一种腿部托板总成、车辆座椅总成、车辆及设计方法与流程

1.本发明公开了一种腿部托板总成、车辆座椅总成、车辆及设计方法，属于车辆制造技术领域。


背景技术：

2.随着时代发展，人们对于车辆的舒适性能提出了更高的要求，所以多数mpv车辆都配置了具有腿部托板的二排座椅，当人体腿部被托起时，由于姿态发生变化，发生碰撞时，更容易出现下潜现象。并且，由于此时的脚部不与地面发生接触，无法提供足够的约束，所以当车辆的加速度过大，超出阈值时，会导致人体运动在车辆碰撞过程中出现下潜现象，此时人体姿态发生变化，臀部前移，使得脊椎部位缺乏支撑，增加受伤风险，同时，上半身整体下移，可能会导致安全带缠绕脖颈。
3.目前解决人体下潜导致二次伤害一种是直接对人体臀部施加约束禁止其向前滑移，，另一种是气囊固定与前排座椅底部，这就要求前后排座椅距离不能过大，否则前排座椅底部的气囊对于后排人体的腿部几乎没有约束效果，而且气囊只能在正面前进方向上对人体腿部进行约束，以上两种保护方式均为保护范围以及应用事故工况场景较少的问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于解决现有的发生碰撞人体下潜导致二次伤害保护方式保护范围以及应用事故工况场景较少的问题，提出一种腿部托板总成、车辆座椅总成、车辆及设计方法。
5.本发明所要解决的问题是由以下技术方案实现的：
6.根据本发明实施例的第一方面，提供一种腿部托板总成，包括两个结构相同且凸面分别与汽车托板骨架的弧形托板，两个所述弧形托板相邻端通过阻尼定位铰链铰接在一起，所述弧形托板通过远离铰接处的一端设有托板弧形槽抽插连接有伸缩气囊总成，所述伸缩气囊总成通过设置在弧形托板内侧的驱动机构伸出或缩回。
7.优选的是，所述伸缩气囊总成包括能沿着托板弧形槽内移动的弧形伸缩板，所述弧形伸缩板内设有气泵放置槽和气囊放置槽，所述气泵放置槽和气囊放置槽分别设置有通过充气管道连接的充气泵和气囊，所述弧形伸缩板凹面与气囊放置槽相对应处设有薄壁结构。
8.优选的是，所述弧形托板内还设有与托板弧形槽相连通的电机槽，所述驱动机构包括设置在电机槽内的电机，所述电机的主轴上设置有驱动齿轮，所述弧形伸缩板与电机槽相邻端设有驱动槽，所述驱动槽一侧设置有能与驱动齿轮配合的齿条。
9.优选的是，所述气囊上设置有两个泄气阀，两个所述弧形托板之间的调节角度范围为0-90度。
10.优选的是，所述两个弧形托板与相应的弧形伸缩板配合可形成弧形范围为2/π-π。
11.优选的是，所述薄壁结构为矩形或椭圆形。
12.优选的是，所述驱动齿轮为斜齿轮，所述齿条为斜齿条。
13.根据本发明实施例的第二方面，提供一种车辆座椅总成，包括车辆座椅和第一方面所述的腿部托板总成。
14.根据本发明实施例的第三方面，提供一种车辆，其特征在于，包括车辆本体以及第二方面所述的车辆座椅总成。
15.根据本发明实施例的第四方面，提供一种车辆座椅总成的设计方法，包括：
16.根据所述后排座椅可调行程确定适配空间范围；
17.根据所述适配空间范围得到最小空间范围，根据所述最小空间范围确定托板长度参数以及可调整角度参数；
18.根据所述托板长度参数、可调整角度参数以及适配空间范围确定气囊容积；
19.根据人机工程车体发生碰撞工况确定托板内气囊安装位置参数；
20.对所述托板内部的气囊安装结构使用cae仿真进行应力分析，强度校核，确定气囊最终安装形式，然后进行实际气囊点爆试验，验证仿真结果。
21.本发明相对于现有而言具有的有益效果：
22.本发明公开了一种腿部托板总成、车辆座椅总成、车辆及设计方法，通过在后排座椅的托板上放置气囊，在汽车发生碰撞时，安全气囊膨胀，约束人体小腿，控制其运动幅度，进而对人体臀部产生约束，减少人体在碰撞中下潜以及人体小腿与车体发生接触而导致的二次伤害的风险，此外还可以通过气囊的释放，吸收人体运动能量，约束腿部可以更有效的对运动中的人体产生约束，提高约束系统对于人体的保护效果。
附图说明
23.图1是本发明一种腿部托板总成的等轴测试图。
24.图2是本发明一种腿部托板总成的俯视图。
25.图3是本发明一种腿部托板总成中伸缩气囊总成的结构示意图。
26.图4是本发明一种腿部托板总成中伸缩气囊总成的结构示意图。
27.图5是本发明一种腿部托板总成中驱动机构的结构示意图。
28.图6是本发明一种腿部托板总成碰撞工况下的结构示意图。
29.其中：
30.1-弧形托板；
31.2-弧形伸缩板；
32.3-气囊；
33.4-充气泵；
34.5-充气管道；
35.6-电机；
36.7-驱动齿轮；
37.8-齿条；
38.9-小腿部分。
具体实施方式
39.以下根据附图1-6对本发明做进一步说明：
40.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
42.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.如图1和2所示，本发明第一实施例在现有技术的基础上提供了一种腿部托板总成，其特征在于，包括：两个结构相同且凸面分别与汽车后排座椅托板骨架的弧形托板1，两个弧形托板1相邻端通过阻尼定位铰链铰接在一起，弧形托板1通过远离铰接处的一端设有托板弧形槽11抽插连接有伸缩气囊总成，伸缩气囊总成通过安装在弧形托板1内侧的驱动机构伸出或缩回，两个弧形托板1之间的调节角度范围为0-90度。
44.首先介绍下伸缩气囊总成，如图3和4所示，包括能沿着托板弧形槽11内移动的弧形伸缩板2，弧形伸缩板2内设有气泵放置槽21和气囊放置槽23，在气泵放置槽21和气囊放置槽23分别安装有通过充气管道5连接的充气泵4和气囊3，弧形伸缩板2凹面与气囊放置槽23相对应处设有薄壁结构22。
45.上述气囊3上安装有两个泄气阀，保证在气囊爆炸后既能对乘员腿部提供足够的短暂约束，同时在碰撞结束之后，快速解除束缚。薄壁结构22为矩形或椭圆形。两个弧形托板1与相应的弧形伸缩板2配合可形成弧形范围为2/π-π。
46.当乘员完全乘坐于座椅上之后，伸缩板2从托板1下侧延伸探出，在乘员小腿部分9空间形成简易的围拦。托板1与伸缩板2使用直径为1m的圆弧形状进行装配，故而当伸缩板2探出时，乘员小腿部分9仍然有足够大的运动空间可以进行自由活动。
47.下面介绍下驱动机构,如图5所示，弧形托板1内还设有与托板弧形槽11相连通的电机槽12，而驱动机构包括安装在电机槽12内的电机6，电机6的主轴上安装有驱动齿轮7，弧形伸缩板2与电机槽12相邻端设有驱动槽24，驱动槽24一侧安装有能与驱动齿轮7配合的齿条8。其中，驱动齿轮7为斜齿轮，齿条8为斜齿条，电机6采用步进电动机。电机6的主轴转动同时驱动齿轮7转动，驱动齿轮7带动齿条8移动。从而弧形伸缩板2在托板弧形槽11移动。
48.当车辆发生碰撞时，布置于左右两侧弧形伸缩板2中的气囊3迅速爆炸，如图6所示，爆炸弹出的气囊高度为50cm，覆盖乘员整个小腿部分9正面空间，且两个气囊3相互之间存在一定的接触挤压，用以限制气囊3弹出后运动轨迹。通过膨胀的气囊3压缩乘员小腿部分9的运动，使得在碰撞过程中，乘员小腿部分9几乎不发生位移，避免了小腿部分9在碰撞中由于不可预测的运动与前排座椅发生接触，造成二次伤害。同时，在碰撞过程中，整个人
体的运动姿态由于小腿受到了束缚，也发生了变形。首先由于小腿部分9被紧缚，所以人体下滑前冲的趋势受到遏制，减少了乘员出现下潜的概率。同时因为在小腿部分9前侧的阻挡物是气囊3，所以在碰撞中，人体的动能可以沿着小腿部分9传导至气囊3，经由泄气孔泄气释放能量，在这一过程中，由于小腿部分9与气囊3属于柔性接触，故而不会容易使得膝部因为受力过大而受伤。
49.本发明第二实施例在第一实施例的基础上提供了一种车辆座椅总成，包括车辆座椅和第一实施例的腿部托板总成。
50.本发明第三实施例在第二实施例的基础上提供了一种车辆，包括车辆本体以及第二实施例的车辆座椅总成。
51.本发明第四实施例在第一实施例的基础上提供了一种车辆座椅总成的设计方法，具体步骤包括如下内容：
52.依据后排座椅可调行程，确定座椅座垫最前沿到前排座椅之间的最小距离x项距离，确定座椅座垫最高部位到地板之间最小距离，加100mm为z向距离，选用座椅左侧边缘至右侧边缘为y项距离，确定适配空间范围。
53.根据适配空间范围得到最小空间范围，根据最小空间范围确定托板1长度参数以及可调整角度参数，设置腿部托板长度参数，要求托板长度为空间范围x向距离的2/3，可调整角度为0-60度。
54.依据托板1长度参数、可调整角度参数以及适配空间范围，对气囊容积进行设置，将托板调整至45度倾角，前排座椅调整至45度倾角，以托板在xy平面的投影为边界，在z方向，自托板向上直至座垫上方100mm，组成空间体积，要选用空间体积的2/3，保证气囊在展开过程中会受到前排座椅的约束进而对乘员提供更好的保护；
55.考虑后排乘员躺姿情况，坐姿情况，根据人机工程车体发生碰撞工况，规划车体发生碰撞时，两种姿态下乘员的运动路径，确定托板1内气囊3安装位置参数，要求气囊点爆后，对乘员腿部进行充分约束，完全占据托板与前排座椅之间的空间体积，使得安全气囊形态与该座椅结构充分耦合，提高保护效果；
56.对所述托板1内部的气囊3安装结构使用cae仿真进行应力分析，强度校核，确定气囊3最终安装形式，然后进行实际气囊点爆试验，验证仿真结果。
57.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.一种腿部托板总成，其特征在于，包括两个结构相同且凸面分别与汽车后排座椅托板骨架的弧形托板(1)，两个所述弧形托板(1)相邻端通过阻尼定位铰链铰接在一起，所述弧形托板(1)通过远离铰接处的一端设有托板弧形槽(11)抽插连接有伸缩气囊总成，所述伸缩气囊总成通过设置在弧形托板(1)内侧的驱动机构伸出或缩回。2.根据权利要求1所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述伸缩气囊总成包括能沿着托板弧形槽(11)内移动的弧形伸缩板(2)，所述弧形伸缩板(2)内设有气泵放置槽(21)和气囊放置槽(23)，所述气泵放置槽(21)和气囊放置槽(23)分别设置有通过充气管道(5)连接的充气泵(4)和气囊(3)，所述弧形伸缩板(2)凹面与气囊放置槽(23)相对应处设有薄壁结构(22)。3.根据权利要求2所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述弧形托板(1)内还设有与托板弧形槽(11)相连通的电机槽(2)，所述驱动机构包括设置在电机槽(12)内的电机(6)，所述电机(6)的主轴上设置有驱动齿轮(7)，所述弧形伸缩板(2)与电机槽(12)相邻端设有驱动槽(24)，所述驱动槽(24)一侧设置有能与驱动齿轮(7)配合的齿条(8)。4.根据权利要求3所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述气囊(3)上设置有两个泄气阀，两个所述弧形托板(1)之间的调节角度范围为0-90度。5.根据权利要求4所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述两个弧形托板(1)与相应的弧形伸缩板(2)配合可形成弧形范围为2/π-π。6.根据权利要求5所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述薄壁结构(22)为矩形或椭圆形。7.根据权利要求6所述的一种腿部托板总成，其特征在于，所述驱动齿轮(7)为斜齿轮，所述齿条(8)为斜齿条。8.一种车辆座椅总成，其特征在于，包括车辆座椅和权利要求1-7中任一项所述的腿部托板总成。9.一种车辆，其特征在于，包括车辆本体以及权利要求8所述的车辆座椅总成。10.一种车辆座椅总成的设计方法，其特征在于，包括：根据所述后排座椅可调行程确定适配空间范围；根据所述适配空间范围得到最小空间范围，根据所述最小空间范围确定托板(1)长度参数以及可调整角度参数；根据所述托板(1)长度参数、可调整角度参数以及可调整角度参数以及适配空间范围确定气囊(3)容积；根据人机工程车体发生碰撞工况确定托板(1)内气囊(3)安装位置参数；对所述托板(1)内部的气囊(3)安装结构使用cae仿真进行应力分析，强度校核，确定气囊(3)最终安装形式，然后进行实际气囊点爆试验，验证仿真结果。

技术总结
本发明公开了一种腿部托板总成、车辆座椅总成、车辆及设计方法，属于车辆制造技术领域，包括两个结构相同且凸面分别与汽车托板骨架的弧形托板，两个所述弧形托板相邻端通过阻尼定位铰链铰接在一起，所述弧形托板通过远离铰接处的一端设有托板弧形槽抽插连接有伸缩气囊总成，所述伸缩气囊总成通过设置在弧形托板内侧的驱动机构伸出或缩回。本发明通过在后排座椅的托板上放置气囊，在汽车发生碰撞时，安全气囊膨胀，约束人体小腿，控制其运动幅度，减少人体在碰撞中下潜以及人体小腿与车体发生接触而导致的二次伤害的风险，通过气囊的释放，吸收人体运动能量，约束腿部可以更有效的对运动中的人体产生约束，提高约束系统对于人体的保护效果。体的保护效果。体的保护效果。


技术研发人员：吕哲宁 鞠伟 郝玉敏 王东辉 彭洪梅 胡海波 单宝来 高廷军 武玉琢 曾普春
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/7/22