一种车辆前端的行人腿部防护装置及车辆的制作方法

1.本技术涉及车辆领域，尤其涉及一种车辆前端的行人腿部防护装置及车辆。


背景技术：

2.行人小腿碰撞是车辆行人保护安全性能开发的重要内容之一。车辆前端的造型、布置、结构均影响行人保护小腿碰撞安全性能，本技术把车辆前端的在与行人发生碰撞情况下，涉及变形的结构可统称为行人腿部防护装置。在行人与行驶的车辆发生碰撞时，汽车一般须能通过行人腿部防护装置变形吸收汽车的一部分能量，降低传递给行人的能量。目前，常见的车辆前端的行人腿部防护装置大概分为上、中、下三段支撑结构；行人保护要求综合控制腿部伤害值，即汽车前部结构上、中、下支撑结构需结合车型作整体匹配，以引导腿部向有利的方向倾斜，降低腿部伤害值。
3.目前我国行人保护进入快速发展阶段，评价体系更为严格，c-ncap，e-ncap和c-ias i体系行人腿部保护性能的评价测试未来会应用a-pl i(先进行人碰撞腿型)对胫骨，大腿骨骨折和膝盖韧带拉伤风险进行评估。而相关技术中，对于底盘较低的轿车或小型suv而言，由于躯干惯性力对大腿影响非常大，传统的三段支撑结构的在a-pl i大腿运动过程中，由于上支撑结构刚度较大，吸能空间不足，大腿骨上段受力远大于小腿受力，大腿骨上段易骨折；同时小腿反弹速度慢于大腿的后移速度，韧带伸长量过大，易导致行人腿部变形不合理，造成较大伤害。为了减轻车辆与行人碰撞时对人的损伤程度，通过优化车辆前端的行人腿部防护装置来提升对行人的保护成为一项重要课题。


技术实现要素：

4.本技术通过对传统的上、中、下主要支撑部件的合理布置及结构设计，以调整行人腿部防护装置在碰撞发生时对人腿相应部位的刚度和吸能量，从而在一定程度上解决在躯干惯性力影响下，传统的三段支撑式车辆前端的行人腿部防护装置仍不够合理，行人被碰撞时极易使小腿产生较大的弯矩，极易对行人小腿造成较大的伤害的问题。为此，本技术提供一种车辆前端的行人腿部防护装置及车辆。
5.本技术一方面提供了一种车辆前端的行人腿部防护装置，包括沿车身高度方向从上到下依次布置的第一级支撑结构、第二级支撑结构和第三级支撑结构；在所述行人腿部防护装置受到碰撞的情况下，所述第一级支撑结构的吸能量大于所述第二级支撑结构的吸能量，所述第二级支撑结构的吸能量大于所述第三级支撑结构的吸能量；所述第一级支撑结构的刚度大于所述第三级支撑结构的刚度，所述第三级支撑结构的刚度大于所述第二级支撑结构的刚度；
6.所述第二级支撑结构还包括在车长方向延伸的缓冲支架，所述缓冲支架的前部与前保蒙皮抵接，所述缓冲支架的后部与车身结构连接，通过所述缓冲支架，所述前保蒙皮处的碰撞载荷能够向车身后部传递。
7.进一步地，在上述行人保护装置中，所述第一级支撑结构包括机舱盖、前保上端饰
板和第一加强板；
8.所述前保上端饰板在车长方向上位于所述机舱盖前部，在所述机舱盖的内板上形成有朝车辆后侧延伸的同时向下倾斜的倾斜部；
9.所述第一加强板布置于所述前保上端饰板的下部，所述第一加强板上设有若干弱化槽。
10.进一步地，还可以设置所述第二级支撑结构包括进气栅格、防撞梁和吸能泡沫；
11.在车身方向上，所述进气栅格布置于所述前保蒙皮前部，所述吸能泡沫和所述防撞梁依次布置于所述前保蒙皮后部；
12.所述缓冲支架布置于所述前保蒙皮与车身水箱之间。
13.作为可选地，所述缓冲支架包括沿车身宽度方向设置的第一横梁和第二横梁，在车身方向上，所述第一横梁布置于所述前保蒙皮后侧，所述第二横梁布置于所述车身水箱前侧；所述第二横梁的沿车身高度方向的高度高于所述第一横梁；
14.所述缓冲支架还包括沿车身方向设置的若干纵梁，所述纵梁倾斜连接于所述第一横梁和所述第二横梁之间。
15.作为可选地，在所述第一横梁上设有第一安装部和第二安装部；
16.所述第一安装部与所述前保蒙皮可拆卸连接，所述第二安装部与所述进气栅格可拆卸连接；
17.在所述第二横梁上设有第三安装部，用于与车身结构连接。
18.作为可选地，在所述第一横梁上设置凸台，所述纵梁与所述凸台固定连接；
19.在所述凸台朝向车身前方的一侧设有加强筋，所述加强筋沿车身方向从前向后竖直高度逐渐增加。
20.作为可选地，在所述纵梁上沿倾斜方向设有若干设有凹槽。
21.作为可选地，在所述纵梁上靠近所述凸台的一端形成有折弯引导部。
22.进一步地，所述第三级支撑结构包括前保扰流板和第二加强板，所述前保扰流板套置于所述第二加强板外侧，所述第二加强板上设有加强筋。
23.本技术的另一方面提供了一种车辆，该车辆上设有上述任一可行的车辆前端的行人腿部防护装置。
24.采用上述技术方案，本技术的方案具有如下有益效果：
25.1、应用于底盘较低的车辆上，调整行人腿部防护装置在碰撞发生时对人腿相应部位的刚度和吸能量，从而在一定程度上解决在躯干惯性力影响下，传统的三段支撑式车辆前端的行人腿部防护装置仍不够合理，行人被碰撞时极易使小腿产生较大的弯矩，极易对行人小腿造成较大的伤害的问题。
26.2、具备上述行人腿部防护装置的车辆，可以在一定程度上均衡车辆前端与人腿接触范围内的受力分布，从而能够较好的吸收冲击能量，同时引导腿部前倾，防止小腿发生较大弯曲变形，能够减小腿部受到的伤害。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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它附图。
28.图1为本技术实施例提供的一种行人腿型保护装置与碰撞腿型位置对应关系的示意图；
29.图2为本技术实施例提供的一个示例的第一级支撑结构的俯视图；
30.图3为图2所示第一级支撑结构在a-a处的剖视图；
31.图4为本技术实施例提供的一个示例的防撞梁安装结构的示意图；
32.图5为一个示例的第二级支撑结构的剖视图；
33.图6为本技术实施例提供的一个示例的缓冲支架的结构图；
34.图7为图6所示缓冲支架在d-d处的剖视图；
35.图8为本技术实施例提供的一个示例的第三级支撑结构的结构图；
36.图9为图8所示第三级支撑结构在e-e处的剖视图。
37.图中：行人腿型防护装置1；第一级支撑结构10，第二级支撑结构20，第三级支撑结构30；前保上端饰板11，机舱盖12，第一加强板13，弱化槽131，内板14，倾斜部141；进气栅格21，吸能泡沫22，防撞梁23，防撞梁安装点231，缓冲支架24，第一横梁241，第二横梁242，纵梁243，凸台244，前保安装点245，第一安装部245a和第二安装部245b，第三安装部246，加强筋247，凹槽248；前保扰流板31，第二加强板32，第四安装部321；碰撞腿型p，小腿p1，膝盖p2，大腿p3，躯干p4。
具体实施方式
38.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
39.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
40.实施例1
41.本实施例提供一种行人腿部防护装置，请参照图1，该行人腿部防护装置位于车辆前端，包括沿车身高度方向从上到下依次布置的第一级支撑结构10、第二级支撑结构20和第三级支撑结构30；为了解决传统的三段支撑式车辆前端的行人腿部防护装置仍不够合理，行人被碰撞时极易使小腿p1产生较大的弯矩，极易对行人小腿p1造成较大的伤害的技术问题。本实施例中设置第一级支撑结构10的吸能量大于第二级支撑结构20的吸能量，第二级支撑结构20的吸能量大于第三级支撑结构30的吸能量；并且对应调整三级支撑结构的刚度，使得第一级支撑结构10的刚度大于第三级支撑结构30的刚度，第三级支撑结构30的
刚度大于第二级支撑结构20的刚度。
42.特别地，本技术实施例行人腿部防护装置尤其适用于底盘较低的轿车或小型suv中。本技术实施例的行人腿部防护装置至少应满足以下设计要求：
43.在车辆高度方向，第一级支撑结构10在造型约束条件下尽可能靠上；第二级支撑结构20应与膝盖p2有重叠，第三级支撑结构30应位于小腿p1部分重心以下区域；相应地，如图1所示，第一级支撑结构10对应于碰撞腿型p的大腿p3区域，第二级支撑结构20对应于碰撞腿型p的膝盖p2区域，第三级支撑结构30对应于碰撞腿型p的小腿p1区域。
44.行在人腿部防护装置的刚度设计上，对第一级支撑结构10的刚度设置，满足在碰撞发生时，碰撞腿型p的位移尽量小，由此需增大第一级支撑结构10的刚度。对第三级支撑结构30的刚度设计，应满足对碰撞腿型p的姿态和该位置受力大小的平衡，即在受力满足设计要求的情况下，应减小碰撞发生时碰撞腿型p的位移量，以平衡胫骨受力和韧带伸长量，降低骨折和韧带拉伤风险。
45.在吸能设计上，应保证第二级支撑结构20的能量吸收。当第二级支撑结构20的吸能量较大时，应同时控制该位置的受力大小，防止胫骨上端骨折。
46.基于上述说明，设置本实施例的第一级支撑结构10的刚度大于第三级支撑结构30的刚度，第三级支撑结构30的刚度大于第二级支撑结构20的刚度；以及设置第一级支撑结构10的吸能量大于第二级支撑结构20的吸能量，第二级支撑结构20的吸能量大于第三级支撑结构30的吸能量；可以用于缓解碰撞腿型p由于躯干p4部分的惯性力影响，出现的大腿骨上段受力过大以及韧带拉伸量过大的情形。
47.特别地，本实施例中设置第二级支撑结构20还包括在车长方向延伸的缓冲支架24，该结构位于车辆前端第二级支撑结构20的上部，靠近第一级支撑结构10，对应于a-pl i腿型大腿p3下端和膝盖p2区域。本示例中，设置缓冲支架24的前部与前保蒙皮抵接，缓冲支架24的后部与车身结构连接，在碰撞腿型与行人腿部防护装置发生碰撞的情况下，缓冲支架24用于将前保蒙皮处的碰撞载荷向车身后部传递，以平衡该处的吸能量和刚度需求。
48.为了更清楚的说明本实施例的技术方案，如下对本实施例的行人腿部防护装置具体说明。请参照图2～3，行人腿部防护装置作为车辆前端承力结构的一部分，其第一级支撑结构10包括机舱盖12、前保上端饰板11和第一加强板13；该示例中，前保上端饰板11在车长方向上位于机舱盖12前部，第一加强板13布置于前保上端饰板11的下部。
49.第一级支撑结构10的刚度和吸能结构主要可以通过以下结构进行调节：在第一加强板13上设置弱化槽131；在机舱盖12的内板14上形成有朝车辆后侧延伸的同时向下倾斜的倾斜部141；以及在区域1位置设置前保上端饰板11及第一加强板13之间形成腔。
50.特别地，为了使前保上端饰板11与机舱盖12刚度相匹配，保证腿部冲击能量均匀吸收，应增大前保上端饰板11的刚度，降低机舱盖12前端刚度。具体地，机舱盖12前端由机舱盖锁固定，可以通过加大机舱盖12前端区域2范围内板14前梁端部至机舱盖12包边的距离l来降低机舱盖12的前端刚度；本领域技术人员还可以根据验证效果调整第一加强板13上弱化槽131的数量、位置、形状及深度对刚度进行调整；此外，还可以通过调节区域1范围内前保上端饰板11与第一加强板13形成的腔体的大小；并结合对相关部件料厚及材料的调节等方式实现对第一级支撑结构10的刚度和吸能量的整体设置。
51.结合图4～7，第二级支撑结构20包括进气栅格21、前保蒙皮、防撞梁23和吸能泡沫
22；在车身方向上，进气栅格21布置于前保蒙皮前部，吸能泡沫22和前防撞梁23依次布置于所述前保蒙皮后部；第二级支撑结构20还包括缓冲支架24，缓冲支架24布置于前保蒙皮与车身水箱之间，用于传递所述前保蒙皮传递的载荷。碰撞发生时，碰撞载荷f沿图4所示的方向，依次由进气栅格21、前保蒙皮、防撞梁23和吸能泡沫22向车身后侧传递。
52.由于第二级支撑结构20的高度对应于碰撞腿型p的膝盖p2区域，因此应在保证第二级支撑结构20一定吸能量的前提下，尽量降低其刚度，从而防止碰撞腿型p在碰撞时出现膝盖骨错位导致韧带拉伤的问题。具体地，可以通过结构设置，使得第二级支撑结构20的吸能量小于第一级支撑结构10的吸能量。
53.在一个实施例中，第二级支撑结构20的刚度和吸能结构主要可以通过以下结构进行调节：在防撞梁23前端设置吸能泡沫22，防撞梁23上通过防撞梁安装点231与车身连接。
54.特别地，本技术实施例还提供一种缓冲支架，通过缓冲支架24实现前保载荷向车身后端的传递路径，可降低碰撞发生时碰撞腿型p的大腿p3弯矩和膝盖p2韧带伸长量，从而避免造成大腿骨骨折和韧带拉伤。参照图1，该缓冲支架24前端延伸至车辆前保蒙皮处通过前保安装点245与前保上端饰板11以及进气栅格21连接。该缓冲支架24后端为第三安装部246，第三安装部246与车身结构连接，起固定作用。缓冲支架24还可以设计成焊接在防撞梁23上端的支架，缓冲支架24有利于提高碰撞腿型p膝盖p2以上部分能量吸收率，同时可以增加对大腿p3的支撑，控制碰撞腿型p的运动姿态，缓解韧带拉伤。
55.缓冲支架24在车身高度方向上位于第一级支撑结构10和第三级支撑结构30之间，与碰撞腿型p的大腿p3下端和膝盖p2区域相对应。实际应用中还可以通过调整该结构的料厚分布，以及增加加强筋等方式对第二级支撑结构20的刚度进行设置，确保腿部冲击时能有效支撑大腿骨下端区域。
56.请参照图6，本实施例还提供一种缓冲支架24的优选实施方式，缓冲支架24包括沿车身宽度方向设置的第一横梁241和第二横梁242，在车身方向上，第一横梁241布置于前保蒙皮后侧，第二横梁242布置于车身水箱前侧；第二横梁242的沿车身高度方向的高度高于第一横梁241；缓冲支架24还包括沿车身方向设置的若干纵梁243，纵梁243倾斜连接于第一横梁241和第二横梁242之间。
57.在一个实施例中可以设置缓冲支架24与前保蒙皮、进气栅格21及车身水箱上横梁可拆卸连接。
58.具体地，可以在第一横梁241上设置第一安装部245a和第二安装部245b；第一安装部245a与前保蒙皮可拆卸连接，第二安装部245b与进气栅格21可拆卸连接；在第二横梁242上设有第三安装部246，第三安装部246与车身水箱上横梁可拆卸连接。
59.该示例中，在第一横梁241上设置凸台244，设置纵梁243与凸台244固定连接；在凸台244朝向车身前方的一侧设有加强筋247，加强筋247沿车身方向从前向后竖直高度逐渐增加。结合图7，区域4范围内，第一安装部245a能够接收车辆前端传递的载荷，通过设置加强筋247以及凸台244能够优化缓冲支架24的缓冲性能。
60.缓冲支架24通过四根纵梁243将第一横梁241和第二横梁242连为一体，碰撞时，车辆前端受力通过纵梁243传递至后端第三安装部246与车身的连接处，对应于区域5，实现载荷f由车辆前端传递至车辆后端。在纵梁243上沿倾斜方向设有若干设有凹槽248。该凹槽248结构可以起到弱化作用，用于降低缓冲支架24的刚度。四根纵梁243采用相同的设计方
法，通过设置纵梁243的截面，调整局部料厚等方式对缓冲支架24的载荷传递的大小进行控制，结合防撞梁23以及进气栅格21缓冲结构设计，能够实现第二级支撑结构20的刚度和吸能的整体设置。
61.需要说明的是，本实施例中在第二级支撑结构20内设置缓冲支架24，能够增加载荷f由车辆前端传递至车辆后端的传力路径。在前端受力的情况下，载荷由缓冲支架24前端的第一横梁241通过四根连纵梁243与支架后端的第二横梁242，再传递至其与车身的连接处，从而实现将碰撞载荷传递至后端车身安装点。
62.此外，缓冲支架作为第二级支撑结构20的新增加传力路径，可以设计成焊接在防撞梁23上端的支架或者在前保上端饰板11下端的延伸结构。在碰撞发生时，有利于提高a-pl i腿型膝盖以上部分能量吸收率，同时可以增加对大腿的支撑，控制行人腿部运动姿态，缓解韧带拉伤。
63.实际应用中可以根据需要试验效果对缓冲支架24的料厚分布或者加强筋的结构和位置进行调整，以确保刚度设计满足需求能够在腿部冲击时能有效支撑大腿骨的下端区域。本示例中设置四根纵梁243具有相同的结构，通过缩小其前端截面积或局部料厚优化的方式对传递力的大小进行控制，从而确保大腿骨下端有效支撑的同时，不至于因该区域受力过大而使大腿骨下端骨折。本示例中缓冲支架24作为一种优选结构的示例，不构成对本技术保护范围的限定，本领域技术人员可以结合截面设计、加强筋布置以及材料及料厚的优化对缓冲支架24的结构做出调整，以满足对其载荷能力和载荷传递效果的需求。
64.在一个实施例中，可以通过调整区域5第三安装部246与车身连接处的载荷，进一步优化第二级支撑结构20的刚度。例如，可以设置当载荷超过限制时，第三安装部246与车身连接处断裂，从而通过结构变形吸收碰撞力，对人腿起到保护作用。
65.在一个实施例中，在纵梁243上靠近凸台244的一端设置折弯引导部，如区域3所示。本领域技术人员可以根据需要，在该区域减少用料或缩减尺寸及料厚等方式实现折弯引导，用于降低缓冲支架24的刚度，同时优化吸能效果。
66.第三级支撑结构30位于前保最下端，结合图8～9，第三级支撑结构30包括前保扰流板31和第二加强板32，前保扰流板31套置于所述第二加强板32外侧，通过第四安装部321与车身结构连接。由于碰撞腿型p的质心位于大腿p3上端，远离第三级支撑结构30位置。为降低上下膝盖骨的错位程度，降低韧带伤害，以及加快碰撞过程中小腿p1反弹，改善腿部姿态，从而降低大腿骨受力，应在确保小腿p1受力不会导致骨折的前提下，加大结构3的刚度。
67.具体地，设置第三级支撑结构的吸能量小于第二级支撑结构的吸能量，第三级支撑结构的刚度大于所述第二级支撑结构的刚度。
68.对第三级支撑结构30刚度和吸能量的调整可以通过区域6位置第二加强板32的材料、料厚以及设置加强筋的方式实现。
69.由上可知，本实施例的行人腿部防护装置通过整体设置车辆前端三级支撑结构的刚度和吸能量，能够在一定程度上降低车辆与碰撞腿型p碰撞时躯干p4惯性力的影响，并引导腿部向有利的方向倾斜，降低腿部伤害值。
70.实施例2
71.本实施例提供一种车辆，车辆的前端设有上述实施例的任一可行的行人腿部防护装置。
72.由于上述行人腿型防护装置1的作用，具备上述行人腿部防护装置的车辆，可以在一定程度上均衡车辆前端与人腿接触范围内的受力分布，从而能够较好的吸收冲击能量，同时引导腿部前倾，防止小腿p1发生较大弯曲变形，能够减小腿p1部受到的伤害。
73.以上所述仅为本技术的较佳实施例，并不用以限制本技术，对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
74.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。