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HINTERGRUND
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Ein Innenraum eines Fahrzeugs, wie etwa eines Kraftfahrzeugs, kann eine Instrumententafelanordnung beinhalten. Die Instrumententafelanordnung kann Komponenten wie etwa ein Handschuhfach, Kniepolster usw. beinhalten. Während eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs kann sich ein Insasse des Fahrzeugs vorwärts bewegen und auf eine oder mehrere Komponenten der Instrumententafelanordnung, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. aufschlagen. Fahrzeuge können mittels einer Vielzahl standardisierter Aufpralltests von Organisationen wie etwa der National Highway Transportation and Safety Administration (NHTSA) bewertet werden. Beispielsweise können die Oberschenkelbelastungsfähigkeit und die Körperverlagerung während einer Kollision getestet werden. Die Komponenten der Instrumententafelanordnung, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. können konzipiert sein, um Energie von dem Insassen während des Aufpralls aufzunehmen.
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Fahrzeuginsassen haben unterschiedliche Größen, und die unterschiedliche Größe beeinflusst das Ausmaß der Aufprallkraft des Insassen gegen die Komponente, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. während eines Aufpralls. Standardisierte Tests können beispielsweise den Aufprall auf die Komponente, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. von einem Insassen der Größe eines männlichen Insassen der 95. Perzentile, d. h. eines relativ großen Insassen, testen, und können ebenfalls den Aufprall auf eine Komponente von einem Insassen der Größe eines weiblichen Insassen der 5. Perzentile, d. h. eines relativ kleinen Insassen, testen. Dieser Unterschied in der Größe des Insassen erzeugt konkurrierende Konstruktionsfaktoren, die relativ steife Komponenten, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. zum Absorbieren der Energie von großen Insassen bevorzugen, und die relativ flexible Komponenten, z. B. das Handschuhfach, Kniepolster usw. zum Absorbieren der Energie von kleinen Insassen bevorzugen. Mit anderen Worten, eine steife Komponente kann Energie von dem großen Insassen absorbieren ohne an einem Rahmen der Instrumententafelanordnung „bis zum Anschlag durchzufedern“, sie kann jedoch zu steif sein, um Energie von einem kleinen Insassen beim Erstaufprall auf die Komponente angemessen zu absorbieren. Andererseits kann eine flexible Komponente Energie von einem kleinen Insassen zu Beginn des Erstaufpralls auf die Komponente absorbieren, sie kann jedoch nicht die Energie von einem großen Insassen am Ende des Aufprallereignisses angemessen absorbieren. Daher bleibt eine Möglichkeit, eine Komponente zu konzipieren, die Energie von Insassen verschiedener Größe absorbieren kann.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Ansicht eines Handschuhfachs in einem Fahrzeug.
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2 ist eine perspektivische Rückansicht des Handschuhfachs, einschließlich eines energieabsorbierenden Elements, das eine von einer Wand des Handschuhfachs gestützte Basis und mehrere sich von der Basis erstreckende Vorsprünge aufweist.
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3 ist eine perspektivische Ansicht des energieabsorbierenden Elements.
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4 ist eine Seitenansicht des Handschuhfachs von links vor Ausübung einer Aufprallkraft auf das Handschuhfach.
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5 ist eine Seitenansicht des Handschuhfachs mit einem ersten Vorsprung des energieabsorbierenden Elements, das während eines Aufpralls auf das Handschuhfach durch einen relativ kleinen Insassen auf die Instrumententafel aufschlägt.
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6 ist eine Seitenansicht des Handschuhfachs von links mit einem ersten Vorsprung und einem zweiten Vorsprung des energieabsorbierenden Elements, das während eines Aufpralls auf das Handschuhfach durch einen relativ großen Insassen auf die Instrumententafel aufschlägt.
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7 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements.
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8 ist eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements.
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9 ist eine perspektivische Ansicht des energieabsorbierenden Elements von 3 an einem Kniepolster.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Figuren, wobei gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile bezeichnen, zeigen die Figuren ein energieabsorbierendes Element 10, 210, 310 für eine Instrumententafel 14. Das energieabsorbierende Element beinhaltet eine Wand 12, die dazu ausgelegt ist, von der Instrumententafel 14 gestützt zu werden. Das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 beinhaltet einen ersten Vorsprung 16, d. h. eine erste Rippe, und einen zweiten Vorsprung 18, d. h. eine zweite Rippe, die jeweils von der Wand 12 gestützt werden und sich in einer gemeinsamen Richtung von der Wand 12 weg erstrecken. Der erste Vorsprung 16 weist eine erste Länge auf und der zweite Vorsprung 18 weist eine zweite Länge auf, die von der ersten Länge verschieden ist. Der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 bestehen aus einem Material, das von einem Material der Wand 12 verschieden ist.
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Während eines Aufpralls des Fahrzeugs, z. B. eines Frontalaufpralls, kann ein Insasse des Fahrzeugs sich in Richtung des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310 bewegen und auf das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 aufschlagen. Beispielsweise können die Beine und/oder die Knie des Insassen auf das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 aufschlagen. Da die erste Länge des ersten Vorsprungs 16 verschieden von der zweiten Länge des zweiten Vorsprungs 18 ist, können der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 allein oder in Kombination eine Reihe von Aufprallkräften von einer Vielzahl unterschiedlich großer Insassen absorbieren. Beispielsweise, wenn, wie in 5 gezeigt, ein relativ kleiner Insasse, z. B. ein weiblicher Insasse der 5. Perzentile, gegen das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 stößt, verformt der Insasse den ersten Vorsprung 16, und der erste Vorsprung 16 absorbiert Energie von dem Insassen. Im Vergleich, wenn, wie in 6 gezeigt, ein relativ großer Insasse, z. B. ein männlicher Insasse der 95. Perzentile, gegen das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 stößt, verformt der Insasse sowohl den ersten Vorsprung 16 als auch den zweiten Vorsprung 18. Mit anderen Worten, in 5 absorbiert der erste Vorsprung 16 genug Energie von dem relativ kleinen Insassen, so dass der zweite Vorsprung 18 nicht benötigt wird, um Energie zu absorbieren. In 6 deformiert der relativ große Insasse den ersten Vorsprung 16 so weit, dass der zweite Vorsprung 18 benötigt wird, um zusätzlich zu dem ersten Vorsprung 16 Energie zu absorbieren, d. h., der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 arbeiten parallel, um Energie von dem relativ großen Insassen zu absorbieren. Somit kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 während eines Aufpralls von einem relativ kleinen Insassen, von einem relativ großen Insassen und von Insassen dazwischenliegender Größen Energie absorbieren.
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Wie untenstehend dargelegt, ist eine erste Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements 10 in den 2–6 gezeigt, eine zweite Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements 210 ist teilweise in 7 gezeigt, und eine dritte Ausführungsform 310 ist teilweise in 8 gezeigt.
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Das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 kann Teil einer Instrumententafelanordnung 20, wie in 1 gezeigt, sein. Die Instrumententafelanordnung 20 kann eine Instrumententafel 14 beinhalten. Die Instrumententafel 14 kann einen Rahmen 22 und eine Abdeckung beinhalten. Der Rahmen 22 kann beispielsweise aus Metall und/oder Kunststoff bestehen und kann die Abdeckung halten. Die Abdeckung kann beispielsweise aus Kunststoff, Vinyl, Leder usw. bestehen und der Instrumententafelanordnung 20 ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild verleihen.
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Die Instrumententafel 14 kann eine Reaktionsfläche 24 zum Kontaktieren der Vorsprünge beinhalten, wie in den 4–6 gezeigt. Beispielsweise kann die Reaktionsfläche 24 durch ein Modulgehäuse 25 der Instrumententafel 14 definiert sein, wie in den 4–6 gezeigt. Alternativ kann die Reaktionsfläche 24 durch jede geeignete Fläche der Instrumententafel 14 einschließlich des Rahmens 22 definiert sein. Die Reaktionsfläche 24 ist relativ zu dem ersten Vorsprung 16 und dem zweiten Vorsprung 18 starr, so dass sich der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 verformen, wenn sie gegen die Reaktionsfläche 24 gedrückt werden, wie in den 5 und 6 gezeigt. Die Reaktionsfläche 24 kann jede geeignete Form aufweisen, um den ersten Vorsprung 16 und den zweiten Vorsprung 18 zu kontaktieren und/oder die Verformung des ersten Vorsprungs 16 und/oder des zweiten Vorsprungs 18 zu lenken.
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Das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 kann beispielsweise ein Handschuhfach 26 sein, wie in den 1–2 und den 4–6 gezeigt. In einer derartigen Auslegung kann das Handschuhfach 26 ein Gehäuse 28 und eine von dem Gehäuse 28 gestützte Abdeckung 30 beinhalten. Das Gehäuse 28 kann eine Kammer 32 definieren und die Abdeckung 30 kann beweglich an das Gehäuse 28 gekoppelt sein, um die Kammer 32 zu bedecken und freizulegen, d. h., das Handschuhfach 26 zu öffnen und zu schließen. Die Abdeckung 30 kann dazu ausgelegt sein, in einer geschlossenen Position lösbar verriegelt zu werden. Um sich zwischen der geschlossenen Position und einer geöffneten Position zu bewegen, kann die Abdeckung 30 um ein Scharnier schwenken.
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In der Auslegung, in der das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 ein Handschuhfach 26 beinhaltet, kann das Handschuhfach 26 die Wand 12 darstellen, die den ersten Vorsprung 16 und den zweiten Vorsprung 18 stützt. Die Wand 12 kann sich beispielsweise an einem rückwärtigen Ende des Handschuhfachs 26 befinden, wie in 2 und den 4–6 gezeigt. Ungeachtet der Art des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310 kann die Wand 12 beispielsweise aus einem Polymer, z. B. Kunststoff, oder jedem anderen geeigneten Material ausgebildet sein.
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Das Handschuhfach 26 kann relativ zu der Instrumententafel 14 bewegbar sein, wenn es einer eine vorbestimmte Kraft überschreitenden Kraft ausgesetzt ist. Beispielsweise kann das Handschuhfach 26 mit der Instrumententafel 14 durch eine Abreiß- und/oder eine verformbare Verbindung (nicht gezeigt) verbunden sein. Dementsprechend, wenn ein Insasse während eines Aufpralls des Fahrzeugs, z. B. eines Frontalaufpralls, auf das Handschuhfach 26 aufschlägt, kann sich das Handschuhfach 26 relativ zu der Instrumententafel 14 bewegen, um dem ersten Vorsprung 16 und dem zweiten Vorsprung 18 zu gestatten, sich in Richtung der Reaktionsfläche 24 der Instrumententafel 14 zu bewegen.
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Die Abdeckung 30 und/oder das Gehäuse 28 können relativ zu dem ersten Vorsprung 16 und dem zweiten Vorsprung 18 starr sein, so dass ein Aufprall von einem Insassen auf das Handschuhfach 26 über das Handschuhfach 26 auf den ersten Vorsprung 16 und den zweiten Vorsprung 18 übertragen wird. Die Abdeckung 30 und das Handschuhfach 26 können jeweils aus jeder geeigneten Art von Material ausgebildet sein.
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Als ein weiteres Beispiel, wie in 9 gezeigt, kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 ein Kniepolster 34 sein. Das Kniepolster 34 kann beispielsweise ein Substrat 36 und eine Abdeckung beinhalten. Das Substrat 36 kann die Wand 12 darstellen, die den ersten Vorsprung 16 und den zweiten Vorsprung 18 stützt. Das Substrat 36 kann beispielsweise aus Kunststoff ausgebildet sein, und die Abdeckung kann aus Kunststoff, Vinyl, Leder usw. ausgebildet sein und dem Kniepolster 34 ein ästhetisch ansprechendes Erscheinungsbild verleihen. Das Kniepolster 34 kann sich entlang eines jeden Teils der Instrumententafel 14 befinden.
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Bezug nehmend auf 3 kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310, d. h. ein Patch, eine Basis 40 beinhalten, wobei der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 von der Basis 40 gestützt werden. Die Basis 40 kann relativ zu der Wand 12 befestigt sein, wie weiter untenstehend dargelegt, um den ersten Vorsprung 16 und den zweiten Vorsprung 18 an der Wand 12 zu befestigen.
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Das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 kann mehr als einen ersten Vorsprung 16 und mehr als einen zweiten Vorsprung 18 beinhalten. Beispielsweise beinhaltet, wie in 3 gezeigt, das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 zwei erste Vorsprünge 16 und zwei zweite Vorsprünge 18. Alternativ kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 jede geeignete Anzahl, z. B. einen oder mehrere, erste Vorsprünge 16 beinhalten, und kann jede geeignete Anzahl, z. B. einen oder mehrere, zweite Vorsprünge 18 beinhalten.
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Der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 können integral mit der Basis 40 ausgebildet sein, d. h. gleichzeitig als eine einzelne Einheit ausgebildet sein. Alternativ kann bzw. können der erste Vorsprung 16 und/oder der zweite Vorsprung 18 separat von der Basis 40 ausgebildet sein und nachfolgend an der Basis 40 angebracht werden.
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Die Basis 40 kann an die Wand 12 angeklebt sein. Beispielsweise kann die Basis 40 mittels eines Klebstoffs oder eines anderen Klebemittels an der Wand 12 haften. Zusätzlich oder als Alternative zu Klebstoffen kann die Basis 40 an der Wand 12 durch Befestigen (nicht gezeigt), Schweißen (nicht gezeigt) oder durch jedes andere geeignete Verfahren montiert werden.
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Bezug nehmend auf die 2–6 können der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 von der Basis 40 aus freitragend sein. Beispielsweise beinhalten der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 jeweils ein befestigtes Ende 42, das an der Basis 40 befestigt ist, und ein freies Ende 44, 45, das von der Basis 40 beabstandet ist. Wie in den 5–6 gezeigt, kann das freie Ende 44, 45 die Reaktionsfläche 24 während eines Aufpralls des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310 kontaktieren.
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Der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 können aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein. Beispielsweise können das erste Material und das zweite Material aus Schaumstoff ausgebildet sein.
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Wie obenstehend dargelegt, kann der erste Vorsprung 16 aus einem Material ausgebildet sein, das von dem Material des zweiten Vorsprungs 18 verschieden ist, d. h. das Material des ersten Vorsprungs 16 kann eine von dem Material des zweiten Vorsprungs 18 verschiedene Materialart und/oder von verschiedener Dichte sein. Beispielsweise können der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 aus einer verschiedenen Art von Schaumstoff ausgebildet sein. Als ein weiteres Beispiel können der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 aus derselben Art von Schaumstoff ausgebildet sein, die verschiedene Dichten aufweist. In einer derartigen Ausführungsform können der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 abgestimmt werden, um die Verformung und Kompressibilität der Vorsprünge zu ändern, d. h., um verschiedene Energiemengen zu absorbieren.
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Die Basis 40 kann aus derselben Materialart wie der erste Vorsprung 16 und/oder der zweite Vorsprung 18 ausgebildet sein. In einer derartigen Ausführungsform können die Basis 40, der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 integral ausgebildet sein, wie obenstehend dargelegt, z. B. durch gleichzeitiges Formgießen. Alternativ kann die Basis 40 aus einer anderen Materialart als der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 ausgebildet sein. In einer derartigen Ausführungsform kann die Basis 40 mit dem ersten Vorsprung 16 und/oder dem zweiten Vorsprung 18 integral ausgebildet sein, wie obenstehend dargelegt, z. B. durch ein zwei- oder dreistufiges Formgießverfahren. Die Basis 40 kann aus jedem geeigneten Material hergestellt sein. Beispielsweise kann die Basis 40 aus jedem Kunststoff, Gummi, Polyurethan, Metall usw. hergestellt sein.
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Der erste Vorsprung 16 kann eine andere Größe und/oder Form aufweisen als der zweite Vorsprung 18. Beispielsweise, wie obenstehend dargelegt, kann die Länge des ersten Vorsprungs 16 größer sein als die Länge des zweiten Vorsprungs 18. Mit anderen Worten, das freie Ende 44 des ersten Vorsprungs 16 kann weiter von der Basis 40 beabstandet sein als das freie Ende 45 des zweiten Vorsprungs 18. Die Länge des ersten Vorsprungs 16 kann beispielsweise 75 mm–175 mm betragen, und die Länge des zweiten Vorsprungs 18 kann beispielsweise 50 mm–125 mm betragen. Als ein weiteres Beispiel kann der erste Vorsprung 16 eine andere Querschnittsgröße und/oder -form aufweisen als die Querschnittsgröße und/oder -form des zweiten Vorsprungs 18. Die Größe und Form des ersten Vorsprungs 16 und des zweiten Vorsprungs 18 können abgestimmt werden, um eine gewünschte Energiemenge von Insassen verschiedener Größe zu absorbieren. Als ein weiteres Beispiel können der erste Vorsprung 16 und/oder der zweite Vorsprung 18 hohl oder massiv sein.
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Wie obenstehend dargelegt, kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 an der Wand 12 des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310 gestützt werden, z. B. des Handschuhfachs 26 oder des Kniepolsters 34. Alternativ kann das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 an der Reaktionsfläche 24 der Instrumententafel 14 gestützt werden. In einer derartigen Ausführungsform können sich der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 von der Instrumententafel 14 in Richtung der Wand 12 des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310, z. B. des Handschuhfachs 26 oder des Kniepolsters 34, weg erstrecken.
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In Ruhestellung können der erste Vorsprung 16 und/oder der zweite Vorsprung 18 von der Reaktionsfläche 24 beabstandet sein oder sie kontaktieren. Beispielsweise kann das freie Ende 44 des ersten Vorsprungs 16 von der Reaktionsfläche 24 25 mm–75 mm, z. B. 50 mm, beabstandet sein.
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Wie obenstehend dargelegt, erstrecken sich der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 in einer gemeinsamen Richtung weg von der Wand 12, d. h. sie erstrecken sich allgemein in einer Richtung weg von der Wand 12 in Richtung der Reaktionsfläche 24. Insbesondere können sich der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 parallel oder nicht parallel erstrecken.
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Die 4–6 zeigen den Betrieb des energieabsorbierenden Elements 10, 210, 310. Wie obenstehend dargelegt, zeigt 4 das energieabsorbierende Element 10, 210, 310 in Abwesenheit von auf das Handschuhfach 26 aufgebrachter Kraft. 5 zeigt das Handschuhfach 26, das sich durch einen Aufprall von einem relativ kleinen Insassen relativ zu dem Rahmen 22 bewegt hat. Der relativ kleine Insasse bringt eine relativ geringe Kraft F auf das Handschuhfach 26 auf. Diese relativ geringe Kraft F wird von dem ersten Vorsprung 16 absorbiert, ohne den zweiten Vorsprung 18 zu verformen. 6 zeigt das Handschuhfach 26, das sich durch einen Aufprall von einem relativ großen Insassen relativ zu dem Rahmen 22 bewegt hat. Der relativ große Insasse bringt eine relativ große Kraft F' auf das Handschuhfach 26 auf. Diese relativ große Kraft F' bewegt das Handschuhfach 26 ausreichend, um sowohl den ersten Vorsprung 16 als auch den zweiten Vorsprung 18 zu verformen.
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Bezug nehmend auf 7 erstrecken sich in der zweiten Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements 210 der erste Vorsprung 16 und der zweite Vorsprung 18 entlang einer Achse A und beinhalten Rippen 46, die entlang der Achse A voneinander beabstandet sind. In dieser Ausführungsform, wie in 7, sind die Rippen 46 abgerundet und konvex und bilden einen mittigen Teil, um ein Zick-zack- oder Stufenmuster zu definieren. Die Entfernung zwischen jeder Rippe 46 kann gleichmäßig oder ungleichmäßig voneinander entlang der Achse A beabstandet sein und innerhalb einer einzelnen Ebene oder versetzten Ebenen angeordnet sein.
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Bezug nehmend auf 8 kann die dritte Ausführungsform des energieabsorbierenden Elements 310 ein Aufnahmeelement 48 und einen Kolben 50 beinhalten. Das Aufnahmeelement 48 kann einen Hohlraum 52 definieren, und der Kolben 50 kann eine konische Fläche 54 darstellen, die in dem Hohlraum 52 angeordnet ist. In dieser Auslegung wird der Kolben 50 unter Ausübung einer ausreichenden Kraft in den Hohlraum 52 gedrückt, um das Aufnahmeelement 48 und/oder den Kolben 50 zu verformen. Diese Verformung des Aufnahmeelements 48 und/oder des Kolbens 50 kann Energie absorbieren.
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Das Aufnahmeelement 48 und der Kolben 50 können aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein. Beispielsweise können das Aufnahmeelement 48 und der Kolben 50 aus demselben Material ausgebildet sein, oder sie können aus verschiedenem Material ausgebildet sein. Der Kolben 50 kann relativ zu dem Aufnahmeelement 48 starr sein. Als ein Beispiel kann der Kolben 50 aus einem Polymer ausgebildet sein, z. B. Kunststoff oder Gummi, und das Aufnahmeelement 48 kann aus Metall ausgebildet sein, z. B. Stahl oder Aluminium. Jedoch können das Aufnahmeelement 48 und der Kolben 50 aus jedem geeigneten Material ausgebildet sein.
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Die Offenbarung wurde auf veranschaulichende Art beschrieben und es versteht sich, dass die verwendete Terminologie den Charakter von Worten der Beschreibung und nicht der Beschränkung aufweisen soll. Viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Offenbarung sind im Licht der obigen Lehren möglich und die Offenbarung kann anders als hier spezifisch beschrieben umgesetzt werden.
