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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Sicherheitseinrichtung
eines Fahrzeuges und im besonderen auf eine Aufprall-Schutzeinrichtung für das Knie
einer im Fahrzeug sitzenden Person, wobei die Aufprall-Schutzeinrichtung im Fahrzeug
so befestigt ist, daß sie das Knie der Person bei einer Fahrzeugkollision gegen
eine Verletzung schützt.
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Um das Knie oder einen Teil des Knies einer auf einem Fahrzeug-Vordersitz
sitzenden Person gegen eine Verletzung zu schützen, die durch ein Anschlagen des
Knies gegen vorstehende und unnachgiebige Fahrzeugteile bei einer Kollision hervorgerufen
werden könnte, ist bereits vorgeschlagen worden, das Fahrzeug mit einer Aufprallschutzeinrichtung
zu versehen, welche vor dem Vordersitz montiert wird. Gefährliche unnachgiebige
und vorstehende Teile können dabei z.B. die Lenksäule oder die Geblaseeinheit der
Fahrzeugheizung oder einer Klimaanlage sein. Einige dieser konventionellen Aufprall-Schutzeinrichtungen
bestehen aus einem deformierbaren stoßverzehrenden Element, gegen welches bei einer
Fahrzeugkollision das Knie anschlägt und es verformt, um dabei seine kinetische
Energie zu verlieren. Trotzdem kann, wie nachstehend deutlicher erläutert werden
wird, infolge des inneren Aufbaus der bekannten Aufprall-Schutzeinrichtungen eine
Verletzung der Knie nicht mit Sicherheit vermieden werden.
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Erfindungsgemäß wird eine Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung in einem
Fahrzeug so angebracht, daß sie die Knie von auf den Vordersitzen sitzenden Personen
gegen eine Verletzung schützt, wenn
die Knie eine Aufprallbewegung
gegen einen unnachgiebigen und vorstehenden Fahrzeugteil bei einer Fahrzeugkollision
ausführen. Dazu enthält die Einrichtung ein stoßverzehrendes Element, das derart
angeordnet ist, daß es bei einem Aufprall des Knies bis zu einem bestimmten Ausmaß
verformt wird, um kinetische Energie des Knies zu absorbieren. Das Element besteht
aus einem ersten und in der Nhe des vorstehenden Fahrzeugteils angeordneten Abschnitt
und einem zweiten Abschnitt, der sich in einem Abstand von dem vorstehenden Fahrzeugteil
befindet, wobei Vorkehrungen getroffen sind, durch welche der erste Abschnitt eine
höhere Steifigkeit aufweist als der zweite Abschnitt.
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Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Aufprall-Schutzeinrichtung
für die Knie zu schaffen, welche die Nachteile bekannter Aufprall-Schutzeinrichtungen
vermeidet.
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Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte
Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung anzugeben, die so konstruiert ist, daß sie sicher
verhindern kann, daß die Knie von auf den Vordersitzen sitzenden Personen gegen
unnachgiebige und vorstehende Fahrzeugteile schlagen können, welche z.B. die Lenksäule
oder eine Gebläseeinheit einer Klimaanlage sind, wobei bei einer Fahrzeugkollision
kinetische Energie des Knies in ausreichendem Maße absorbiert werden soll.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Knieaufprall-Schutzeinrichtung
zu schaffen, die in ihren Abmessungen kompakt und in ihrer Konstruktion einfach
ist.
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Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der
nachstehenden Beschreibung von in den Zeichrnrngen hervorgehobenen Ausführungsbeispielen
hervor.
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Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Fahrgastraumes
vor dem Fahrersitz, in der eine Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung für die Fahrerknie
hervorgehoben ist, welche mit der Lenksäule vereinigt ist; Fig. 2A, 2B und 2C perspektivische
Ansichten von konventionellen Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen; Fig. 3 eine Ansicht
zur Erklärung der Nachteile, die bei konventionellen Aufprall-Schutzeinrichtungen
gegeben sind; Fig. 4 eine weitere, konventionelle Aufprall-Schutzeinrichtun, bei
der die Nachteile der Ausführung von Fig. 3 zum Teil vermieden werden; Fig. 5A,
5B, 5C und 5D perspektivische Ansichten von verbesserten Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen
gemäß der vorliegenden Erfindung; und Fig. 6 eine Ansicht zur Erklärung der mit
den erfindungsgemäßen Aufprallschutzeinrichtungen erzielten Verbesserung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen im Vorgriff zu einer
Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausfuhrungsformen konventionelle Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen
unter Bezug auf die Fig. 1 bis 4 beschreiben werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung
soll die nachfolgende Erklärung im Hinblick auf den beispielsweisen Fall gegeben
werden, bei dem die Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung so ausgebildet ist, daß sie
das Knie des Fahrers gegen ein Anschlagen an die Lenksäule schützt. Die Aufprall
Schutzeinrichtung
ist mit 10 bezeichnet, während die Lenksäule mit 12 angegeben ist.
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Unter Bezug auf die Fig. 2A, 2B und 2C sind drei Arten konventioneller
Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen 10A, 10B und 100 gezeigt, die jeweils mit der
Lenksäule 12 vereinigt sind.
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Zur Vereinfachung der Zeichnungen sind Schutzpolsterungen oder stoßdämpfende
Abdeckungen, die auf der Aufprall-Schutzeinrichtung befestigt werden sollen, weggelassen.
Jede Aufprall-Schutz.
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einrichtung 10A, 10B oder 100 erstreckt sich vor dem Fahrersitz in
Querrichtung und ist am Armaturenbrett oder einem ähnlichen Fahrzeugteil in der
in Fig. 1 hervorgehobenen Weise befestigt. Die Aufprall-Schutzeinrichtung 10A von
Fig. 2A weist ein kanalförmiges Glied mit halbkreisförmigem Querschnitt aus Stahl
auf. Die Aufprall-Schutzeinrichtung 10B von Fig. 2B besitzt eine gekantete Stahlplatte.
Die Einrichtungen 10A und 10B sind so im Fahrzeug befestigt, daß ihre Ausschnitte
10A-a und 10B-a die Lenksäule 12 aufnehmen. Hingegen weist die Aufprall-Schutzeinrichtung
10C gemäß Fig. 2C zwei zueinander parallel ausgerichtete, gekantete Platten auf,
deren jede durch in gleichen Abständen liegende Versteifungssicken10C-a ausgesteift
sind. Die beiden gekanteten Platten 10C sind derart befestigt, daß sie die Lenksäule
12 zwischen sich einschließen. Bei den Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen 10A, 10B
und 10C ist jedoch im Falle einer Fahrzeugkollision eine ernste Gefahr für die Fahrerknie
gegeben. Dieses Problem wrd aus nachfolgender Beschreibung deutlicher erkennbar.
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Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erklärung des Problems, das sich im allgemeinen
häufig mit solchen Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen ergibt, wie sie in den Fig.
2A, 2B und 2C gezeigt sind. Die Probleme sollen anhand der Aufprall-Schutzeinrichtung
10A von Fig. 2A erläutert werden. Sobald eine Fahrzeugkollirion
stattfindet,
bei der ein Knie 14 des Fahrers sich in Richtung auf die Lenksäule 12 hin bewegt,
passiert es, daß das Knie 14 die Lenksäule 12 berührt und gegen sie anschlägt, nachdem
es die Einrichtung 10Adeformiert hat. Daraus ergibt sich eine Verletzung des Knies
14. Experimente haben gezeigt, daß dieses unerwünschte Phänomen von der gleichmäßigen
Steifigkeit oder der gleichmäßigen Festigkeit der Einrichtung 10A herrührt, die
über deren gesamte Konstruktion gegeben ist.
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Einerder Versuche, mit dem dieser Nachteil behoben werden sollte,
wird von Fig. 4 verdeutlicht. Bei diesem Versuch sind zwei gekantete Platten 10D
aus Stahl so angeordnet, daß sie die Lenksäule 12 zwischen sich einschließen. Eine
im allgemeinen U-förmige Abweisplatte 16 ist mit Abstand um die Lenksäule 12 gelegt.
Bei einer Fahrzeugkollision wird das Knie 14 in einer geradlinigen Bewegung entlang
der stetig gekrümmten Außenoberfläche der Abweisplatte 16 zur Seite in Richtung
auf eine der gekanteten Platten 10 abgelenkt, obwohl das Knie 14 vor der Kollision
an sich in einer Position gestanden war, in der es exakt auf die Lenksäule 12 hinwies.
Für diese Lösung ist jedoch eine Vielzahl von Einzelteilen erforderlich, was die
Herstellungs- und Monagekosten erheblich erhöht. Dazu kornitit, daß die Anbringung
einer solchen Aufprall-Schutz einrichtung den Knie-oder Fußraum für den Fahrer stark
beeinträchtigt.
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Es ist deshalb die grundsätzliche Aufgabe vorliegender Erfinaung,
eine verbesserte Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung zu schaffen, bei welcher die zuvor
erläuterten Nachteile vermieden sind.
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Anhand der Fig. 5Av 5B, 5C und 5D sind vier verschiedene Ausführungsformen
einer erfindungsgemäßen Aufprall-Schutzeinrichtung verdeutlicht.
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Die erste Ausführungsform einer Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung (Fig.
5A) besteht aus einem mit Flanschen versehenen, kanalförmEen
Element
20, das z.B. aus Stahl hergestellt ist und einen im wesentlichen C-förmigen Querschnitt
besitzt. Obwohl dies in der Zeichnung nicht hervorgehoben wurde, erstreckt sich
das kanalförmige Element 20 vor dem Fahrersitz in Querrichtung und ist am Armaturenbrett
oder einem ähnlichen Fahrzeugteil so befestigt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist.
Das Element 20 ist so befestigt, daß ein Ausschnitt 20a in einem oberen Abschnitt
des Elementes 20 die Lenksäule 12 aufnimmt. Eine Verkleidung oder Polsterung 22
kann auf der äußeren Oberfläche des Elementes 20 befestigt werden. Erfindungsgemaß
sind nun nachstehend erläuterte Vorkehrungen getroffen.
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Wie in Fig. 5A erkennbar ist, enthält das Element 20 eine Vielzahl
identischer Bohrungen oder Öffnungen 20b. Es ist dabei hervorzuheben, daß die Verteilung
dieser Öffnungen 20b so gewählt ist, daß keine Öffnungen in einem Abschnitt des
Elementes 20 liegen, der dem Ausschnitt 20a benachbart ist, daß hingegen eine verhältnismäßig
große Anzahl von Öffnungen 20b in einem Abschnitt liegen, der von dem Ausschnitt
20a einen Abstand hat. Unter dieser Voraussetzung ist die Steifigkeit der weiter
vom Ausschnitt 20a entfernt liegenden Abschnittes geringer, als die Steifigkeit
des Abschnittes benachbart zum Ausschnitt 20a. An Stelle der identischen Öffnungen
20b können auch Öffnungen angebracht werden, die sich in ihrer Größe untereinander
unterscheiden. Wichtig ist nur, daß ihre Verteilung oder Größe zu dem Effekt führt,
daß die Steifigkeit in dem weiter entfernt liegenden Abschnitt geringer ist, als
in dem dem Ausschnitt 20a benachbarten Abschnitt. Vorzugsweise wird die Verteilung
der Öffnungen 20b so gewählt, daß die Steifigkeit des Elementes 20 mit zunehmendem
Abstand von dem Ausschnitt 20a gleichmäßig abnimmt. Es können weiterhin, wenn dies
erwünscht ist, Versteifungssicken 24 oder Versteifungsrippen an der inneren Seite
des Elementes 20 angebracht sein, und zwar in dem dem Ausschnitt20a benachbarten
Ausschnitt.
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Diese Rippen 24 erhöhen die Steifigkeit dieses Abschnitts des Elementes.
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Mit der oben beschriebenen Konstruktion ergibt sich bei einer Bahrzeugkollhion
ein vorteilhaftes Phänomen, was nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 6 erläutert
werden soll.
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Wenn eine Fahrzeugkollision erfolgt, bei der das Knie 14 des Fahrers
zunächst direkt vor der Lenksäule 12 steht, wird das Knie 14 mit großer Geschwindigkeit
nach vorne geschoben und gelangt an die Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung 18. Der
öffnungsfreie Abschnitt des Elementes 20 wird dabei einer biegenden Bewegung unterworfen,
durch welche kinetische Energie des Knies 14 absorbiert wird. Weiterhin wird dann
das Knie 14 in seiner Bewegung in Querrichtung abgelenkt (angedeutet durch einen
Pfeil), so daß es seitlich an der Lenksäule 2 vorbeigleitet.
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Diese Ablenkbewegung wird durch den Steifigkeitsunterschied in Längsrichtung
des Elementes 20 hervorgerufen. Durch die Ablenkung und das Vorbeigleiten an der
Lenksäule 12 wird das Knie des Fahrers vor einer Verletzung geschützt.
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Eine Knie-Aufnrall-Schutzeinrichtung 26, und zwar ein zweites Ausführungsbeispiel,
wird in Fig. 5B gezeigt. Die Einrichtung 26 weist eine gekantete Platte 28 aus beispielsweise
Stahl auf, deren äußere Oberfläche durch eine Abpolsterung oder Verkleidung (nicht
gezeigt) bedeckt werden kann. Die Platte 28 ist an ihrem oberen Abschnitt mit einem
Ausschnitt 28a zum Aufnehmen der Lenksäule 12 ausgestattet. Zwei Versteifungsrippen
30 sind an der Rückseite der Platte 28 in einem Abschnitt nahe am Ausschnitt 28a
angebracht, um diesem Abschnitt des Elementes, der dem Ausschnitt 28a benachbart
ist, eine höhere Steifigkeit zu verleihen. Eine Vielzahl von länglichen Öffnungen
32 ist in der Platte 28 in jeweils einem Abschnitt ausgebildet, der vom Ausschnitt
28a einen Abstand aufeist, um auf diese Weise die
Steifigkeit dieser
Abschnitte zu verringern. Bei dieser Konstruktion der Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung
26 ergeben sich die gleichen Funktionen und Vorteile wie sie bei der zuvor erläuterten
Einrichtung 18 bei einer Fahrzeugkollision auftraten.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform (Fig. 5C) besteht eine Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung
34 aus zwei gekanteten und gebogenen Platten 36 und 36', beispielsweise aus Stahl,
auf deren äußeren Oberflächen Abpolsterungen oder Verkleidungen (nicht gezeigt)befestigt
werden. Jede der Platten ist mit einem verstärkenden Flansch 38 bzw. 38' ausgestattet,
und zwar an den sich gegenüberliegenden Enden der Platten. An den Abschnitten der
Elemente, die den Enden abgewandt und entfernt sind, ist eine Vielzahl von länglichen
Öffnungen oder Schlitzen 40 oder 40' angebracht. Bei der Montage werden die beiden
Platten 36 und 36'so aufeinander ausgerichtet, daß sie die Lenksäule 12 zwischen
sich einschließen.
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Eine vierte Ausführungsform ender Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung
42 (Fig. 5D) besteht aus zwei gekanteten und mit Flanschen versehenen Platten 44
und 44', beispielsweise aus Stahl, an denen Abpolsterungen oder Verkleidungen (nicht
gezeigt) befestigt werden können. Ausprägungen oder Versteifungssicken 46 oder 46'
sind auf den Platten 44 und 44' in diesen Abschnitten angebracht, die der Lenksäule
12 benachbart sind. Auf diese Weise soll die Steifigkeit in diesen Abschnitten erhöht
werden.
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Zusammenfassend wird hervorgehoben, daß die Knie-Aufprall-Schutzeinrichtungen
18, 26, 34 und 42 ein gemeinsames Merkmal aufweisen, indem nämlich die Steifigkeit
in einem Abschnitt der Einrichtung, der von der Lenksäule 12 weit entfernt ist,
geringer ist, als die Steifigkeit in einem Abschnitt, der der
Lenksäule
12 benachbart ist. Auf diese Weise wird sogar dann, wenn das Knie 14 des Fahrers
bei einer Fahrzeugkollision direkt vor der Lenksäule 12 steht, das Knie 14 seitlich
von der Lenksäule 12 vorbeibewegt, wobei es seine kinetische Energie verliert.
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Obwohl die vorstehende Beschreibung im besonderen auf eine Knie-Aufprall-Schutzeinrichtung
im Bereich der Lenksäule eingegangen ist, kann eine derartige Aufprallschutzeinrichtung
für alle diejenigen und unnachgiebigen sowie ins Fahrzeuginnere ragenden Fahrzeugteile
verwendet werden, an denen die Gefahr einer Knieverletzung für den Fahrer oder seiner
Beifahrer besteht. Es kann dies beispielsweise die Gebläseeinheit einer Klimaanlage
sein.
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Zusammenfassend zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß ein Abschnitt
eines stoßverzehrenden Elementes, der in unmittelbarer Nachbarschaft eines unnachgiebigen
vorstehenden Fahrzeugteils liegt, eine höhere Steifigkeit besitzt, als ein anderer
Abschnitt des gleichen Elementes, der sich jedoch in einem Abstand von dem unnachgiebigen
vorstehenden Fahrzeugteil befindet. Bei einer Fahrzeugkollision, bei der das Knie
des Fahrers oder eines Beifahrers in Richtung auf den unnachgiebigen, vorstehenden
Fahrzeugteil bewegt wird, kollidiert das Knie zunächst mit dem stoßverzehrenden
Element und wird dann während seiner Bewegung zur Seit so abgelenkt, und zwar in
Richtung auf den die geringere Steifigkeit aufweisenden Abschnitt des Elementes,
und verliert dabei seine kinetische Energie.
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