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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem Knieairbag
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, einen Knieairbag zur Verwendung in
einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 7 sowie einen
Knieairbag zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 11.
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Der
Einsatz von Knieairbags ist beispielsweise aus der US 2003/0132617
A1 bekannt.
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Aus
der JP 2001-106013 A ist ein Rückhaltesystem
bekannt, das aus zwei bezüglich
einer senkrechten Ebene zueinander symmetrischen Kniegassäcken besteht.
Die beiden Kniegassäcke
haben jeweils eine Tiefe, die vom Rand zur Mitte zunimmt.
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Ein
wichtiges Ziel bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen ist es, die
Insassen in jeder denkbaren Unfallsituation bestmöglich zu
schützen.
Airbags spielen hierbei seit Jahren eine überragende Rolle. Das klassische
Einsatzgebiet eines Airbags ist hierbei der Einsatz als Fahrer-
oder Beifahrer-Airbag, der die vorderen Insassen bei einem Frontalzusammenstoß sehr gut
schützen
kann. Weiterhin werden zunehmend sogenannte Seiten- und Vorhang-Airbags eingesetzt,
die eine deutliche Verbesserung des Insassenschutzes bei Seitenaufprall-Unfällen gebracht haben.
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Eine
hinsichtlich der Insassensicherheit schwer beherrschbare Konstellation
ist diejenige des seitlich versetzten Frontalaufpralls. Durch den
hier auftre tenden Beschleunigungsverlauf und aufgrund der speziellen
Eigenschaften der derzeit zumeist eingesetzten Dreipunktgurte, neigt
der Insasse derjenigen Fahrzeugseite, an der sich der seitliche
Frontalaufprall ereignet, dazu, sich in einer nach vorne und zur
Seite zeigenden Bewegung der A-Säule
zu nähern,
was zu schweren Kopfverletzungen führen kann. Hierbei ist es insbesondere
auch möglich,
dass der Kopf des Insassen den ihm zugeordneten Fahrer- oder Beifahrer-Airbag
verfehlt.
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Hiervon
ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, den Insassenschutz in einem
Kraftfahrzeug bei einem seitlich versetzten Frontalaufprall zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs
1 bzw. durch einen in einem Kraftfahrzeug einsetzbaren Knieairbag mit
den Merkmalen des Anspruchs 7 oder 11 gelöst.
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Bisher
werden Airbags zumeist dafür
eingesetzt, einen gefährlichen
Bereich im Inneren eines Kraftfahrzeuges abzudecken, um somit den
Aufschlag eines Körperteils
eines Insassen auf diesen inneren Fahrzeugbereich zu dämpfen. Die
vorliegende Erfindung beschreitet einen anderen Weg: Hier wird ein
Airbag eingesetzt, um die Kinematik des Insassen während des
Unfalls dahingehend zu beeinflussen, dass der gefährdete Körperteil
von dem in Frage kommenden Bereich des Fahrzeuginnenraums ferngehalten
wird. Dies geschieht, ohne dass auf den fraglichen Körperteil,
hier insbesondere den Kopf, direkt eingewirkt wird. Die Einwirkung
auf die Bewegungsbahn des Insassen geschieht durch Einsatz eines
Knieairbags, der derart asymmetrisch ausgebildet ist, dass die Krafteinwirkung
des Knieairbags auf jedes Knie des Insassen unterschiedlich ist. Der
Schutz des Kopfes des Insassen geschieht demnach durch eine spezielle
Krafteinleitung im Bereich der Knie.
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Der
Knieairbag ist derart asymmetrisch ausgestaltet, dass der gesamte
Kraftfluss vom fahrzeugäußeren Knie
in den Airbag größer ist,
als der gesamte Kraftfluss vom fahrzeuginneren Knie in den Knieairbag.
Dies kann auf zweierlei Arten geschehen. Zunächst ist es möglich, den
Knieairbag so auszubilden, dass der Aufprallabschnitt, der dem fahrzeugäußeren Knie
zugeordnet ist, im aufgeblasenen Zustand des Airbags dem Insassen
näher ist,
als der dem fahrzeuginneren Knie zugeordnete Aufprallabschnitt.
Das heißt,
dass das fahrzeugäußere Knie
vor dem fahrzeuginneren Knie auf den Knieairbag auftrifft, so dass
die Kraftübertragung
zunächst
ausschließlich über das
fahrzeugäußere Knie
erfolgt.
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Weiterhin
ist es möglich,
den Knieairbag derart auszugestalten, dass ein fahrzeugäußerer Bereich
des Knieairbags einem eindringenden Objekt (hier also einem Knie)
einen größeren Widerstand entgegensetzt
als in einem fahrzeuginneren Bereich. Die beiden Möglichkeiten
können
auch miteinander kombiniert werden.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus den nun mit
Bezug auf die Figuren näher
dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
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1a bis 1c eine
schematisierte Draufsicht auf den Beifahrerbereich eines Kraftfahrzeugs
während
eines seitlichen Frontalaufpralls,
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2a bis 2d mögliche Formen
eines erfindungsgemäßen Knieairbags
gemäß einer
ersten Ausführungsform,
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3 eine
schematisierte Ansicht eines Airbags mit einem Gasgenerator gemäß eines
ersten Beispiels einer zweiten Ausführungsform,
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4a bis 4c einen
Airbag gemäß eines
zweiten Ausführungsbeispiels
in einer zweiten Ausführungsform,
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5 eine
der 1 entsprechende Darstellung eines Beifahrerbereichs
eines Kraftfahrzeugs mit einem Knieairbag nach dem Stand der Technik,
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6a bis 6c eine
den 1a bis 1c entsprechende
Darstellung bei dem Einsatz eines Knieairbags nach dem Stand der
Technik, und
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7 eine
typische Bewegungsbahn des Kopfes eines Beifahrers bei einem seitlichen
Frontalaufprall bei einem Fahrzeug nach dem Stand der Technik.
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Zum
besseren Verständnis
der Erfindung wird nun mit Bezug auf die 5 bis 7 zunächst auf
den Stand der Technik und auf die Kinematik eines Kraftfahrzeuginsassen
eingegangen, auf dessen Fahrzeugseite sich ein seitlich versetzter
Frontalaufprall ereignet.
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5 zeigt
in der Draufsicht ein Kraftfahrzeug 10 mit einem Insassen 12,
in diesem Beispiel ein Beifahrer. Die 6a bis 6c zeigen
die Kinematik des Insassen 12 und insbesondere dessen Kopf 14,
wenn das Kraftfahrzeug 10 frontal, jedoch seitlich versetzt
gegen ein Hindernis H prallt.
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6a zeigt
die Ausgangslage zum Crashbeginn. Aufgrund des seitlichen Aufpralls
wirken Beschleunigungskräfte
auf den Oberkörper
des Insassen 12 und zeigen in eine Richtung, wie sie in 6b durch
den Pfeil B1 dargestellt ist. Dringen nun die Knie des Insassen 12 in
den Knieairbag 20 ein, wie dies ebenfalls in 6b dargestellt
ist, kommt es näherungsweise
zu einer Rotation um das äußere Knie, wie
dies in 6c zu sehen ist. Es erfolgt
eine Rotation des Insassen durch Belastung am fahrzeugäußeren Knie,
wodurch das Becken in Richtung der Tür bewegt wird. Hierdurch kommt
der Kopf näher
an die A-Säule
und es kann ein Kopfkontakt mit der A-Säule stattfinden. In 7 ist
eine typische Bewegungsbahn B des Kopfes 14 im Falle eines
solchen Unfalles dargestellt.
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Die 1a bis 1c zeigen
die Kinematik eines Insassen 12, auch hier eines Beifahrers,
bei einem seitlich versetzten Frontalaufprall auf der Beifahrerseite,
wenn ein neuartiger Knieairbag 20 erfindungsgemäß eingesetzt
wird. Der Knieairbag 20 ist derart asymmetrisch gestaltet,
dass die Aufprallfläche 22 asymmetrisch
aufgebaut ist, und einen äußeren Aufprallabschnitt 22a und
einen inneren Aufprallabschnitt 22b aufweist. Im aufgeblasenen
Zustand ist hierbei der äußere Aufprallabschnitt 22a dem
Insassen 12 näher
als der innere Aufprallabschnitt 22b. In diesem Ausführungsbeispiel
sind die beiden Aufprallabschnitte 22a und 22b durch
einen Stufenabschnitt 23 getrennt, der in der midsaggitalen
Ebene des Insassen liegt.
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Durch
die Asymmetrie des Knieairbags 20 erfolgt die Ankopplung
des fahrzeuginneren Knies an den Knieairbag 20 gegenüber der
Ankopplung des fahrzeugäußeren Knies
an den Knieairbag 20 zeitlich verzögert (s. 1b).
Da die Bewegungstrajektoren des Fahrzeugs zu Crashbeginn nur in
X-Richtung des Fahrzeugs
zeigen, erfolgt am fahrzeugäußeren Knie
durch die Ankopplung mit dem Knieairbag 20 eine Bewegung
des Beckens des Insassen 12 in Richtung Mittelkonsole des
Fahrzeugs, wie dies in 1c zu sehen ist. Dadurch vergrößert sich
der Abstand des Kopfes 14 zur A-Säule und ein Kontakt mit dieser
kann vermieden werden.
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Bei
dieser ersten Ausführungsform
des Knieairbags 20 ist es also wichtig, dass die Aufprallfläche 22 asymmetrisch
in der oben dargestellten Art und Weise ist. Hierbei sind verschiedene
Formen denkbar, einige hiervon sind in den 2a bis 2d dargestellt,
wobei der Knieairbag 20 in 2a demjenigen
aus den 1a bis 1c entspricht.
Die midsaggitale Ebene des Insassen ist jeweils durch die gestrichelte
Linie angedeutet. Die Aufprallfläche 22 des
Knieairbags 20 weist jeweils einen äußeren Aufprallabschnitt 22a und
einen inneren Aufprallabschnitt 22b auf, wobei die beiden
Aufprallabschnitte durch eine Stufe oder ähnliches getrennt sein können, aber
nicht müssen.
Wichtig ist jeweils, dass der Abschnitt, der dem fahrzeugäußeren Knie
zugeordnet ist, in aufgeblasenem Zustand des Knieairbags 20 dem
Insassen 12 bei normaler Sitzposition näher ist, als der innere Aufprallabschnitt,
der dem fahrzeuginneren Knie zugeordnet ist. Im in 2b dargestellten
Beispiel wird dies dadurch erreicht, dass die Aufrallfläche 22 im
wesentlichen eben ist und schräg zur
vertikalen Längsebene
des Fahrzeugs steht.
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Die
Aufprallabschnitte 22a und 22b sind vorzugsweise
im wesentlichen vertikal verlaufend. Wenn die hintere Abstützfläche 24 in
der Regel im wesentlichen senkrecht zur vertikalen Längsebene
des Fahrzeugs steht, ergibt sich dann im aufgeblasenen Zustand zwischen
dem äußeren Aufprallabschnitt 22a und
der hinteren Abstützfläche 24 ein
größerer Abstand
als zwischen dem inneren Aufprallabschnitt 22b und der
hinteren Abstützfläche 24.
Je nach Ausgestaltung des Fahrzeug ist dies jedoch nicht zwingend.
Es sind auch Konstellationen möglich,
bei denen Aufprallfläche
und/oder die Abstützfläche nicht vertikal
verlaufen, oder bei denen die Abstützfläche nicht senkrecht zur vertikalen
Längsebene
des Fahrzeugs steht.
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Die 3 und 4 zeigen
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Knieairbags.
Hier ist nicht der Verlauf der Aufprallfläche 22 asymmetrisch,
sondern der Widerstand, den der Knieairbag 20 einem eindringenden
Objekt entgegensetzt. Konkret heißt dies, dass ein fahrzeugäußerer Bereich 20a einem
eindringenden Objekt einen größeren Widerstand
entgegensetzt als ein fahrzeuginnerer Bereich 20b. Dies
kann auf unterschiedliche Art und Weise erreicht werden, nachfolgend
sind zwei Beispiele angegeben:
3 zeigt
schematisch ein erstes Beispiel. Die Asymmetrie wird hier durch
asymmetrische Druckverhältnisse
innerhalb des Knieairbags 20 erzeugt. Der mit dem Gasgenerator 30 verbundene
Gaseinlass 31 befindet sich im fahrzeugäußeren Bereich 20a des
Knieairbags. Die Abblasöffnung 32 hingegen befindet
sich im fahrzeuginneren Bereich 20b des Airbags, so dass
im fahrzeugäußeren Bereich 20a ein
höherer
Druck als im fahrzeuginneren Bereich 20b herrscht. Hierdurch
kann das fahrzeuginnere Knie des Insassen weiter in den Knieairbag 20a eindringen,
wodurch sich eine Kinematik ergibt, wie sie der in den 1a bis 1c dargestellten
entspricht.
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Die 4a bis 4c zeigen
einen Knieairbag 20, bei dem eine unterschiedliche Steifigkeit
des Airbags durch eine spezielle Formgebung desselben erreicht wird.
Wie man anhand 4a sehen kann, ist die Aufprallfläche 22 symmetrisch.
Die 4b und 4c zeigen
Schnitte durch die 4a entlang der Schnittlinien
A-A bzw. B-B. Die 4b zeigt den fahrzeuginneren
Bereich 20b des Knieairbags 20, während die 4c den
fahrzeugäußeren Bereich 20a zeigt.
Man sieht, dass der Knieairbag 20 im fahrzeugäußeren Bereich 20a unterhalb
der Aufprallfläche 22 gegenüber dem
fahrzeuginneren Bereich 20b vergrößert ist. Hierdurch ergibt
sich ein größerer Widerstand
gegen das Eindringen des Knies, wodurch sich der gewünschte Effekt
einstellt.
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Aus
Kostengründen
wird es in der Regel zu bevorzugen sein, jeweils nur einen Knieairbag
pro Insasse einzusetzen. Es versteht sich jedoch, dass es zur Erzielung
des gewünschten
Effekts auch möglich ist,
zwei oder mehr Knieairbags oder einen Knieairbag mit mehreren Kammern
einzusetzen.
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- 10
- Kraftfahrzeug
- 12
- Insasse
- 14
- Kopf
des Insassen
- 16
- fahrzeugäußeres Knie
- 18
- fahrzeuginneres
Knie
- 20
- Knieairbag
- 20a
- äußerer Bereich
- 20b
- innerer
Bereich
- 22
- Aufprallfläche
- 22a
- äußerer Aufprallabschnitt
- 22b
- innerer
Aufprallabschnitt
- 23
- Stufenabschnitt
- 24
- Abstützfläche
- 30
- Gasgenerator
- 32
- Abblasöffnung