强刚性肋60连接到板的中心架上。
保护板14由其下部水平横向边缘62和上部水平横向边缘64以及其两个竖直定向的侧边缘即左侧边缘66和右侧边缘68限定。这四个周边也是加肋支撑的。
在保护板的右边侧边缘68之外，保护板或衬里14包括一个支承或止动突舌70。突舌70横向地突出朝向右边并通过其切口区71用于在冲击或碰撞时与构成板14的刚性支承架的右边侧向竖直翼边26的相对部分配合，以使保护板14基本上沿其右边竖直侧端边缘68被刚性地支承。
同样，在保护板的左边竖直侧向边缘66附近和在该板的上部，该板包括一个实体的支承或止动区74，该止动区相对互补形状的突舌76延伸，突舌76属于左边侧向翼边24，该翼边24构成吸收板14的左边侧向支承架。
当组件处在安装位置并且是新的时，即在任何冲击之前，在突舌70和右边侧向支架或翼边26的相对部分之间优选地存在间隙，以及在左边侧向翼边或支架24的突舌76和保护板14的相对支承或止动件74之间在整个纵向方向上有类似的间隙。
同样，由凸起部49支承的缓冲垫58相对转向管柱22的相应的相对部分23延伸，优选地也具有横向方向上的轻微间隙(见图11)。
在纵向方向上，在保护板14和相关的刚性结构元件22、24和26的相应部分之间的上述间隙的存在，能够防止在车辆正常行驶中由振动接触或冲击引起的噪声，另一方面能够确保在初始阶段中的回弹程度。在该初始阶段，在保护板14接触它的三个结构支架之前，即接触竖直定向的中心结构支架22和两个竖直定向的左边侧向结构支架24和右边侧向结构支架26之前，膝盖102接触由保护板14作衬里的仪表板的外皮12。
沿保护板的四个边缘，构成衬里的保护板14具有多个点78，在该点处板14固定到外皮12。因此，衬里板14被固定到外皮12、38，外皮将衬里板14支承在功能位置上，即在图中示出的冲击前位置。
板14因此很容易通过模制生产和很容易与仪表板连接在一起。
根据本发明的装置为仪表板的相应区域提供了受到很好控制的变形，并引导膝盖102和胫骨108进入仪表板的和构成衬里的吸收板14的区域，其中吸收板14没有任何易于引起驾驶员下肢的这些部分受伤害的刚性构件或元件。
通过吸收提供保护的根据本发明的板14设计，以及板14的支承元件22、24和26的特殊布置，在冲击时板14纵向向前靠在这些支承元件上，这样能够使相对腿的下部的仪表板区域按预定方式变形，以致一方面足够地吸收能量，另一方面阻止与刚性部件接触，以及防止与转向管柱本身22接触，以致以单件形式与板14的左侧部14L和右侧部14R模制在一起的中心部分14C，构成一个壳体和柔软的调整板(soft trim plate)，中心部分14C也能使膝盖102在能动的侧向部分14L和14R的方向偏移，侧向部分14L和14R一方面在转向管柱，和另一方面在左边翼边或竖直侧向支架24和右边翼边或竖直侧向支架26之间自由变形。
如在图9可以看到的，在初始预冲击位置P0，驾驶员104的膝盖102的前表面100以及胫骨上部108的前表面106，是相对仪表板10的左边底部38放置的，而脚110踩在地板的固定件112上或踏板上。
在事故时产生冲击的情况下，乘客104身体的下部产生直到中间位置P1的相对位移，其中前表面100和106接触由保护板14作衬里的外皮12的底部38的凸起的内侧后表面37。
然后，相对位移和冲击引起保护板14的相应侧向部分(14R或14L)逐步变形，直到“行程终点”位置P2。
因此，每个小腿的下部通过能量吸收而且没有遇到任何刚性障碍物而得到最佳保护，板的相关的侧向部分14R或14L和外皮12的相应部分就象一块可变形的“布”，它通过逐渐地与腿的相应部分的外部轮廓匹配而吸收能量。
当然，在侧向支承元件24、26和中心支承元件22之间的横向平均距离大于乘员的腿的下部的平均宽度，以便允许腿“穿进”相应区域而不碰在转向管柱上或相应侧向支架上。
板14的所有吸收和性能参数可以根据其尺寸、其加强/加固肋、其定位等的变化进行确定和修改。
本发明不局限于驾驶员腿的保护，也可以通过设置中央或中间翼边以代替转向管柱，用于对前排乘客的腿的保护。
权利要求
1.一种保护车辆前排乘员膝盖(100、102)的保护装置，该车辆的乘客舱室装配有仪表板(10)，保护装置包括一个能量吸收元件，当车辆遭受冲击时，当乘员在仪表板(10)下部的方向上整个纵向向前运动时，该能量吸收元件在乘员膝盖(100、102)的冲击下通过塑性变形吸收能量，该装置—在车辆的乘客舱室内相对乘员(104)的膝盖(100、102)和胫骨(106、108)上部横向地延伸；—纵向地布置在他/她的膝盖(102)和他/她的胫骨(108)上部的前表面(100、106)的前面一段距离处；—包括由车辆的一个元件刚性支承的中心部分(14C)，以便防止所述中心部分变形；—包括两个相对的侧向部分，即左边侧向部分(14C)或右边侧向部分(14R)，它们通过中心部分(14C)连接在一起，它们中的每一个相对乘员(104)的相关的左腿或右腿的胫骨(108)上部和膝盖(102)延伸，它们中的每个(14L、14R)由车辆的一个元件刚性地支承，以便每个都构成可变形的能量吸收件，其特征在于，吸收元件大致呈板(14)的形式；吸收板(14)的中心部分(14C)由中心支承元件(22)刚性地支承，中心支承元件(22)在一个竖直的和纵向的中心平面内延伸；吸收板(14)的每个侧向部分，即左边的侧向部分(14L)或右边的侧向部分(14R)，在其远离中心部分(14C)的侧向端附近由关联的侧向元件(24、26)刚性地支承，该侧向元件(24、26)按这样一种方式在一个竖直的和纵向的侧向平面内延伸，以致每个侧向部分，即左边的侧向部分(14L)或右边的侧向部分(14R)，能够基本在其整个高度上变形。
2.如上述权利要求所述的装置，其特征在于，中心支承元件(22)是转向管柱的一部分，通过该支柱安装车辆的驾驶员工作台。
3.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，仪表板(10)包括水平的上部横档(18)，吸收板(14)的支承元件(22、24、26)固定到该横档上。
4.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，仪表板(10)包括外皮(14)，外皮的至少一部分相对要保护的下肢的下部延伸，吸收板(14)构成仪表板(10)的外皮(12)的所述部分(38)的衬里。
5.如上述权利要求所述的装置，其特征在于，所述构成衬里的吸收板(14)与仪表板(10)外皮(12)的所述部分(38)连接在一起。
6.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，吸收板具有圆形轮廓，该圆形轮廓具有基本上水平的横向轴线和面向乘员(104)膝盖(100)的凸状部。
7.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，吸收板(14)是由塑性材料模制的。
8.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，每个侧向支承元件(14L、14R)是一个金属翼边，该金属翼边基本上在一个纵向和竖直的平面中延伸。
9.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，在侧向支承元件(24、26)和中心支承元件(22)之间的在横向方向上的平均距离大于乘员腿下部的平均宽度。
10.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，在保护板的中心部分(14C)中和顶部处，保护板(14)包括凸起部(49)，所述凸起部朝前定向并由一个水平板(50)、一个基本上竖直的前板(52)和两个侧壁即左边的侧壁(54)和右边的侧壁(56)限定，凸起部(49)构成一个刚性底部，所述刚性底部在其上后端包括竖直地向上突起并形成缓冲垫(58)的一个正平行六面体部分。
11.如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置，其特征在于，保护板(14)由两个竖直地定向的侧向边缘即左边侧向边缘(66)和右边侧向边缘(68)限定，在保护板的右边侧向边缘(68)之外，保护板(14)包括止动突舌(70)，该止动突舌横向地朝向右边突起并用于在冲击或碰撞时与关联的侧向元件(26)的相对部分配合，以使保护板基本上沿其右边的竖直的侧端边缘(68)被刚性支承。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，在保护板左边竖直侧向边缘(66)附近和在保护板(14)的上部处，保护板包括一个实体的止动区域(74)，所述止动区域相对一个关联的侧向元件延伸。
13.一种用于如上述权利要求中的任何一个权利要求所述的装置的机动车仪表板(10)，其特征在于，它包括一个外皮(12)，吸收板(14)构成仪表板(10)的外皮(12)的至少一部分(38)的衬里。
全文摘要
本发明涉及一种保护前排乘客膝盖(104)的装置，它包括一个吸收板(14)，吸收板的中心部分由中心元件(22)刚性支承，每个侧向部件即左侧部件或右侧部件在远离中心部分的吸收板的侧端附近由相关的侧向元件(24，26)刚性支承。侧向元件(24，26)延伸在一个竖直的和纵向的侧向平面内，以致每个侧向部件在垂直于漆盖或有关胫骨(106)的该侧向部件的整个高度上能够基本上受到变形。
文档编号B62D25/14GK1964872SQ200580017915
公开日2007年5月16日 申请日期2005年5月26日 优先权日2004年6月2日
发明者S·兰格劳斯, M·塔瓦尔 申请人:雷诺两合公司