DE2525342A1

DE2525342A1 - Knieschutz

Info

Publication number: DE2525342A1
Application number: DE19752525342
Authority: DE
Inventors: Hideoki Matsuoka; Hiroshi Tsuda
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1974-06-08
Filing date: 1975-06-06
Publication date: 1975-12-18
Also published as: GB1474676A; US4027906A

Description

800n München 80 Mühldorfstraße

Telefon (089) 496872 Telegramme patemus münchen Postscheck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang ^**<,*<*«&_Co

NISSAN MOTOR COMPANY LTD.
P 098 02

Knieschutz

Die Erfindung betrifft einen Knieschutz für einen auf dem Sitz eines Fahrzeuges befindlichen Insassen.

Es sind verschiedene Sicherheitsvorrichtungen für Fahrzeuge vorgeschlagen worden, unter denen eine besonders bekannte ein Gasbeutel oder aufblasbares Kissen (air bag) ist. Solche Gasbeutel oder -kissen sollen bei einer Frontal-Koilision des Fahrzeuges den Körper eines Insassen an einer Verschiebung seiner Sitzposition hindern bzw. eine solche Verschiebung begrenzen.

Aufprallstudien bei Crash-Tests haben gezeigt, daß ein Nebenproblem, entsteht, wenn der Insasse durch einen Gasbeutel zurückgehalten wird. Wenn der Aufprall sta.k ist, kann der Insasse unter dem Gasbeutel durch nach vorn"rauchen". Es wurde gefunden, daß durch Verankern eines Knieschnutzes im Fchrzeug-Fußraum die Tendenz zu einem solchen Tauchen wesentlich verringert wird, es sind für diesen Zweck bereis verschiedene Knieschütze vorgeschlagen worden, von denen jedoch keiner berriedigt.

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Mit der Erfindung soll hier eine Verbesserung geschaffen werden. Zu diesem Zweck weist ein Knieschutz für einen auf dem Sitz eines Fahrzeuges befindlichen Insassen einen im Fahrzeug-Fußraum verankerten_/vorzugsweise quer verlaufenden länglichen Gurt mit min-

■ I destens einer in Längsrichtung streckbaren Faltung auf, weiche aufeinanderliegende, durch Soilbruchheftungen oder -nähte verbundene Lagen aufweist, sowie eine Vorspannvorrichtung für den Gurt.

Bei einer ersten vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Gurt zwei in Längsrichtung streckbare Faltungen aufweist und mit einem Ende an einem ersten Festpunkt des Fahrzeuges und mit dem anderen Ende an einem zweiten Festpunkt befestigt ist, welcher bezogen auf das Fahrzeug im Querabstand von dem ersten Festpunkt angeordnet ist, und daß die Faltungen auf entgegengesetzten Seiten und äquidistant von einem Stoßaufnahmebereich des Gurtes angeordnet sind.

Das mit dieser ersten Ausführung erzielte Ergebnis besteht darin, daß bei einer von den Knien des Insassen während einer frontalen Kollision des Fahrzeuges auf den Stoßaufnahmebereich des Gurtes übertragenen Stoßkraft die Sollbruchnähte reißen, wodurch die Stoßkraft absorbiert wird und der Gurt sich von einer Anfangslänge zu einer Endlänge gesteuert verlängern kann, derart, daß die Knie des Insassen sich gesteuert'in Vorwärtsrichtung parallel zur Längsrichtung des Fahrzeuges bewegen.

Der Gurt kann mindestens eine zweite streckbare Faltung mit aufeinanderliegenden, durch Soilbruchheftungen oder -nähte verbundenen Lagen aufweisen, wobei diese Sollbruchnähte derart gestaltet sein können, daß sie leichter reißen als diejenigen der ersten Faltung oder Faltungen.

Bei einer zweiten vorteilhaften Ausführung der Erfindung, welche die genannte zweite Faltung aufweist, ist vorgesehen, daß die zweite Faltung zwischen dem Stoßaufnc.imebereich und einer von zwei ersten Faltungen angeordnet ist, derart, daß bei Überrragen einer Stoßkraft von den Knien des Insassen bei einer frontalen Kollision des Fahrzeuges auf den Stoßaufnahmebereich des Gurtes die zweite Faltung vor den genannten ersten

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Faltungen sich auffaltet, um die Bewegungsrichtung der Knie von der Vorwärts- oder Längsrichtung des Fahrzeuges abzulenken.

Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn im Fahrzeug ein einseitig vor dem ' Fahrersitz befindliches Hindernis angeordnet ist, wobei dann die zweite Faltung zweckmäßig zwischen dem Stoßaufnahmebereich und der ersten Faltung auf der gleichen Seite wie das Hindernis angeordnet ist. Bei einer frontalen Kollision werden dann die Knie des Passagiers daran gehindert, auf das Hindernis aufzutreffen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Teil eines Personenwagens mit Blickrichtung nach vorne in Längsrichtung des Fahrzeuges auf eine erste Ausführung eines Knieschutzes gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie H-Il in Fig. 1;

Fig. 3 eine im Maßstab vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils des Knieschutzes mit Blickrichtung des Pfeiles III in Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Beispieles für ein Kissen, das in dem Stoßauf nahmebereich eines Gurtes des Knieschutzes angeordnet ist;

Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl in Fig. 4;

Fig. 6 ein Diagramm, in dem die Belastung des Gurtes über der Gurtlänge aufgetragen ist;

Fig. 7 in einer Ansicht wie Fig. 1 eine zweite Ausführung eines Knieschutzes gemäß der Erfindung;

Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII in Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht zur Erläuterung der Funktionsweise des Knieschutzes nach den Figuren 7 und 8;

Fig. 10 in einer Ansicht wie Fig. 1 eine Abwandlung des Knieschutzes nach Fig. 1 und Fig. Π eine perspektivische Ansicht des Knieschutzes nach Fig. 10.

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In den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen für gleiche oder übereinstimmende Teile der verschiedenen Ausführungsbeispiele verwendet.

In Fig. 2 ist die Richtung einer auf einen Knieschutz 1 von den Knien der Beine 10

übertrag 3nen Aufprall kraft _m

eines Fahrzeuginsassen/bei einer frontalen Kollision des Fahrzeuges mit einem großen Pfeil 12 angedeutet. Die Knie des Insassen treffen hierbei auf einen Stoßaufnahmebereich 14 (s. auch Fig. l)eines länglichen Gurtes 16 auf, der im Fahrzeug-Fußraum verankert ist. Der Gurt 16 ist eines der wesentlichen Elemente des Knieschutzes 1.

Der Gurt 16 ist mit einem Ende an einem inneren Seitenholm 15 des Fahrzeuges und mit seinem anderen Ende an einem Tunnel vorsprung 13 mittels einer Vorspannvorrichtung 17 befestigt, so daß er sich bezüglich der Fahrzeuglängsrichtung quer mit dem Stoßaufnahmebereich vor den Knien des Insassen erstreckt. Die Vorspannvorrichtung 17 ist von üblicher Bauart mit einer einstellbaren Schrauben-Mutter-Anordnung. Mittels der Vorspannvorrichtung 17 wird dem Gurt 16 eine vorbestimmte Vorspannung aufgeprägt.

Der Gurt 16 hat zwei in Längsrichtung streckbare Faltungen 18 und 20. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen ist, hat jede der streckbaren Faltungen 18 und 20 zwei aufeinander-Iiegende Lagen, die mittels zerreißbarer Sollbruchheftungen oder -nähte 22 verbunden sind.Die Nähte 22 sind unter einer Zugspannung zerreißbar, die eine vorbestimmte Zugspannung überschreitet und die Faltung 20 unter Absorption der Zugspannung aufzufalten trachtet. Die beiden Faltungen 18 und 20 sind in Längsrichtung des Gurtes auf entgegengesetzten Seiten des Stoßaufnahmebereiches 14 und äquidistant davon angeordnet, wie am besten in Fig. 1 zu sehen ist, und beginnen aufzureißen oder sich aufzufalten, wenn eine einen Grenzwert überschreitende Stoßbelastung von den Knien des Fahrzeuginsassen auf den Stoßaufnahmebereich 14 in der durch den Pfeil 12 angegebenen Richtung übertragen wird und den Gurt 16 sich von einer Anfangslänge zu einer Endlänge verlängern läßt, wie es mit strichpunktierten Linien 24 in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Verlängerung geschieht mit einer kontrollierten Geschwindigkeit derart, daß die Knie des Fahrzeuginsassen sich gesteuert in Längsrichtung des Fahrzeugs bewegen. Während dieser Verlängerung wird die Stoßbelastung absorbiert.

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Vorzugsweise ist der Stoßaufnahmeberelch 14 des Gurtes 16 von einem Kissen 26 aus Schaumstoff bedeckt (Fig. 4) Das Kissen 26 ist wie aus den Figuren 4 und 5 ersichtlich gestaltet und mit dem Gurt 16 verbunden.

Das Material für den Gurt 16 kann aus Fasern mit geeigneter Festigkeit und Elastizität bestehen. Die den Gurt 16 bildenden Fasern können aus einem natürlichen Garn, wie

-(hard and bast yarn)
einem Hart- und Bastganybder einem Baumwollgarn oder aus einem Kunstgarn, wie einem Nylon- oder Polyestergarn, oder aus einem aus mehr als zwei der angegebenen Garnarten gemischten Garn bestehen. Mischen der Fasern mit einem kleinen Prozentanteil von Gummi mildert den Aufprall der Knie des Insassen auf den Gurt 16.

Die Abmessungen eines einzigen als Knieschutz verwendeten Gurtes sollten unter Berücksichtigung der folgenden Faktoren gewählt werden: Die Gurtbreite sollte im Bereich zwischen 50 mm und 300 mm liegen, weil bei einer Gurtbreite kleiner als 50 mm der Gurt die Knie des Insassen bei einer Fahrzeugkollision nicht fangen könnte, wenn der Insasse verhältnismäßig groß bzw. schwer und die Sitzposition des Insassen schlecht ist, und weil bei einer Gurtbreite von mehr als 300 mm ein Fahrer bei Betätigung der Fußpedale behindert würde, weil der Gurt bei einer Verankerung im Fußraum vor dem Fahrersitz fast den ganzen Fußraum ausfüllen würde.

In dem in Fig. 6 gezeigten Diagramm, in welchem die Belastung über der Länge des Gurtes 16 aufgetragen ist, zeigt die Kurve A das Verhalten des Knieschutzes 1 ohne Vorspannung des Gurtes 16 und die Kurve B das Verhalten des Knieschutzes bei einer bestimmten Vorspannung des Gurtes 16. Aus dem Vergleich der Kurven A und B wird deutlich, daß bei einer Vorspannung des Gurtes 16 mittels der Vorspannvorrichtung 17 gleiche Stoßenergie auf kleinerem Raum absorbiert werden kann. Dies ermöglicht dem Konstrukteur , den Knieschutz an der günstigsten Stelle im Fahrzeug-Fußraum anzuordnen.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 7,8 und 9 wird nun eine zweite Ausführung eines Knieschutzes T beschrieben, wobei die Richtung der von den Knien eines Fahrzeuginsassen auf den Knieschutz ausgeübten Stoßkraft bei einer frontalen Kollision des Fahrzeuges ebenfalls durch einen großen Pfeil 12 bezeichnet ist. Bei dieser zweiten Ausführung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 6 versehen

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Ähnlich zu dem Knieschutz nach den Figuren 1 und 2 umfaßt der Knieschutz T einen länglichen Gurt Ιό, dessen eines Ende an einem innenseitigen Holm 15 des Fahrzeuges und dessen anderes Ende an einem Tunnel vorsprung 13 über eine Vorspannvorrichtung 17 befestigt ist. Der Gurt Io verläuft quer zur Längsrichtung des Fahrzeuges derart, daß ein Stoßaufnahmebereich 14 des Gurtes vor den Knien des Fahrzeuginsassen zu liegen kommt. Der Gurt ist durch die Vorspannvorrichtung 17 mit einer vorbestimmten Vorspannung versehen. Der Gurt 16 hat zwei in seiner Längsrichtung streckocre oder auffaltbare Faltungen 18 und 20. Die Faltungen sind in Längsrichtung des Gurtes gesehen auf entgegengesetzten Seiten und mit gleichem Abstand von dem Stoßaufnahmebereich 14 angeordnet, wie am besten in Fig. 7 zu erkennen ist.

Der Gurt 16 ist zusätzlich zu den Faltungen 18 und 20 mit einer weiteren In Längsrichtung streckbaren Faltung 26 versehen. Diese Faltung 26 hat vier aufeinanderliegende Lagen, die durch Sollbruchnähte verbunden sind, welche leichter als die SolIbruchnähte der Faltungen 18 und 20 reißen können. Die Faltung 26 ist zwischen dem Stoßaufnahmebereich 14 und der Faltung 20 angeordnet , die benachbart einem Festpunkt an dem Tunnelvorsprung ist, wobei dieser Festpunkt näher einem Hindernis 28 als der andere Festpunkt liegt. Somit faltet sich bei einer frontalen Kollision des Fahrzeuges die weitere Faltung 26 vor, den Faltungen 18 und 20 auf, worauf sich auch die Faltungen 18 und 20 auffalten, so daß der Stoßaufnahmebereich 14 des Gurtes Io die strichpunktiert bei 24 angedeutete Lage einnimmt. Hieraus ergibt sich, daß die Knie des Fahrzeuginsassen vor einem Auftreffen auf das Hindernis 28 bewahrt sind.

Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird nun die Funktion der zusätzlichen Faltung 26 in Vergleich zu den beiden Faltungen 18 und 20 des Knieschutzes gemäß den Figuren 7 und 8 weiter erläutert.

In dem in Fig. 9 gezeigten Diagramm bezeichnet das Bezugszeichen R den Befestigungspunkt des Gurtes am Seitenholm , S den anderen Befestigungspunkt am Tunnelvorsprung, P_n eine Stellung des linken Knies des Fahrzeuginsassen auf dem Gurt, Q eine Stellung des rechten Knies des Fahrzeuginsassen auf dem Gurt und L die vollständig gestreckte

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Länge der streckbaren Faltung. In Fig. 9 ist das Hindernis 28 vom Fahrzeuginsassen aus gesehen rechts vorn vor dem Gurt 16 angeordnet. Wenn vom Fahrzeuginsassen bei einer frontalen Kollision eine Stoßkraft in den Stellungen P_ und Q auf den Gurt 16 ausgeübt wird, reißen die Sollbruchnähte, welche die aufeinander!legenden Lagen der zusätzlichen Faltung 26 zusammenhallen, und absorbieren einen Teil der Stoß- oder Aufprallenergie, bevor die die aufeinanderliegenden Lagen der beiden Faltungen 18 und 20 zusammenhaltenden Sollbruchnähte zu reißen beginnen. Wenn die Faltung 26 durch Reißen oder Brechen der SolIbruchnähte sich aufgefaltet hat, sind die Sollbruchnähte der Faltungen 18 und 20 noch nicht gerissen oder gebrochen. Die Länge des Gurtes 16 wird somit zu einer Länge der Größe RS + L vergrößert, wobei RS die Anfangslänge des Gurtes 16 darstellt und die Lage des Gurtes 16 durch R,P , Q₁ und S bezeichnet ist.

Die Stellung der Beine in dem Zustand, bei dem die zusätzliche Faltung 26 sich voll entfaltet hat und die beiden Falten 18 und 20 noch nicht angefangen haben sich zu entfalten, soll nun betrachtet werden. Die Punkte P-. und Q_, weiche die Berührungspunkte des linken bzw. rechten Knies mit dem Gurt 16 zu Anfang darstellen, haben die Stellungen P₁ und Q eingenommen, wenn die zusätzliche Faltung 26 sich voll aufgefaltet hat und die Faltungen 18 und 20 noch nicht begonnen haben, sich aufzufalten. Unter der Voraussetzung, daß das Gurtmaterial des Gurtes 16 sich nicht dehnt und keine Gleitbewegung zwischen den Knien und dem Gurt 16 bei einer frontalen Kollision stattfindet, gilt RP_fi = RP.. Da bei einer frontalen Kollision die Beins den Gurt 16 strecken, bleibt RP gerade. Der Punkt P muß deshalb eine Lage vor dem Punkt P einehmen, der auf einem Kreis mit der Mitte beim Punkt R und mit dem Radius RP_n liegt. Das linke Bein wird somit um die Strecke P_P' nach links bewegt, wobei der Punkt P' durch die Projektion des Punktes P₁ auf die Strecke RS entstanden ist.

Es soll nun die Verschiebung des rechten Beines beim Auffalten der zusätzlichen Faltung 26 betrachtet werden. Die Lage des rechten Beines ist vor dem Punkt Q und durch einen Kreis bestimmt, dessen Mitte der Punkt S und dessen Radius die Größe SQ_n+L ist. Das rechte Bein wird um die Strecke Q_fiQ( nach links bewegt, wobei der Punkt Q' durch Projektion des Punktes Q₁ auf die Strecke RS entstanden ist.

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Der verbleibende Anteil der Stoß- oder AufpraI!energie wird durch Reißen oder Brechen der die aufeinanderliegenden Lagen der Faltungen 18 und 20 verbindenden Sollbruchnähte absorbiert, und weil jede der Faltungen eine Länge M bereitstellt, wenn sie sich auffaltet, nehmen die Beine schließlich die mit P„ und Q bezeichneten Lagen nach dem vollständigen Auffalten der Faltungen 18 und 20 an.

Bei der in den Figuren 10 und 11 gezeigten Abwandlung sind zwei längliche Gurte 16' und Ιό⁷' vorgesehen, die verhältnismäßig geringe Breite im Vergleich zum Gurt 16 haben. Die Gurte 16' und 16" sind in ähnlicher Weise wie die Gurte bei den vorher beschriebenen Ausführungen verankert und übereinander angeordnet. Vorzugsweise verlaufen die Gurte im wesentlichen parallel zueinander und tragen an ihren Stoßaufnahmebereichen zwei Kissen 30 und 32, die in Längsrichtung der Gurte voneinander einen Abstand haben.

Jedes Kissen umfaßt eine starre Platte, wie eine Metall- oder Kunststoffplatte auf derjenigen Seite, auf der das Kissen mit den Gurten verbunden ist, und ein weiches Material auf der entgegengesetzten Seite, welche den Knien des Fahrzeuginsassen zugewandt ist. Aufgrund der Konstruktion mit der starren Platte verteilt sich die auf das Kissen vor den Knien bei einer Kollision des Fahrzeuges ausgeübte Kraft auf beide Gurte.

Ansprüche

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Claims

8000 München 80 Mühldorfstraße 25

Telefon (089) 496872 Telegramme patemus münchen Posischeck München 39418-802

_. , , __ , —. . . Posischeck München 39418-802

Patentanwalt Dr.-Ing. R. Liesegang b«* rmm & c_{0 M}ün«.n26O₃₀₀₇

NISSAN MOTOR COMPANY LTD.
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Ansprüche

Knieschutz für einen auf dem Sitz eines Fahrzeuges befindlichen Insassen, gekennzeichnet durch eirten im Fahrzeug-Fußraum verankerten,

länglichen Gurt (16) mit mindestens einer in Längsrichtung streckbaren Faltung (18,20,26), welche aufeinanderliegende, durch Sollbruchheftungen oder -nähte (22) verbundene Lagen aufweist, sowie durch eine Vorspannvorrichtung (17) für den Gurt.
2. Knieschutz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollbruchnähte (22) derart gestaltet sind, daß sie unter einer Stoßbelastung vorgegebener Größe reißen und hierdurch die Stoßbelastung absorbiert wird.
3. Knieschutz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere

in Längsrichtung streckbare Faltungen (18,20,26) im Abstand voneinander auf entgegengesetzten Seiten und außerhalb eines Stoßaufnahmebereiches (14) des Gurtes (16) vorgesehen sind, derart, daß die Knie des Insassen beim Übertragen einer unfallbedingten Stoßbelastung durch den Gurt in einer bestimmten Richtung gesteuert werden.

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4. Knieschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt (16) zwei in Längsrichtung streckbare Faltungen (18,20) aufweist und mit einem Ende an einem ersten Festpunkt (15) des Fahrzeuges und mit dem anderen Ende an einem zweiten Festpunkt (13) befestigt ist, welcher bezogen auf das Fahrzeug im Querabstand von dem ersten Festpunkt (15) angeordnet ist, und daß die Faftungen auf entgegengesetzten Seiten und äquidistant von einem Stoßaufnahmebereich (14) des Gurtes (Ιό) angeordnet sind, derart, daß die Bewegung der Knie des Insassen beim Übertragen einer unfallbedingten Stoßbelastung durch den Gurt in Vorwärts- oder Fahrtrichtung gesteuert werden.
5. Knieschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gurt (16) mindestens eine zweite streckbare Faltung (26) mit aufeinanderliegenden durch Sollbruchheftungen oder -nähte verbundenen Lagen aufweist, wobei diese Sollbruchheftungen oder -nähte derart gestaltet sind, daß sie leichter reißen als diejenigen der ersten Faltung oder Faltungen (18,20).
6. Knieschutz nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Faltung (26) zwischen dem Stoßaufnahmebereich (14) und einer (20) von zwei ersten Faltungen (18,20)angeordnet ist, derart, daß die Knie des Insassen beim Übertragen einer unfalIbedingten Stoßbelastung durch den Gurt aufgrund des früheren Reißens der SolIbruchnähte der zweiten Faltung von einer Bewegung in Vorwärts- oder Fahrtrichtung abgelenkt werden.
7. Knieschutz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Festpunkt (13) für den Gurt (16) nahe einem einseitig vor dem Fahrersitz angeordneten konstruktionsbedingten Hindernis (28) angeordnet ist und die Sollbruchbelastung der SolIbruchnähte der zweiten Faltung (26) so gewählt ist, daß die Knie (10) des Insassen bei einer unfallbedingten Stoßbelastung durch den Gurt in Richtung an dem Hindernis vorbei gesteuert werden.

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8. Knieschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Gurte (1 ό', Ιό") übereinander und im wesentlichen parallel zueinander im Fahrzeug-Fußraum verankert sind.
9. Knieschutz nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit den Knien des Insassen zusammenwirkende Stoßaufnahmebereich (14) des Gurtes (16) mit einem Kissen (26) gepolstert ist.

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