DE10305630A1

DE10305630A1 - Fahrgast-Rückhaltevorrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE10305630A1
Application number: DE10305630A
Authority: DE
Inventors: Arun A. Ann Arbor Chickmenahalli; Todd L. Brighton Depue
Original assignee: Lear Corp
Current assignee: Lear Corp
Priority date: 2002-10-10
Filing date: 2003-02-11
Publication date: 2004-04-22
Also published as: GB2393938B; US20040070188A1; GB0300165D0; GB2393938A; US6783156B2

Abstract

Eine Fahrgast-Rückhaltevorrichtung für Kraftfahrzeuge umfaßt ein Kniepolster, das Aufnahmeräume für die Aufnahme von Knieblöcken besitzt. Die Knieblöcke sind mehrzellige Elemente, die die kinetische Energie absorbieren, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auftritt.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrgast-Rückhaltevorrichtungen für Kraftfahrzeuge, die gewöhnlich in Verbindung mit einem Airbag oder einem Schultergurt verwendet werden, um einen Fahrgast bei einem Frontalaufprall vor Verletzungen zu schützen, und insbesondere eine Kniepolster-Baueinheit, die Stoßkräfte oder Aufprallenergie absorbiert und somit Verletzungen des Fahrgasts so gering wie möglich macht.

Untersuchungen haben gezeigt, daß sich der Fahrgast bei einem Frontalaufprall im wesentlichen mit der ursprünglichen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs in Bezug auf die Kraftfahrzeugkarosserie nach vorn bewegt. Somit kann der Fahrgast durch den Aufprall auf dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs ernste Verletzungen erleiden. Fahrgast-Rückhaltevorrichtungen wie etwa Sicherheitsgurte lindern zwar manche Verletzungen, es sind jedoch weitere Maßnahmen notwendig, um Fahrgastverletzungen weiter zu lindern.

Zusätzliche Rückhaltevorrichtungen wie etwa Airbags, automatische Schultergurte und Kniepolster sind bereits vorgeschlagen worden. In einem damit ausgerüsteten Kraftfahrzeug wirkt das Kniepolster in der Weise, daß es die kinetische Energie des Insassen während des Frontalaufpralls absorbiert, so daß theoretisch die Gefahr einer Verletzung des Fahrgasts verringert wird. Es ist jedoch wohlbekannt, daß solche Rückhaltevorrichtungen zusätzliches Gewicht und erhöhte Kosten des Kraftfahrzeugs zur Folge haben.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Fahrgast-Rückhaltevorrichtung für Kraftfahrzeuge, die das Gewicht des Kraftfahrzeugs nicht wesentlich erhöht, sowie ein damit ausgerüstetes Kraft fahrzeug zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrgast-Rückhaltevorrichtung für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 bzw. durch ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 10. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Die Erfindung bezieht sich auf eine kostengünstige Fahrgast-Rückhaltevorrichtung, die das Gewicht des Kraftfahrzeugs, in das sie eingebaut ist, nicht wesentlich erhöht. Die Rückhaltevorrichtung umfaßt ein Kniepolster mit Aufnahmeräumen für die Aufnahme kostengünstiger Knieblökke mit geringem Gewicht. Die Knieblöcke sind mehrzellige Elemente, die die kinetische Energie, die bei Kollisionen von Kraftfahrzeugen auftritt, im wesentlichen absorbieren.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die auf die Zeichnungen Bezug nimmt; es zeigen:
1 eine Teilschnitt-Seitenansicht eines Armaturenbretts eines Kraftfahrzeugs, in das eine Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung eingebaut ist; und
2 eine perspektivische Ansicht von hinten der Rückhaltevorrichtung.
In 1 ist der Innenraum eines Kraftfahrzeugs gezeigt, das mit einer Rückhaltevorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist. In 1 umfaßt die gezeigte Rückhaltevorrichtung ein Kniepolster, das sich unter dem Armaturenbrett des Kraftfahrzeugs befindet. Das Kniepolster ist dazu vorgesehen, einen Fahrgast des Kraftfahrzeugs bei einem Frontalaufprall zu schützen. Das Kniepolster könnte an anderen Orten im Kraftfahrzeug angeordnet sein, um andere Insassen zu schützen.
Das in 1 gezeigte Kraftfahrzeug 10 umfaßt einen Sitz 12 mit einer Sitzfläche 14 und einer Sitzrückenlehne 16, ein Lenkrad 18, das einen (nicht gezeigten) Airbag enthalten kann, ein Armaturenbrett 20, ein Querblech oder einen Fahrzeugquerträger 22 und ein Knie-Rückhaltesystem 24.
Im Rahmen dieser Beschreibung umfaßt ein Armaturenbrett die Armaturentafel, die Armaturenabdeckplatte und eine Unterstützungsstruktur. Im Rahmen dieser Beschreibung umfaßt das Kraftfahrzeug Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Wasserfahrzeuge und Luftfahrzeuge.
Wie in 2 gezeigt ist, umfaßt das Knie-Rückhaltesystem 24 ein Kniepolster 26, das eine plattenähnliche Struktur ist, die an dem Armaturenbrett 20 befestigt ist. Das Kniepolster 26 besitzt eine innere Oberfläche mit zwei Aufnahmeräumen 30 für die Aufnahme von Knieblöcken 28. Die Knieblöcke 28 sind vorzugsweise mittels Preßpassung in die Aufnahmeräume 30 eingesetzt. Die Knieblöcke 28 erstrecken sich vom Kniepolster 26 im wesentlichen senkrecht nach hinten zum Fahrzeugquerträger 22, so daß der Aufprall im wesentlichen parallel zu den Knieblöcken 28 erfolgt. Das Kniepolster 26 ist unter einem Winkel angeordnet, derart, daß die Aufprallast auf die Knie des Fahrgasts gleichmäßig verteilt wird.
Das Kniepolster 26 ist ferner mit einer U-förmigen Öffnung 34, die eine Lenksäule aufnimmt, sowie mit einer Öffnung 36 in der linken unteren Ecke versehen, die einen Zugriff zur Motorhaubenentriegelung, zu einer Notbremse oder anderen, ähnlichen Vorrichtungen, die sich unter dem Armaturenbrett 20 befinden, ermöglicht.
Das Kniepolster 26 umfaßt eine Verstärkungssteganordnung 38, die der plattenähnlichen Struktur eine Starrheit verleiht und aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein kann. Die Stegstruktur 38 erstreckt sich von einer Platte 40, die aus einer Kunststoffolie oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein kann. Das Kniepolster 26 ist so beschaffen, daß es bei einem Aufprall aufgrund einer Frontalkollision Energie zu den Knieblöcken 28 leitet. Die äußere Oberfläche 44 des Kniepolsters 26 kann mit einer Lage aus zerquetschbarem Polystyrolschaum mit einer Dicke im Bereich von etwa 2,5 bis etwa 3,75 cm versehen sein. Diese Lage kann Energie bei einem Aufprall durch Verformung absorbieren, wodurch die Knie des Fahrgasts bei einem Frontalaufprall geschützt werden.
Die Platte 40 und die äußere Oberfläche 44 (in 1 gezeigt) können mit einer Haut oder Abdeckung 48 (in 1 gezeigt) beschichtet sein. Der untere vordere Abschnitt des Kniepolsters 26 kann abgeschrägt sein, um die normale Beinfreiheit, die dem Fahrgast in dem Kraftfahrzeug 10 zur Verfügung steht, zu erhöhen und um die Störung im Normalbetrieb des Kraftfahrzeugs 10 minimal zu machen.
Der Knieblock 28 ist ein Schutzelement für die Absorption von Aufprallasten. Der Knieblock 28 ist zwischen die innere Oberfläche des Kniepolsters 26 und den Fahrzeugquerträger 22 sandwichartig eingefügt. Daher ist der Knieblock 28 durch das Kniepolster 26 verdeckt.
Der Knieblock 28 ist vorzugsweise ein mehrzelliges Element. Der Ausdruck "mehrzellig" sollte im weitesten Sinne verstanden werden und umfaßt Strukturen mit offenen Zellen mit beliebiger Form, die von benachbarten Zellen durch Wände getrennt sind. Somit können die Zellen nahezu jede Form besitzen, beispielsweise kreisförmig, sechsekkig, rechtwinklig, elliptisch, quadratisch, viereckig mit parallelen Seiten, trapezförmig oder unregelmäßig. Vorzugsweise ist der Knieblock 28 aus Wavecore (ein Erzeugnis von ATS, Inc. in Natick, Massachusetts) hergestellt, das ein mehrzelliges Element mit im wesentlichen quadratischen Zellen ist. Ferner müssen die Wände weder über eine Reaktionsoberfläche (die Oberfläche, die bei einem Frontalaufprall mit dem Fahrzeugquerträger 22 in Kontakt gelangt) des Knieblocks 28 noch in einer Richtung senkrecht zu der Reaktionsfläche des Knieblocks 28 eine gleichmäßige Dicke besitzen.
Vorzugsweise ist der Knieblock 28 aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt, etwa Polypropylen, ABS tec oder Polycarbonat. Alternativ kann der Knieblock 28 ein verstärkter Kunststoff sein, der aus hochgradig zugfesten Fasern, etwa aus Kohlenstoff, Glas, Kevlar (ein Erzeugnis von du Pont de Nemours und Company in Richmond, Virginia) oder Dyneema (ein Produkt von Toyobo in Japan) sein, der in ein wärmehärtendes Harz wie etwa ein Epoxid oder ein thermoplastisches Harz wie etwa Polyetherimid eingebettet ist. Die Kombination aus der Dicke und aus den Werkstoffen, die in dem Knieblock 28 verwendet wird, ist variabel, damit das Ansprechverhalten des Knieblocks 28 auf die spezifischen dynamischen Aufprallasten abgestimmt werden kann. Ferner kann die Konstruktion des Knieblocks 28 durch die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe, unterschiedlicher Dichten oder Zellgrößen oder Zellformen geändert werden, um die Quetschlast zu verändern.
Der Knieblock 28 kann dauerhaft verformt werden, wenn er einer übermäßigen Aufprallast unterworfen wird. Diese dauerhafte Verformung hat die Absorption von Energie im Knieblock 28 zur Folge, wodurch die Knie des Fahrgasts geschützt werden. Ferner können die Knieblöcke 28 aus den Aufnahmeräumen 30 in der inneren Oberfläche des Kniepolsters 26 bequem entnommen werden, wodurch der Austausch der Knieblöcke 28 ermöglicht wird.
Die Knieblöcke 28 gemäß der Erfindung bewirken im Vergleich zu herkömmlichen Knieblöcken eine bis zu 90 %-ige Verringerung des Gewichts und eine 75–90 %-ige Verringerung der Kosten.
Das Prinzip und die Funktionsweise der Erfindung ist anhand einer bevorzugten Ausführungsform erklärt und veranschaulicht worden. Selbstverständlich kann die Erfindung jedoch in anderer Weise als erklärt und veranschaulicht ausgeführt werden, ohne vom Erfindungsgedanken oder vom Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims

Fahrgast-Rückhaltevorrichtung für Kraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch ein Kniepolster (26) mit einer inneren Oberfläche, die wenigstens einen Aufnahmeraum (30) aufweist, und einen Knieblock (28), der kinetische Energie absorbiert, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auftritt, wobei der Knieblock (28) in dem Aufnahmeraum (30) aufgenommen ist und ein mehrzelliges Element ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrzellige Element (28) Strukturen aufweist, die offene Zellen mit beliebiger Form besitzen, die von benachbarten Zellen durch Wände getrennt sind.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen im wesentlichen quadratisch sind.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände unterschiedliche Dicken besitzen.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus Polypropylen hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus einem verstärkten Kunststoff, der hochgradig zugfeste Fasern enthält, hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus den Dicken und den Werkstoffen, die in dem Knieblock (28) verwendet werden, variabel ist, damit das Ansprechverhalten des Knieblocks (28) auf die spezifischen dynamischen Aufprallasten abgestimmt werden kann.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) unter Verwendung verschiedener Werkstoffe, verschiedener Dichten oder verschiedener Zellgrößen und/oder Zellformen gebildet ist, um die Quetschlast des Knieblocks (28) zu verändern.
Kraftfahrzeug, das ein Armaturenbrett (20), einen Fahrzeugquerträger (22) und ein Fahrgast-Rückhaltesystem umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgast-Rückhaltesystem umfaßt: ein Kniepolster (26), das eine plattenähnliche Struktur besitzt, die an dem Armaturenbrett (20) befestigt ist und eine innere Oberfläche mit wenigstens einem Aufnahmeraum (30) besitzt, und einen Knieblock (28), der in dem wenigstens einen Aufnahmeraum (30) aufgenommen ist, sich zwischen der inneren Oberfläche des Kniepolsters (26) und dem Fahrzeugquerträger (22) befindet und ein mehrzelliges Element ist, das die kinetische Energie, die bei einem Aufprall des Kraftfahrzeugs auftritt, absorbieren kann.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mehrzellige Element Strukturen hat, die offene Zellen mit beliebiger Form besitzen, die von benachbarten Zellen durch Wände ge trennt sind.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen im wesentlichen quadratisch sind.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände unterschiedliche Dicken besitzen.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus einem thermoplastischen Werkstoff hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus Polypropylen hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) aus einem verstärkten Kunststoff, der hochgradig zugfeste Fasern enthält, hergestellt ist.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination aus den Dicken und Werkstoffen, die in dem Knieblock (28) verwendet werden, variabel ist, damit das Ansprechverhalten des Knieblocks (28) auf spezifische dynamische Aufprallasten abgestimmt werden kann.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Knieblock (28) unter Verwendung verschiedener Werkstoffe, verschiedener Dichten, verschiedener Zellgrößen und/oder Zellformen hergestellt ist, um die Quetschlast des Knieblocks (28) zu verändern.
Fahrgast-Rückhaltevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Oberfläche des Kniepolsters (26) mehrere Aufnahmeräume (30), die den wenigstens einen Aufnahmeraum (30) umfassen, aufweist und die Rückhaltevorrichtung mehrere Knieblöcke (28) umfaßt, die den wenigstens einen Knieblock (28) umfassen, wobei jeder der Knieblöcke (28) in einem entsprechenden der Aufnahmeräume (30) aufgenommen ist.