一种正面碰撞防伤害油门踏板及载荷设计方法与流程

1.本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种正面碰撞防伤害油门踏板及载荷设计方法，适用于带有落地式加速踏板的车辆。


背景技术：

2.正面碰撞是汽车道路碰撞的重要碰撞形式，国内外各大安全测评法规均将正面碰撞工况纳入到评价范围内。国家标准gb 11551、中国新车评价规程(c-ncap)、中国保险汽车安全指数管理办法(c-iasi)、欧洲新车评价规程(euro-ncap)、欧盟法规un r94、r137等均针对正面碰撞驾驶员采用混三系列假人或thor假人进行乘员伤害评价。对于腿部，设置伤害评价指标评价车辆正面碰撞乘员保护效果，其中大腿设置大腿压缩力及膝盖滑移量两个指标，小腿部位，分为小腿上部和下部，设置小腿压缩力及综合考虑小腿压缩力和弯矩的胫骨指数ti值指标进行评价。
3.目前，车辆前排一般配置有三点式预紧限力安全带、驾驶员和副驾驶员正面气囊，通过安全带和气囊的配合保护避免乘员受到严重伤害。碰撞时通过预紧安全带约束假人，避免假人前冲撞击前部内饰，通过安全带限力功能避免假人躯干经受安全带的过度挤压。配合正面气囊的缓冲作用，接住假人头部及上躯干，对乘员年的头颈部及上躯干提供安全保护。但对于乘员下肢，目前并无有效的方法解决下肢的伤害保护。在各法规评价中可见乘员小腿的伤害很难拿到满分。原因主要有两个，一是驾驶员右腿置于油门踏板上，碰撞时，腿部因惯性前冲时，油门踏板无法提供有效的缓冲，会导致小腿载荷过大，二是脚部因碰撞导致腿部在油门踏板上滑动甚至落下时，会产生较大的弯矩，从而导致腿部伤害超标。即使随着汽车被动安全的发展，车体已经优化碰撞时基本不产生前围板及前围地板位置的明显侵入变形，依然无法稳定的控制腿部的伤害。综合以上情况，控制腿部伤害是正面碰撞性能开发的一个重点和难点。


技术实现要素：

4.本发明的目的就在于提供一种正面碰撞防伤害油门踏板及载荷设计方法，以解决正面碰撞小腿伤害不稳定得分难的问题。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种正面碰撞防伤害油门踏板，包括油门踏板3，所述油门踏板3通过固定件在踏板缓冲机构1上；
7.正面碰撞发生时，当腿部作用在油门踏板3上的力超过设计的缓冲力时，踏板缓冲机构1能够带动油门踏板3向前滑动；
8.所述踏板缓冲机构1布置在白车身地板7上，包括固定端101、缓冲组件102和滑动端103；所述油门踏板3受力超过缓冲组件102的压缩限值时，油门踏板3能够沿布置方向向前滑动。
9.进一步地，所述固定件为踏板支架2，油门踏板3通过踏板支架2固定在踏板缓冲机
构1上。
10.进一步地，所述踏板缓冲机构1布置在地毯6和白车身地板7之间。
11.进一步地，所述固定端101与白车身地板7连接。
12.更进一步地，所述滑动端103与踏板支架2相连。
13.更进一步地，所述缓冲组件102连接固定端101与滑动端103。
14.一种正面碰撞防伤害油门踏板的载荷设计方法，包括以下步骤：
15.a、正碰时，腿部施加在踏板缓冲机构1上的载荷大于缓冲组件102的设计值时，缓冲组件102压缩，油门踏板3前移，进而脚部4前移，乘员下肢由虚线位置移动到实线位置，小腿5的角度发生变化；
16.b、踏板缓冲机构1能够提供的缓冲变化量l的设计与仪表板的角度θ、驾驶员腿部在环境中的位置关联；
17.c、根据白车身地板7位置的环境做适应的布置，布置角度为α；
18.d、正碰时，乘员下肢前移，脚跟蹬住油门踏板3，大腿前移膝盖抵住仪表板8，此时小腿5的角度为β，小腿5压缩力fz在水平方向的分力为fz1，fz1是使踏板缓冲机构1压缩的载荷，fz1按照踏板缓冲机构1的布置角度，载荷分解为踏板缓冲机构1溃缩方向的压缩保持力fz11和垂直方向的fz12，通过两个角度α和β；
19.e、踏板缓冲机构1的压缩保持力fz11设计为a
·
cosα
·
cosβ
·
fz，a为缩放系数。
20.进一步地，步骤b，确保膝盖和小腿5的表面始终在仪表箱切面以外。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22.本发明提出一种正面碰撞防伤害油门踏板及载荷设计方法，可以解决正面碰撞小腿伤害不稳定得分难的开发难点，通过结合大腿部位的伤害控制，将正面碰撞中乘员下肢伤害控制在合理范围内，且本方法具有通用性，可应用于各带落地式油门踏板车型的正面碰撞性能开发中。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
24.图1缓冲式油门踏板的布置示意图；
25.图2踏板缓冲机构的结构示意图；
26.图3缓冲机构作用示意图；
27.图4缓冲机构缓冲载荷设计示意图。
28.图中，1.踏板缓冲机构2.踏板支架3.油门踏板4.脚部5.小腿6.地毯7.白车身地板8.仪表板9.大腿101.固定端102.缓冲组件103.滑动端。
具体实施方式
29.下面结合实施例对本发明作进一步说明：
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描
述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
31.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
32.本发明正面碰撞防伤害油门踏板，包括油门踏板3，所述油门踏板3通过踏板支架2固定在踏板缓冲机构1上。
33.正面碰撞发生时，当腿部作用在油门踏板3上的力超过设计的的缓冲力时，踏板缓冲机构1能够带动油门踏板3向前滑动。
34.所述踏板缓冲机构1布置在地毯6和白车身地板7之间，包括固定端101、缓冲组件102和滑动端103。其中，所述固定端101与白车身地板7连接，滑动端103与踏板支架2相连，缓冲组件102连接固定端101与滑动端103。
35.所述油门踏板3受力超过缓冲组件102的压缩限值时，油门踏板3能够沿布置方向向前滑动。
36.本发明正面碰撞防伤害油门踏板的载荷设计方法，包括以下步骤：
37.1、正碰时，腿部施加在踏板缓冲机构1上的载荷大于缓冲组件102的设计值时，缓冲组件102压缩，油门踏板3前移，进而脚部4前移，乘员下肢由虚线位置移动到实线位置，小腿5的角度发生变化；
38.2、确保膝盖和小腿5的表面始终在仪表箱切面以外，踏板缓冲机构1能够提供的缓冲变化量l的设计与仪表板的角度θ、驾驶员腿部在环境中的位置关联；
39.3、根据白车身地板7位置的环境做适应的布置，布置角度为α；
40.4、正碰时，乘员下肢前移，脚跟蹬住油门踏板3，大腿前移膝盖抵住仪表板8，此时小腿5的角度为β，小腿5压缩力fz在水平方向的分力为f
z1
，f
z1
是使踏板缓冲机构1压缩的载荷，f
z1
按照踏板缓冲机构1的布置角度，载荷分解为踏板缓冲机构1溃缩方向的f
z11
和垂直方向的f
z12
，通过两个角度α和β；
41.5、踏板缓冲机构1的压缩保持力f
z11
设计为a
·
cosα
·
cosβ
·
fz，a为缩放系数。
42.实施例1
43.如图1所示，一种正面碰撞防伤害油门踏板，包括油门踏板3，所述油门踏板3通过踏板支架2固定在踏板缓冲机构1上。当正面碰撞发生时，脚部4因惯性向前滑，脚跟抵住油门踏板3后，当腿部作用在油门踏板3上的力超过设计的的缓冲力时，踏板缓冲机构1作用带动油门踏板3向前滑动，缓解腿部收到的冲击，从而降低小腿的伤害。
44.如图2所示，所述踏板缓冲机构1布置在地毯6和白车身地板7之间，主要由固定端101、缓冲组件102和滑动端103组成。其中，所述固定端101与白车身地板7连接，滑动端103与踏板支架2相连。油门踏板3受力超过缓冲组件102的压缩限值时，油门踏板3可以沿布置方向向前滑动，一方面增大脚部的缓冲空间，降低脚部的载荷，另一方面踏板缓冲机构1提供一个保持载荷，冲过压缩吸收小腿和脚部的能力，起到了缓冲吸能的效果。
45.如图3所示，正碰时腿部施加在踏板缓冲机构1上的载荷大于缓冲组件102的设计值时，缓冲组件102压缩，油门踏板3前移，进而脚部4前移，乘员下肢由虚线位置移动到实线位置，小腿5的角度发生变化，为确保大腿9部位的伤害满足要求，尤其是膝盖滑移量，与腿
部和仪表板8的接触形式强相关。为确保膝盖滑移量不超标，要确保膝盖和小腿5的表面始终在仪表箱切面以外，避免仪表板8给小腿5过大的载荷，导致膝盖滑移量的产生，所以，踏板缓冲机构1能够提供的缓冲变化量l(缓冲机构最大滑动量)的设计应与仪表板的角度θ、驾驶员腿部在环境中的位置关联，在提供缓冲的是同时避免膝盖滑移量伤害的产生。
46.如图4所示，踏板缓冲机构1布置在白车身地板7上，根据白车身地板7位置的环境做适应的布置，布置角度为α。正碰时乘员下肢前移，脚跟蹬住油门踏板3，大腿前移膝盖抵住仪表板8，此时小腿5的角度为β，小腿5压缩力fz在水平方向的分力为f
z1
，f
z1
是使踏板缓冲机构1压缩的载荷，f
z1
按照踏板缓冲机构1的布置角度，载荷分解为踏板缓冲机构1溃缩方向的f
z11
和垂直方向的f
z12
，通过两个角度α和β，为确保小腿5压缩力fz满足要求，并且保证踏板缓冲机构1起到压缩吸能的作用，得出踏板缓冲机构1的缓冲力f
z11
应该设计为a
·
cosα
·
cosβ
·
fz，a为缩放系数。
47.其中，α为踏板缓冲机构布置角度、β为小腿角度、fz为小腿压缩力、f
z1
为小腿压缩力水平分力、f
z2
为小腿压缩力垂直分力、f
z11
为踏板缓冲机构缓冲力、f
z12
为踏板缓冲机构垂直受力。
48.正面碰撞工况中，本发明通过布置踏板缓冲机构1控制乘员下肢伤害的设计方法。通过在油门地板3增加踏板缓冲机构1解决安全法规中正面碰撞工况小腿和大腿伤害评价达标的方法。
49.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

技术特征：
1.一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：包括油门踏板(3)，所述油门踏板(3)通过固定件在踏板缓冲机构(1)上；正面碰撞发生时，当腿部作用在油门踏板(3)上的力超过设计的缓冲力时，踏板缓冲机构(1)能够带动油门踏板(3)向前滑动；所述踏板缓冲机构(1)布置在白车身地板(7)上，包括固定端(101)、缓冲组件(102)和滑动端(103)；所述油门踏板(3)受力超过缓冲组件(102)的压缩限值时，油门踏板(3)能够沿布置方向向前滑动。2.根据权利要求1所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：所述固定件为踏板支架(2)，油门踏板3通过踏板支架(2)固定在踏板缓冲机构(1)上。3.根据权利要求1所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：所述踏板缓冲机构1布置在地毯(6)和白车身地板(7)之间。4.根据权利要求1所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：所述固定端(101)与白车身地板(7)连接。5.根据权利要求4所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：所述滑动端(103)与踏板支架(2)相连。6.根据权利要求5所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板，其特征在于：所述缓冲组件(102)连接固定端(101)与滑动端(103)。7.根据权利要求1所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板的载荷设计方法，其特征在于，包括以下步骤：a、正碰时，腿部施加在踏板缓冲机构1上的载荷大于缓冲组件102的设计值时，缓冲组件(102)压缩，油门踏板(3)前移，进而脚部(4)前移，乘员下肢由虚线位置移动到实线位置，小腿(5)的角度发生变化；b、踏板缓冲机构(1)能够提供的缓冲变化量l的设计与仪表板的角度θ、驾驶员腿部在环境中的位置关联；c、根据白车身地板(7)位置的环境做适应的布置，布置角度为α；d、正碰时，乘员下肢前移，脚跟蹬住油门踏板(3)，大腿前移膝盖抵住仪表板8，此时小腿(5)的角度为β，小腿5压缩力fz在水平方向的分力为fz1，fz1是使踏板缓冲机构(1)压缩的载荷，fz1按照踏板缓冲机构(1)的布置角度，载荷分解为踏板缓冲机构1溃缩方向的fz11和垂直方向的fz12，通过两个角度α和β；e、踏板缓冲机构1的压缩保持力fz11设计为a
·
cosα
·
sinβ
·
fz，a为缩放系数。8.根据权利要求7所述的一种正面碰撞防伤害油门踏板的载荷设计方法，其特征在于：步骤b，确保膝盖和小腿(5)的表面始终在仪表箱切面以外。

技术总结
本发明涉及一种正面碰撞防伤害油门踏板及载荷设计方法，踏板包括油门踏板，油门踏板通过固定件在踏板缓冲机构上；正面碰撞发生时，当腿部作用在油门踏板上的力超过设计的的缓冲力时，踏板缓冲机构能带动油门踏板向前滑动；踏板缓冲机构布置在白车身地板上，包括固定端、缓冲组件和滑动端；油门踏板受力超过缓冲组件的压缩限值时，油门踏板能够沿布置方向向前滑动。本发明提出一种正面碰撞工况中小腿伤害控制方法及对应的带缓冲控制的油门踏板，可解决正面碰撞小腿伤害不稳定得分难的开发难点，通过结合大腿部位的伤害控制，将正面碰撞中乘员下肢伤害控制在合理范围内，且本方法具有通用性，可应用于各带落地式油门踏板车型的正面碰撞性能开发中。的正面碰撞性能开发中。的正面碰撞性能开发中。


技术研发人员：彭洪梅 鞠伟 王东辉 郝玉敏 胡海波 单宝来 高廷军 吕哲宁 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：2023.07.31
技术公布日：2023/9/16