用于車輛的膝墊裝置的制作方法

本發明涉及一種用于車輛的膝墊裝置，更具體涉及一種意圖通過在發生碰撞時使乘客的損傷最小來增強乘客安全性能的膝墊裝置。

背景技術：

一般來說，車輛發生碰撞時，車輛中的乘客因為慣性而被推向前方防震墊。

因此，車輛通常配備有氣囊、安全帶等等，作為乘客安全性裝置，用以保護乘客免遭意外。

然而，盡管乘客身體腹部的上部可以由安全帶或氣囊保護，但乘客的膝部很可能會被位于防震墊下方和內側的車頸橫梁及構成防震墊下部的下部防震墊板撞擊。

為了應對這種情況，防震墊的下部內側通常設有膝墊，該膝墊是用于保護膝部以便減小乘客膝部損傷值的裝置。

作為膝墊的相關現有技術，韓國第10-2005-0027544號(2005年3月21日)早期公開專利公開一種用于保護膝部的裝置，其包括：將由塑料材料制成的外板形成u形形狀；將由鋼材制成的內板形成u形形狀；安裝板件，以在外板內部形成空間部；以及安裝能夠吸收空間部中的震動的減震部件。

然而，由于與在碰撞時產生的負載和膝部侵透量相比，由塑料材料制成的外板的脆度較高，因此在外板破裂時，可能會出現容易對膝部造成損傷的鋒利邊緣。此外，由鋼材制成的內板會妨礙引導減震部件充分變形。

在背景技術部分中公開的上述信息僅僅用于增強對本發明背景的理解，因此可能包含不構成在本國中本領域普通技術人員公知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明的一個目的在于提供一種用于車輛的膝墊裝置，該裝置能夠通過在發生碰撞時使乘客的損傷最小來增強乘客安全性能。

在一個方面，本發明提供一種用于車輛的膝墊裝置，包括：左支架，其安裝在位于下部防震墊板后方的車身結構的左、右側端中的一個側端上，下部防震墊板被配置成在發生碰撞時受到乘客膝部撞擊；以及減震泡沫，其被安裝成由安裝于車身結構的右支架支撐，右支架位于左支架的右側，其中下部防震墊板的下部設有與下部防震墊板一體形成的復合材料以增大強度，復合材料被布置在左支架與減震泡沫之間的區域中。

在一個優選實施方式中，右支架是彎曲的，使得右支架的上側是開放的，并且右支架布置在車身結構的下部；右支架的一端的前部接合于車身結構，另一端的后部以未接合的形態安裝到車身結構；后部被緊固到后部支架，后部支架結合到車身結構，使得右支架的后部被支撐。

在另一個優選實施方式中，右支架的前部設有泡沫引導件，該泡沫引導件被形成為朝向下部防震墊板突出以引導減震泡沫的裝配位置，同時防止在車輛發生碰撞時減震泡沫的異常變形。

在又一個優選實施方式中，左支架是彎曲的，使得左支架的上側開放，左支架的一端的前部被緊固到主防震墊板，該主防震墊板被布置成固定到下部防震墊板的上側，左支架的另一端的后部接合到車身結構。

在又一個優選實施方式中，左支架的后部設有一個或多個彎曲部，該彎曲部被形成為彎曲的凸狀，用以在左支架被撞擊時引導變形。

為了增大強度，左支架的兩側邊緣部設有臺階部，該臺階部以基于左支架的寬度方向與中央部相比具有高度差的方式彎曲而形成。

在又一個優選實施方式中，在對下部防震墊板進行注塑成型時，將注塑基材一直涂覆到復合材料的邊緣彎曲的凸緣的頂端，使得凸緣的頂端涂覆有注塑基材。

在下文中描述本發明的其它方面和優選實施例。

附圖說明

現在參考在附圖中示出的某些示例性的實施方式來詳細描述本發明的上述和其它特征，僅僅以示例性的方式給出下文中的附圖，因此其不構成對本發明的限制，其中：

圖1是示出根據本發明一個實施例，安裝在車輛內部空間中的具有用于車輛的膝墊裝置的防震墊的下部的視圖，如在防震墊的下部的前方可見；

圖2是示出根據本發明一個實施例的用于車輛的膝墊裝置的某些組件的立體圖；

圖3是沿著圖1的a-a線截取的橫截面圖；

圖4的(a)和(b)是示出根據本發明一個實施例的用于車輛的膝墊裝置的一些組件的放大圖；

圖5是沿著圖1的b-b線截取的橫截面圖；

圖6的(a)，(b)和(c)是示出用于說明根據本發明一個實施例的左支架的結構的局部視圖；

圖7是示出根據本發明一個實施例的與復合材料一體成型的下部防震墊板的內側的視圖；

圖8是沿著圖1的c-c線截取的橫截面圖，其示出與復合材料一體成型的下部防震墊板的截面結構；以及

圖9是示出根據本發明一個實施例的下部防震墊板的注塑基材一直涂覆到復合材料的凸緣的頂端的狀態的視圖。

應當理解的是，附圖不必按比例繪制，而是呈現出說明本發明基本原理的各種優選特征的簡化表示。本文中所公開的本發明的特定設計特征，包括例如特定尺寸、方向、位置和形狀，這些特征將部分地由預期的特定應用和使用環境來確定。

在附圖中，在全部的幾張圖中，附圖標記始終指代本發明的相同或等同部件。

具體實施方式

可以理解的是，本文中所使用的術語“車輛”或“車輛的”或其它類似的術語包括一般而言的機動車輛，比如包含運動型多用途車輛(suv)、公共汽車、貨車，各種商用車輛的客車、包含各種輪船和艦船的船只、飛行器等等，并且包括混合動力車輛、電動汽車、混合動力電動汽車、氫動力汽車和其它替代燃料汽車(例如，從除了石油以外的資源中取得的燃料)。如在本文中所引用的，混合動力車輛是具有兩種或多種動力來源的車輛，例如汽油動力車輛和電動動力車輛二者。

本文中使用的術語是僅出于描述特定實施例的目的，且并不意圖限制本發明。如本文中所使用，除非上下文另外清楚地指示，否則單數形式“一(a)”、“一(an)”以及“所述”意圖也包含復數形式。應進一步理解，當用于此說明書中時，術語“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定所陳述的特征、整數、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但不排除一個或多個其它特征、整數、步驟、操作、元件、組件和/或其組合的存在或添加。如本文中所使用，術語“和/或”包含相關聯的所列項中的一個或多個的任何或所有組合。貫穿本說明書，除非明確相反描述，否則單詞“包括(comprise)”以及“包括(comprises)”或“包括(comprising)”等變化形式應被理解為意指包含所陳述的元件但不排除任何其它元件。另外，本說明書中描述的術語“單元”、“-器(-er)”、“-器(-or)”以及“模塊”意指用于處理至少一個功能和操作的單元，且可以通過硬件組件或軟件組件及其組合來實施。

另外，本發明的控制邏輯可以實施為計算機可讀媒體上的非暫時性計算機可讀媒體，其包含通過處理器、控制器或類似者執行的可執行程序指令。計算機可讀媒體的實例包含但不限于rom、ram、光盤(cd)-rom、磁帶、軟盤、閃存驅動、智能卡以及光數據存儲裝置。計算機可讀媒體還可以分布在網絡耦合的計算機系統上，使得例如通過遠程信息處理服務器或控制器局域網絡(can)以分布式方式來存儲并執行計算機可讀媒體。

在下文中，現將詳細參考本發明的各種實施例，實施方式的實例在附圖中說明且在下文描述。盡管將結合示例性實施例來描述本發明，但應理解，當前描述并不意圖將本發明限于那些示例性實施例。相反，本發明意圖不僅覆蓋示例性實施例，而且還覆蓋各種替代實施例、修改、等效實施例以及其它實施例，所述實施例被包含在由所附權利要求書界定的本發明的精神和范圍內。

圖1是根據本發明一個實施例，示出其內部空間中具有用于車輛的膝墊裝置的防震墊的下部的視圖，如在防震墊的下部的前方所見。參考圖1，一種用于在發生碰撞時使撞擊下部防震墊板100的乘客的損傷最小從而確保乘客安全性能的優化結構，以a、b和c區域分別進行描述。

圖2示出根據本發明一個實施例的膝墊裝置的組件，這些組件附接到車身結構(例如，車頸橫梁)，省略下部防震墊板；圖3示出沿著圖1的a-a線截取的a區域的截面結構；圖4示出在后方且從側面觀察的用于安裝右支架的結構，該右支架附接到車身結構。

車身結構優選地為車頸橫梁110，車頸橫梁在車輛的駕駛員座椅的前方，沿車身的左右方向伸長。車頸橫梁110基于在發生碰撞時撞擊下部防震墊板100的乘客的移動方向，而布置在下部防震墊板100后方。

圖1中的a區域是一般來說在發生碰撞時被乘客右膝撞擊的區域。a區域在其內部空間設有：右支架120，其被安裝成接合車頸橫梁10；以及減震泡沫122，其被安裝成由右支架120支撐，參見圖2和3。

參考圖2和圖4，右支架120通過壓制步驟將其上側彎曲以開放而形成為具有u形或形的截面，并且在附接到車頸橫梁110左端的左支架130的右側，布置在車頸橫梁110的下部，其中右支架的兩端中的一端的前部件120a被安裝成通過焊接以接合到車頸橫梁110。

具體地，右支架120的相反兩端中的一端的前部120a接合并聯結到車頸橫梁110的下部前表面(即，車頸橫梁的圓形橫截面的下部的前表面)，而另一端的后部120b以特定間隔與車頸橫梁110的下部后表面(即，圓形橫截面的下部的后表面)分開。

另外，后部120b被緊固到后支架124，該后支架接合并聯結到右支架120旁邊的車頸橫梁110，以使后部120b得到支撐。

在右支架120中，僅前部120a接合到車頸橫梁110，而后部120b未接合到車頸橫梁110，而是以抑制其向后推動的方式由后支架124支撐，以便在下部防震墊板100受乘客的膝部撞擊時，引導右支架120的變形，同時右支架120在前部120a附接到車頸橫梁110的狀態下被向后推。

因此，由于在右支架120附接到車頸橫梁110的狀態下沖擊能量能夠被吸收，因此可利用減震泡沫122來增加吸收沖擊能量(即，在發生碰撞時施加到乘客的沖擊能量)的吸收效率。

換句話說，利用通過使用右支架120安裝減震泡沫122的結構，當乘客的右膝撞擊下部防震墊板100并侵透(penetrate)到其中時，由于侵透量造成的變形模式、負載等等得到優化，因此吸收沖擊能量的吸收效率得以增加。此外，由于乘客的膝部的侵透量受右支架120控制，因此在減震泡沫122吸收由碰撞造成的沖擊能量時，可以適當地減少減震泡沫122的向后推動并防止減震泡沫被向后推動。

減震泡沫122由具有預定結構和大小的塊狀的發泡聚丙烯(epp)的泡沫液，通過泡沫成型步驟制成。在發生碰撞時，減震泡沫在吸收施加到撞擊下部防震墊板100的乘客的沖擊能量的同時，在朝向下部防震墊板100的后側侵透的乘客的膝部的沖擊負載作用下發生變形。

另外，右支架120的前部120a設有板狀泡沫引導件120c，其在右支架120的前部120a的左端和右端處，朝向下部防震墊板100突出。

泡沫引導件120c引導接合并聯結到右支架120的前部120a的減震泡沫122的裝配位置，同時，用以防止意圖在發生碰撞時吸收沖擊能量的減震泡沫122的異常變形。

在泡沫引導件120c未布置到右支架120的前部120a的情況下，當發生碰撞時，減震泡沫122會發生橫向扭轉，因此減震泡沫122與右支架120分開，或發生異常變形。

接著，將描述用于吸收沖擊能量的結構，該結構安裝在圖1中的b區域的內部空間(即，在下部防震墊板100的后面的空間)中。

圖5示出從圖1中的b-b線觀察到的b區域的截面結構，圖6部分地示出安裝到圖2中的車頸橫梁的左端的左支架的詳細結構。

圖1中的b區域是在發生碰撞時通常由乘客的左膝撞擊并侵透的區域。b區域在其內部空間中設有左支架130，該左支架相對于車頸橫梁的縱向方向接合并聯結到車頸橫梁110的左側端，參見圖2和5。

左支架130意圖在發生碰撞時調節撞擊下部防震墊板100的乘客的左、右膝的侵透量和負載平衡，其中左支架130通過co2焊接等焊接到車頸橫梁110的上部前表面(例如，車頸橫梁的圓形截面的上部的前表面)上。

在乘客的左膝發生碰撞之后，如果左支架130過度變形，則左膝到下部防震墊板100中的侵透量大于右膝的侵透量，則很可能造成乘客的旋轉行為，從而增加胸部和腿部的損傷。

因此，為了控制乘客左、右膝的侵透量和負載平衡，需防止左支架130的過度變形，并在發生碰撞時借助左支架的適當變形來吸收沖擊能量。

基于此目的，如圖5和6所示，左支架130彎曲，使得左支架130的上側開放，以通過加壓步驟而具有v形截面結構，其中左支架130的一端的前部130a被緊固到主防震墊板102上，該主防震墊板通過組件132的硬件(例如螺母等)定位并固定在下部防震墊板100的上側，而另一端的后部130b接合并聯結到車頸橫梁110的上部前表面。

具體地，組件132的硬件被接合并安裝到前部130a的內表面，同時主防震墊板102布置在構成車身的防震墊下部的下部防震墊板100的上側，并構成防震墊的上部。

另外，后部130b設有一個或多個彎曲部134，用于在受到乘客膝部撞擊時引導變形。

在壓制左支架130時，彎曲部134被加工形成為彎曲的凸狀，多個彎曲部134被布置成沿著后部130b的長度方向(或沿著乘客膝部的侵透方向)以特定間隔分隔開。

彎曲部134具有相對于乘客膝部的侵透方向并排彎曲的結構，因此彎曲部能夠被引導，以便在被折疊、扭彎的同時，沿著在乘客膝部侵透時被撞擊的方向變形。

此時，前部130a布置在大致垂直于膝部的侵透方向的方向上，且后部130b布置在相對于膝部的侵透方向的大致向上傾斜的方向上，使得彎曲部134在受到乘客膝部撞擊時產生適當的變形。

另外，左支架130設有臺階部136，用于增強兩側邊緣的強度，以確保足夠的剛度。

每個臺階部136被設置成，其兩側邊緣以基于左支架130的寬度方向與中央部相比具有高度差的方式而形成。參考圖6(c)，如從左支架130的底面可見，以兩側邊緣以大致形彎曲和凸狀的形式形成臺階部。

左支架130用于控制乘客左膝的侵透量，并防止乘客的異常移動行為，從而防止乘客的胸部和腿部的損傷。

接著，將描述下部防震墊板吸收圖1中的c區域的沖擊能量的結構。

圖7示出圖2中未示出的下部防震墊板100的內側面(后側)。參考圖7，當圖中示出的下部防震墊板的前部空間是乘客(駕駛員)所就座的空間時，乘客的膝部位于下部防震墊板100的前方。下部防震墊板100的后部空間設有減震結構，例如安裝在車頸橫梁110上的右支架120、減震泡沫122、左支架130等等，如上所述。

圖8示出從圖1的c-c線觀察到的c區域的截面結構，圖9示出在將復合材料用作嵌入材料來將下部防震墊板注塑成型時，將注塑基材涂覆到復合材料的凸緣的頂端的結構。

圖1中的c區域是在將侵透到下部防震墊板100的內部空間(即，后部空間)中的乘客的左、右膝之間的區域，且對應于下部防震墊板100的下部中央部以及左支架130與減震泡沫122之間的中間部分。

下部防震墊板100的中央部，與c區域對應，設有一體形成以增大強度的復合材料140，如圖7和8中可見。

換句話說，下部防震墊板100的下部設有與下部防震墊板100一體形成以增大強度的復合材料140，復合材料140位于左支架130與減震泡沫122之間的中間區域。

作為復合材料140，可以使用連續纖維增強熱塑料(cft)復合材料，其可增加下部防震墊板100的剛度。

cft是由連續纖維和熱塑料構成的復合材料，通過將熱塑料材料中的連續纖維(單纖維)層壓制成多層結構來制造。

換句話說，cft是通過以下步驟制造的復合材料：以網格形式將連續纖維(單纖維)和熱塑料編成辮狀并以織物的形式編織，隨后將編織物層壓成多層結構，該多層結構能夠通過嵌入到下部防震墊板中來增加下部防震墊板100的剛度。

作為一個實施例，玻璃纖維(gf)、碳纖維(cf)等等可被用作連續纖維，而聚丙烯(pp)、聚酰胺(pa)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate)(pet)等等可以用作熱塑料材料。

下部防震墊板100可以利用諸如礦物填充聚丙烯(ppf)等聚合物材料通過注塑成型方法制造，其中將連續纖維層壓成多層結構的復合材料140被用作嵌入材料，且復合材料140和下部防震墊板100一體成型。

如圖7和8中所示，復合材料140一體形成在下部防震墊板100的下部內側面上。

由于下部防震墊板100將此類復合材料140用作嵌入材料而注塑成型，因此在乘客的左右腿上產生的負載均勻地分布，且在由于發生碰撞而使得乘客的膝部撞擊下部防震墊板100時，將對沖擊的分散傳輸到乘客的膝部，并且還防止乘客的膝部到下部防震墊板100的后側(即，內側)中的侵透。

另外，由于復合材料140增強，從而增加下部防震墊板100的剛度，并且還可實現由鋼材制成的現有膝墊板的功能，即，防止乘客膝部侵透的功能，因此可以去除現有的膝墊板，因此獲得減少重量的效果。

另外，人體可能會由于超細纖維的暴露而受到損傷或傷害，該超細纖維充滿在外周部分，即由于cft的性質，通過切割復合材料而形成的復合材料140的邊緣部分中。因此，為了避免該情況，進行如下設計：當對下部防震墊板100進行注塑成型時，將注塑基材(即，注塑溶液)涂覆到彎曲的且形成于復合材料140的邊緣部的凸緣142的頂端上，因此凸緣142的頂端涂覆有注塑基材。

凸緣142是彎曲的，并且在被處理成板狀的復合材料140的邊緣被加工成大致直角，作為嵌入材料與下部防震墊板100一體成型，并在下部防震墊板100的內側面上形成向后突出的結構。

在復合材料140具有凸緣142的情況下，為了避免在凸緣142的上端暴露于外側的超細纖維有可能傷害人體的情況，在對下部防震墊板100進行注塑成型時，在嵌入復合材料140的金屬模具上，在復合材料140上布置凸緣142的部位施加注塑基材的泄漏間隙。因此，當被嵌入到金屬模具中時，注塑基材流出凸緣142，且被一直涂覆到露出超細纖維的凸緣142的頂端，從而圍封露出的纖維，并防止超細纖維暴露于外側。

根據本發明的用于車輛的膝墊裝置能夠增強乘客的安全性在于，借助于由復合材料和安裝在下部防震墊板內部空間中的沖擊能量吸收結構增強的下部防震墊板，使在發生碰撞時乘客撞擊下部防震墊板并侵透到下部防震墊板的內部空間中的損傷最小。

上面已經參考本發明的優選實施例對本發明進行詳細描述。然而，本領域技術人員應該清楚，在不脫離本發明的原理和精神的情況下，還可以對這些實施例做出許多改變，本發明的范圍由所附權利要求及其等效物界定。