DE102005046651B4 - Energy absorption element, in particular deformation element, as a safety device for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Energieabsorptionselement als Deformationselement für eine Sicherheitseinrichtung eines Kraftfahrzeuges, das bei einer aufprallbedingten Krafteinwirkung Energie absorbiert, wobei das Energieabsorptionselement (1) im montierten Grundzustand mit Luft befüllte, geschlossene Deformationskammern (3) aufweist, die wenigstens eine Gasauslasseinrichtung (4) für einen definierten Gasauslass bei einer aufprallbedingten Krafteinwirkung auf die Deformationskammern (3) aufweisen, wobei das Deformationselement (1) mit im montierten Grundzustand dimensionsstabilen Kammerwänden (6) ausgebildet ist dergestalt, dass die Deformationskammern (3) bei einem Aufprall und Überschreitung eines vorgebbaren Kraftschwellwertes unter Energieabsorption mechanisch verformbar bzw. deformierbar ist und gleichzeitig ein Luftauslass mittels der wenigstens einen Luftauslasseinrichtung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Deformationselement (1) als Knieaufprallschutz hinter einer dem Kniebereich (7) eines Fahrzeuginsassen zugeordneten Instrumententafel (11) angeordnet ist, und dass die Deformationskammern (3) des Deformationselementes (1) in Fahrzeuglängsrichtung hintereinander ausgerichtet zwischen einem Fahrzeugquerträger (9) und einer Schalttafelrückseite der Instrumententafel (11) angeordnet ist, und dass bei einer wirkenden Aufprallkraft sich die Deformationskammern (3) des Deformationselementes (1) am Fahrzeugquerträger (9) abstützen.Energy absorption element as a deformation element for a safety device of a motor vehicle, which absorbs energy in the event of an impact-related force, the energy absorption element (1) having air-filled, closed deformation chambers (3) in the installed basic state, which have at least one gas outlet device (4) for a defined gas outlet at a impact-induced force on the deformation chambers (3), the deformation element (1) having chamber walls (6) that are dimensionally stable in the assembled basic state such that the deformation chambers (3) are mechanically deformable or deformable with energy absorption in the event of an impact and a predeterminable force threshold value is exceeded and at the same time an air outlet takes place by means of the at least one air outlet device, characterized in that the deformation element (1) as a knee impact protection behind a knee area (7) of a vehicle seated assigned instrument panel (11), and that the deformation chambers (3) of the deformation element (1) aligned in the longitudinal direction of the vehicle are arranged one behind the other between a vehicle cross member (9) and a switch panel rear side of the instrument panel (11), and that when an impact force acts, the Support deformation chambers (3) of the deformation element (1) on the vehicle cross member (9).
Description
Die Erfindung betrifft ein Energieabsorptionselement, insbesondere ein Deformationselement, als Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an energy absorption element, in particular a deformation element, as a safety device for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
Deformationselemente dienen in Kraftfahrzeugen dazu, bei einem Anprall eines Fahrzeuginsassen die Aufprallenergie zu absorbieren und den Anprall eines Fahrzeuginsassen abzufedern. Neben der Abfederung eines Kopfaufpralls spielt insbesondere auch die Abfederung eines Knieanpralls in Kraftfahrzeugen eine wesentliche Rolle. So ist aus der
Weiter ist aus der
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Eine durch Airbags gebildete Knieaufprallschutzvorrichtung ist ferner auch aus der
Des Weiteren sind auch aus einem Schaummaterial hergestellte Deformationselemente allgemein bekannt, die bei einem Aufprall Energie absorbieren.Furthermore, deformation elements made from a foam material are also generally known, which absorb energy in the event of an impact.
Aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein alternatives Energieabsorptionselement, insbesondere ein Deformationselement, als Sicherheitseinrichtung für Kraftfahrzeuge, zur Verfügung zu stellen, mit dem ein einfacher und preiswerter Aufprallschutz, insbesondere für einen Knieaufprall oder einen Kopfaufprall, zur Verfügung gestellt wird.The object of the present invention is to provide an alternative energy absorption element, in particular a deformation element, as a safety device for motor vehicles, with which simple and inexpensive impact protection, in particular for a knee impact or a head impact, is made available.
Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen dazu sind in den weiteren Ansprüchen genannt.This object is achieved with the features of claim 1. Advantageous configurations are specified in the further claims.
Gemäß Anspruch 1 weist das Energieabsorptionselement wenigstens eine im montierten Grundzustand mit Gas, insbesondere mit Luft befüllte, geschlossene Aufprallkammer auf, die wenigstens eine Gasauslasseinrichtung für einen definierten Gasauslass bei einer aufprallbedingten Krafteinwirkung auf die Aufprallkammer aufweist. Die Gas- bzw. Luftkammern werden hier somit besonders vorteilhaft zusammengedrückt und wirken als „pneumatisches Verzögerungselement“. D. h., dass je nach Auslegung der Gasauslasseinrichtung, z. B. einer einfachen Auslassöffnung oder auch eines Auslassventils, auf einfache Weise eine an die jeweils vorherrschenden Einbaubedingungen und Anprallbedingungen gezielte Auslegung der gesteuerten Verzögerung von eindringenden Teilen in die Energieabsorptionselementstruktur geschaffen werden kann. Die Auslegung erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit von der Eindringgeschwindigkeit so, dass bei einer hohen Geschwindigkeit eine hohe Verzögerungskraft wirkt, während bei kleinen Geschwindigkeiten eine kleine Verzögerungskraft wirkt.According to claim 1, the energy absorbing element has at least one closed impact chamber filled with gas, in particular with air, in the installed basic state, which has at least one gas outlet device for a defined gas outlet when an impact-related force acts on the impact chamber. The gas or air chambers are compressed here in a particularly advantageous manner and act as a “pneumatic delay element”. i.e., that depending on the design of the gas outlet device, e.g. B. a simple outlet opening or an outlet valve, a targeted to the prevailing installation conditions and impact conditions interpretation of the controlled deceleration of penetrating parts in the energy absorption element structure can be created. The design is preferably carried out as a function of the penetration speed in such a way that a high deceleration force acts at a high speed, while a small deceleration force acts at low speeds.
Besonders bevorzugt ist das Energieabsorptionselement als Deformationselement mit im montierten Grundzustand form- bzw. dimensionsstabilen Kammerwänden ausgebildet dergestalt, dass die wenigstens eine Deformationskammer als Aufprallkammer bei einem Aufprall unter Energieabsorption mechanisch verformbar bzw. deformierbar ist und gleichzeitig ein definierter Gas-, insbesondere Luftauslass, mittels der wenigstens einen Gas-, insbesondere Luftauslassöffnung erfolgt. Mit einem derartigen bevorzugten erfindungsgemäßen Aufbau kann sowohl eine Energieabsorption durch mechanische Verformung als auch durch pneumatische Dämpfung über eine Auslassöffnung oder ein Auslassventil erfolgen. Damit werden hervorragende Energieabsorptionsergebnisse erreicht.The energy absorption element is particularly preferably designed as a deformation element with chamber walls that are dimensionally stable in the assembled basic state, such that the at least one deformation chamber as an impact chamber can be mechanically deformed or deformed in the event of an impact with energy absorption and at the same time a defined gas, in particular air outlet, by means of which at least one gas, in particular air, outlet opening. With such a preferred structure according to the invention, energy can be absorbed both by mechanical deformation and by pneumatic damping via an outlet opening or an outlet valve. This achieves excellent energy absorption results.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines Deformationselementes ist, dass dieses sehr kostengünstig aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden kann, insbesondere als Blasformteil durch Blasformen eines Kunststoffmaterials. Die Formgebung eines derartigen Blasformteils ist hochflexibel, so dass eine optimale Nutzung und Anpassung an die jeweils gegebenen Einbaubedingungen auf einfache Weise möglich ist. Das Blasformteil kann hier somit vorteilhaft als Strukturelement der jeweiligen Umgebung genutzt werden. Darüber hinaus ist ein derartiges Blasformen sehr kostengünstig, so dass die durch das Blasformen hergestellten und ggf. auch mehrere Luftkammern aufweisenden Deformationselemente bei hoher Funktionssicherheit sehr preiswert in der Herstellung sind.A further important advantage of a deformation element is that it can be produced very inexpensively from a plastic material, in particular as a blow molded part by blow molding a plastic material. The shaping of such a blow molded part is highly flexible, so that optimal use and adaptation to the given installation conditions is possible in a simple manner. The blow molded part can thus advantageously be used here as a structural element of the respective environment. In addition, such a blow molding is very economical, so that the deformation elements produced by blow molding and possibly also having several air chambers are very inexpensive to produce with high functional reliability.
Bevorzugt weist, wie dies bereits eben angedeutet wurde, das Deformationselement eine Mehrzahl von geschlossenen Deformationskammern, vorzugsweise Luftkammern, auf, die in Anprallrichtung gesehen vorzugsweise kaskadenartig hintereinander angeordnet sind. Damit kann eine optimale Energieabsorptionsstruktur zur Verfügung gestellt werden, bei der ggf. die unterschiedlichen Deformationskammern auch mit unterschiedlichen Deformationseigenschaften ausgelegt sein können. Damit ist eine hervorragende weitere Anpassung an die jeweils konkret herrschenden Anprallbedingungen möglich.As has already been indicated, the deformation element preferably has a plurality of closed deformation chambers, preferably air chambers, which are preferably arranged one behind the other in a cascade-like manner, viewed in the direction of impact. An optimal energy absorption structure can thus be made available, in which the different deformation chambers can also be designed with different deformation properties, if necessary. This enables excellent further adaptation to the specific impact conditions that prevail in each case.
Bevorzugt sind die Deformationskammern in Anprallrichtung gesehen jeweils mit einem Spaltabstand voneinander beabstandet, jedoch mechanisch miteinander verbunden, was insbesondere durch die besonders einfache Herstellung eines derartigen Bauteils als Blasformteil möglich ist.Preferably, the deformation chambers are spaced apart by a gap distance when viewed in the direction of impact, but are mechanically connected to one another, which is possible in particular due to the particularly simple production of such a component as a blow-moulded part.
Jede der Kammern weist wenigstens eine durch eine Auslassöffnung vorgegebenen Öffnungsquerschnittes oder ein Auslassventil gebildete Gasauslasseinrichtung auf, wobei die Kammern zudem für besonders gute Energieabsorptionsergebnisse einen entsprechend gestalteten Aufbau aufweisen.Each of the chambers has at least one gas outlet device formed by an outlet opening with a predetermined opening cross section or an outlet valve, the chambers also having a correspondingly designed structure for particularly good energy absorption results.
Das erfindungsgemäße Deformationselement ist als Knieaufprallschutz hinter einem dem Kniebereich eines Fahrzeuginsassen zugeordneten Verkleidungsteil, das heißt einer Instrumententafel angeordnet. In diesem Fall ist das Deformationselement im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung ausgerichtet zwischen einem Fahrzeugquerträger und einer Schalttafelrückseite angeordnet, so dass sich das Deformationselement bei einem Anprall und einer aufprallbedingten Kraftbeaufschlagung von der Instrumententafelseite her z. B. besonders vorteilhaft im Bereich des Querträgers abstützen kann.The deformation element according to the invention is arranged as knee impact protection behind a paneling part assigned to the knee area of a vehicle occupant, ie an instrument panel. In this case, the deformation element is arranged essentially aligned in the vehicle longitudinal direction between a vehicle cross member and a rear side of the dashboard, so that the deformation element moves in the event of an impact and when a force is applied as a result of the impact from the instrument panel side, e.g. B. can be supported particularly advantageously in the area of the cross member.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to a drawing.
Die einzige Figur zeigt schematisch ein als Blasformteil aus einem Kunststoffmaterial hergestelltes Deformationselement 1, das mehrere mittels eines Verbindungssteges 2 miteinander verbundene Deformationskammern 3 als Luftkammern aufweist.The single figure shows schematically a deformation element 1 produced as a blow-moulded part from a plastic material and having a plurality of
Jeder dieser geschlossenen Deformationskammern 3, die hier allesamt einen in etwa rechteckförmigen Querschnitt aufweisen, ist eine Luftauslassöffnung bzw. ein Luftauslassventil 4 zugeordnet, das hier lediglich beispielhaft in einem oberen, stirnseitigen Wandbereich 5 der Deformationskammern 3 angeordnet ist.Each of these closed
Die Kammerwände 6 der einzelnen Deformationskammern 3 des Deformationselementes 1 weisen jeweils einen solche Materialstärke auf, dass die Deformationskammern 3 im in der einzigen Figur gezeigten Grundzustand form- bzw. dimensionsstabil ausgebildet sind, d. h., dass diese durch im Grundzustand im wesentlichen biegesteife Kammerwände ausgebildet sind, die erst nach Überschreiten eines z. B. anprallbedingten Kraftschwellwertes unter Energieabsorption mechanisch verformbar bzw. deformierbar sind.The
Wie dies der einzigen Figur weiter entnommen werden kann, bildet das Deformationselement 1 hier einen Knieaufprallschutz für einen Kniebereich 7 eines hier lediglich schematisch dargestellten Beins 8 eines Fahrzeuginsassen aus und ist daher im Bereich zwischen einem Fahrzeugquerträger 9 und einer Rückseite eines unteren Instrumententafelbereichs einer Instrumententafel 11, die hier nur ausschnittsweise dargestellt ist, angeordnet.As can also be seen from the single figure, the deformation element 1 here forms a knee impact protection for a
Wie dies in Verbindung mit der dem unteren Instrumententafelbereich 10 zugeordneten, vorderen Deformationskammer 3 gezeigt ist, kann ein derartiges als Blasformteil ausgebildetes Deformationselement sehr gut und einfach hinsichtlich seiner Formgebung an die jeweils vorhandene Bauraumgeometrie angepasst werden, hier mit einem schräg verlaufenden Wandbereich 12 an den in diesen Bereich ebenfalls schräg verlaufenden unteren Instrumententafelbereich 10 angepasst werden.As is shown in connection with the
Bei einem hier nicht dargestellten Anprall des Kniebereichs 7 des Fahrzeuginsassen an den unteren Instrumententafelbereich 10 verlagert sich diese in Richtung auf das Deformationselement 1 zu und gelangt in eine Anlageverbindung mit der der Instrumententafel nächsten, ersten Deformationskammer 3, die dann in Abhängigkeit von der wirkenden Anprallkraft und der Eindringgeschwindigkeit in diese unter Energieabsorption mechanisch verformt wird, wobei durch das gleichzeitige Zusammendrücken der Deformationskammer 3 als Luftkammer im Rahmen dieser mechanischen Verformung die darin aufgenommene Luft komprimiert wird, wodurch zusätzlich Energie absorbiert wird. Je nach der Auslegung des z. B. Luftauslasses 4 oder der Luftauslassöffnung kann dabei nach Überschreiten eines bestimmten, vorgegebenen Luftinnendrucks ein gesteuertes Auslassen der Luft erfolgen, um den Energieabsorptionsvorgang weiter fortzuführen. Die Deformationskammern 3 wirken hier somit zusätzlich als pneumatisches, energieabsorbierendes Verzögerungselement. Je nach der wirkenden Anprallkraft, kann dieser eben beschriebene Vorgang der Reihe nach bzw. mehr oder weniger auch gleichzeitig in mehreren oder sämtlichen Deformationskammern 3 des Deformationselementes 1 stattfinden, das sich dann vorzugsweise im Bereich des Fahrzeugquerträgers 9 abstützt.If the vehicle occupant's
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Deformationselementdeformation element
- 22
- Verbindungsstegconnecting bar
- 33
- Deformationskammerndeformation chambers
- 44
- Luftauslassventil/-öffnungAir Release Valve/Orifice
- 55
- stirnseitiger Wandbereichfront wall area
- 66
- Kammerwändechamber walls
- 77
- Kniebereichknee area
- 88th
- Beinleg
- 99
- Fahrzeugquerträgervehicle cross member
- 1010
- unterer Instrumententafelbereichlower instrument panel area
- 1111
- Instrumententafeldashboard
- 1212
- schräg verlaufender Wandbereichsloping wall area
Claims (7)
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