DE4003952A1 - Knee protector under vehicle dashboard - makes use of foam cover on energy absorbing bar - Google Patents
Knee protector under vehicle dashboard - makes use of foam cover on energy absorbing barInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Kniefänger als Sicherheitsein richtung für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des An spruchs 1.The invention relates to a knee guard as safety direction for motor vehicles according to the preamble of the An saying 1.
Kniefänger sind langgestreckte Bauteile, die im Bereich unter dem Armaturenbrett in Fahrzeugquerrichtung sowohl auf der Fahrer- als auch auf der Beifahrerseite angeordnet sind. Knie fänger dienen dazu, bei einem Aufprall die Knie abzustützen und die Energie des Knieaufpralls zu absorbieren, wobei die Kniekraft aufgrund gesetzlicher Vorschriften beispielsweise 10 K Newton nicht überschreiten darf.Knee protectors are elongated components that are in the area below the dashboard in the vehicle transverse direction both on the Driver and are arranged on the passenger side. Knees Catchers are used to support the knees in the event of an impact and absorb the energy of the knee impact, the For example, knee strength due to legal regulations 10 K Newton must not exceed.
Ein bekanntes Knieaufprallelement (DE-OS 38 03 643) ist als langgestrecktes, rohrförmiges Bauteil in die Klappe eines Handschuhkastens integriert. Das rohrförmige Knieaufprallele ment stützt sich über die Seitenwände des Handschuhkastens stabil an einem Querträger 7 ab. Die Seitenwände dienen somit zur Kraftweiterleitung, die Energieabsorption erfolgt dagegen durch eine Formänderung des rohrförmigen, langgestreckten Knieaufprallelements. Das Knieaufprallelement dient somit hier sowohl zur Abstützung beim Knieaufprall als auch zu gleich zur Energieabsorption durch Formänderung. A known knee impact element (DE-OS 38 03 643) is integrated as an elongated, tubular component in the flap of a glove box. The tubular knee impact element is supported stably on a cross member 7 via the side walls of the glove box. The side walls thus serve to transmit the force, while the energy absorption takes place through a change in shape of the tubular, elongated knee impact element. The knee impact element thus serves here both for support in the event of a knee impact and also for energy absorption through a change in shape.
In einer ähnlichen, bekannten Kniefängereinrichtung (DE-PS 37 40 687) ist ebenfalls ein langgestrecktes Knieaufprallelement in Fahrzeugquerrichtung vor den Vordersitzen im Bereich unter dem Armaturenbrett angeordnet. Das Knieaufprallelement be steht aus einem Rohrkörper, der von einem festen Verband von Schaumstoffkugeln umgeben ist. Auch hier dient das Knieauf prallelement zur Abstützung der Knie bei einem Aufprall und zugleich zur Energieabsorption in dem langgestreckten Element durch Formänderung des Rohrkörpers und Schaumstoffs.In a similar, known knee protector (DE-PS 37 40 687) is also an elongated knee impact element in the transverse direction of the vehicle in front of the front seats in the area below the dashboard. The knee impact element be consists of a tubular body made of a fixed association of Foam balls are surrounded. The knee is also used here impact element to support the knees in the event of an impact and at the same time for energy absorption in the elongated element by changing the shape of the tube body and foam.
Wegen der Energieabsorption in den Knieaufprallelementen selbst nach dem Stand der Technik sind relativ großvolumige, langgestreckte Körper erforderlich, die einen großen Einbau raum vor den Vordersitzen im Bereich der Lenkeinrichtung und des Handschuhkastens beanspruchen, wo ohnehin nur wenig Platz zur Verfügung steht. Zudem ist das Blockmaß für ein verform tes Knieaufprallelement nach dem Stand der Technik, insbeson dere bei ausgeschäumten Aufprallelementen, groß, wodurch eben falls ein großer Einbauraum zur Verfügung stehen muß.Because of the energy absorption in the knee impact elements even according to the state of the art, relatively large-volume, elongated body required that a large installation space in front of the front seats in the area of the steering device and of the glove box, where there is little space anyway is available. In addition, the block dimension is deformed tes knee impact element according to the prior art, in particular the same with foamed impact elements, large, which means that if a large installation space must be available.
Bei den teilweise komplizierten, geometrischen Ausbildungen und - je nach Knieaufprallage - unterschiedlichen Krafteinlei tungen ist eine Abstimmung der Elemente ersichtlich schwierig und auch die Serienproduktion mit größeren Toleranzen behaf tet.With the sometimes complicated, geometric designs and - depending on the knee impact - different levels of force It is obviously difficult to coordinate the elements and also the series production with greater tolerances tet.
Für eine optimale Energieabsorption wäre eine Kraft-Weg-Kenn linie anzustreben, die zunächst sehr stark ansteigt und dann, möglichst ohne überzuschwingen, bis zum Erreichen der Grenze der Energieabsorptionsfähigkeit, einen angenähert waagrechten Verlauf aufweist. Dazu wird eine Lösung im Stand der Technik (DE-PS 37 40 687) in der Weise angegeben, däß einzelne Rohr körper zu einem Rohrbündel zusammengefaßt werden, das zueinan der durch Schaumstofflagen fixiert ist. Eine solche Ausfüh rung ist ersichtlich aufwendig und teuer sowie schwierig her stellbar.For optimal energy absorption, a force-displacement characteristic would be to strive for a line that initially rises very sharply and then if possible without overshooting until reaching the limit the energy absorption capacity, an approximately horizontal Has history. For this, a solution in the prior art (DE-PS 37 40 687) stated in the manner that single tube body can be combined into a tube bundle that to each other which is fixed by foam layers. Such an execution tion is obviously complex and expensive and difficult adjustable.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen gattungsge mäßen Kniefänger so weiterzubilden, daß bei einem einfachen Aufbau weniger Einbauraum erforderlich ist.The object of the invention, in contrast, is a genus moderate knee protectors so that in a simple Building less installation space is required.
Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des An spruchs 1 gelöst.This task is carried out with the characteristic features of the contractor spell 1 solved.
Gemäß Anspruch 1 ist das Knieaufprallelement als biegesteifer Querträger ausgeführt, der zumindest einseitig über wenig stens ein Deformationselement an der Karosserie abgestützt ist.According to claim 1, the knee impact element is rigid Cross member executed, at least one-sided over little least a deformation element supported on the body is.
Die Energieabsorption soll somit nicht in dem biegesteifen Querträger erfolgen, so daß dieser schmal und etwa plattenför mig ausgeführt sein kann, ohne großen Volumenbereich für eine Verformung. Eine Verformung und Energieabsorption soll da gegen in dem wenigstens einem Deformationselement erfolgen, mit dem der Querträger an der Karosserie abgestützt ist. Der Raum hinter dem biegesteifen, schmalen Querträger steht somit vor dem Fahrersitz als Platzgewinn für die Lenksäule und vor dem Beifahrersitz als Platzgewinn für den Handschuhkasten zur Verfügung.The energy absorption should not be in the rigid Cross beams are made so that this is narrow and approximately plate-shaped mig can be carried out without a large volume range for one Deformation. A deformation and energy absorption is said to be there against in the at least one deformation element, with which the cross member is supported on the body. The There is therefore space behind the rigid, narrow cross member in front of the driver's seat to save space for the steering column and in front the front passenger seat to save space for the glove box Available.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Kniefängers ist zudem ein fach und kostengünstig. Eine Abstimmung für die Energieabsorp tion ist einfach und mit geringen Toleranzen für eine Serien fertigung über einfach aufbaubare Deformationselemente mög lich.The structure of the knee protector according to the invention is also a professional and inexpensive. A vote for the energy absorber tion is simple and with low tolerances for a series production is possible using easily assembled deformation elements Lich.
In einer bevorzugten Ausführung nach Anspruch 2 ist der biege steife Querträger an beiden Enden durch jeweils wenigstens ein Deformationselement in Fahrzeuglängsrichtung abgestützt. Damit wird eine Energieabsorption an beiden Seitenbereichen des biegesteifen Querträgers über jeweils wenigstens ein De formationselement durchgeführt, wodurch insbesondere auch eine günstige Energieabsorption bei unterschiedlichen Auf prallorten am Querträger erfolgt. In a preferred embodiment according to claim 2, the bend stiff cross beams at both ends by at least each a deformation element is supported in the vehicle longitudinal direction. This will result in energy absorption on both side areas of the rigid cross member via at least one De Formation element performed, which in particular also a favorable energy absorption with different on impact locations on the cross member.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung nach Anspruch 3 ist der Querträger als biegesteife Blechschale mit einer äuße ren Schaumstoffauflage ausgeführt und die Blechschale im unte ren Randbereich drehbar gelagert. Diese drehbare Lagerung kann beispielsweise auch als leichte Abbiegemöglichkeit ausge führt sein. Die Deformationselemente sind dabei im oberen Sei tenbereich angeordnet.In a particularly advantageous embodiment according to claim 3 is the cross member as a rigid sheet metal shell with an outer Ren foam pad and the sheet metal tray in the bottom ren edge area rotatably mounted. This rotatable bearing can, for example, also be an easy turning option leads. The deformation elements are in the upper part arranged area.
Der Querträger wirkt daher wie eine im unteren Randbereich ge lagerte Klappe, die in Fahrtrichtung bei einem Aufprall nach vorne gegen die Deformationselemente bewegt wird. Damit wird der Querträger bzw. die Blechschale gegen eine seitliche Ver schiebung stabilisiert, so daß die Deformationselemente in der optimal abgestimmten Richtung, nämlich der Fahrtrichtung, im Aufprallfall belastet werden.The cross member therefore acts like a ge in the lower edge area camped flap that in the direction of travel after an impact is moved against the deformation elements at the front. So that will the cross member or the sheet metal shell against a lateral Ver stabilized so that the deformation elements in the optimally coordinated direction, namely the direction of travel, be charged in the event of an impact.
Nach Anspruch 4 sind die Deformationselemente als an sich be kannte Hohlkörper ausgebildet, die durch Formänderung Energie absorbieren sollen. Bevorzugt sind hierbei an sich bekannte Hohlkörper, wie z. B. Wellrohre, vorzusehen, bei denen eine be stimmte Deformation und Deformationsrichtung schon vorgegeben sind.According to claim 4, the deformation elements as be per se Known hollow body formed by the change in shape energy should absorb. Known ones are preferred Hollow bodies, such as B. corrugated pipes to provide in which a be agreed deformation and direction of deformation already predetermined are.
Nach Anspruch 5 sollen die Deformationselemente als offene, kurze Rohrstücke mit einer Achsrichtung in Querträgerrichtung ausgeführt sein. Solche Deformationselemente sind preisgün stig in der Herstellung und Montage sowie gewichtsgünstig und einfach zu dimensionieren.According to claim 5, the deformation elements should be open, short pipe sections with an axial direction in the cross member direction be executed. Such deformation elements are inexpensive Stig in the manufacture and assembly as well as weight and easy to size.
Eine besonders bevorzugte Ausführung solcher Rohrstücke hat nach Anspruch 6 eine sechseckige Wabenstruktur. Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Struktur eine Mehrzahl von er heblichen Vorteilen zu erreichen sind:A particularly preferred embodiment of such pipe pieces has according to claim 6, a hexagonal honeycomb structure. It has shown that with such a structure a plurality of he Significant advantages can be achieved:
Mit einer solchen Wabenstruktur ist ohne zusätzliche Maß nahmen eine praktisch ideale Kraft-Weg-Kennlinie erreichbar, wobei im Aufprallfall die Kraft extrem stark ansteigt und nach Erreichen der Grenze der Energieabsorptionsfähigkeit ohne überzuschwingen, einen angenähert waagrechten Verlauf aufweist. Dies entspricht einer optimalen, sofortigen, maxi malen Energieaufnahme ohne Kraftspitzen über den gesamten Deformationsweg.With such a honeycomb structure is without additional measure took a practically ideal force-displacement characteristic, in the event of an impact, the force increases extremely and after reaching the limit of energy absorption capacity without overshooting, an approximately horizontal course having. This corresponds to an optimal, immediate, maxi paint energy absorption without force peaks over the entire Deformation path.
Bei einer insgesamt geringen, möglichen Wandstärke entspricht das Blockmaß nur dem zweifachen dieser Wandstärke und ist somit äußerst gering. Die Anordnung selbst braucht damit nur eine geringe Einbautiefe im Bereich der Deformationselemente.With an overall small, possible wall thickness the block size is only twice this wall thickness and is therefore extremely low. The arrangement itself only needs a small installation depth in the area of the deformation elements.
Die Herstellung und Abstimmung solcher wabenförmiger Deforma tionselemente ist sehr einfach, da sie nur von einem ent sprechenden wabenförmigen Rohrprofil als Rohrstücke abge trennt werden müssen. Eine Abstimmung, d. h. die Größe der Kraftaufnahme, kann einfach über die Rohrstücklänge erfolgen. Solche wabenförmigen Deformationselemente erfüllen gut die zu stellenden Anforderungen hinsichtlich ihrer Funktion und sind dazu sehr preisgünstig.The manufacture and tuning of such honeycomb deformas tion element is very simple since it is only from one ent speaking honeycomb tubular profile as pieces of pipe must be separated. A vote, i. H. the size of the Force absorption, can be done simply over the length of the pipe section. Such honeycomb-shaped deformation elements are well suited to that requirements with regard to their function and are in addition very inexpensive.
Je nach den Gegebenheiten können nach Anspruch 7 auch mehrere Deformationselemente hintereinandergeschaltet sein. Besonders vorteilhaft kann dies mit den wabenförmig strukturierten De formationselementen durchgeführt werden, die lediglich mit ihren geraden Flächen aneinandergesetzt werden müssen.Depending on the circumstances, several can also be used Deformation elements can be connected in series. Especially this can be advantageous with the honeycomb structured De formation elements are carried out with only their straight surfaces must be put together.
Bei der Ausführungsform in Anspruch 8 werden vorteilhaft De formationselemente unterschiedlicher Energieabsorptionsfähig keit hintereinandergeschaltet. Damit kann beispielsweise ein erstes Deformationselement schon bei geringerer Aufprallkraft ansprechen, beispielsweise bei einem weniger starken Aufprall oder bei einer leichteren Person und ein dahintergeschaltetes Deformationselement erst bei einer stärkeren Krafteinwirkung verformt werden. Damit ist eine gestaffelte Energieabsorption mit einfachen Mitteln realisierbar.In the embodiment in claim 8 De are advantageous formation elements of different energy absorption capacity connected in series. For example, a first deformation element with less impact force respond, for example in the event of a less severe impact or for a lighter person and one behind it Deformation element only when more force is applied be deformed. This is a staggered energy absorption realizable with simple means.
Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele der Erfin dung mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen näher erläutert. Exemplary embodiments of the invention are illustrated by a drawing with further features, details and advantages explained.
Es zeigenShow it
Fig. 1 eine schematische prinzipielle Anordnung eines Knie fängers, Fig. 1 is a schematic basic arrangement of a knee scavenger,
Fig. 2 ein Kraft-Weg-Diagramm zur Erläuterung der gewünschten Energieabsorption, Fig. 2 is a force-travel diagram illustrating the desired energy absorption,
Fig. 3 eine schematisierte Seitenansicht eines Kniefängers als biegesteife Blechschale, Fig. 3 is a schematic side view of a knee scavenger as a rigid sheet metal shell,
Fig. 4 und 5 ein Deformationsteil aus zwei wabenförmigen De formationselementen. FIGS. 4 and 5, a deforming part of two honeycomb De formation elements.
In der schematischen Darstellung nach Fig. 1 ist die grund sätzliche Anordnung des erfindungsgemäßen Kniefängers 1 ge zeigt, bei dem das Knieaufprallelement als biegesteifer Quer träger 2 ausgeführt ist, der in einem Bereich unter dem Arma turenbrett und in Fahrzeugquerrichtung angeordnet ist und der an beiden Enden durch je ein Deformationselement 3, 4 an einem festen Bauteil der Karosserie 5 abgestützt ist.In the schematic illustration of FIG. 1, the basic additional arrangement of the knee scavenger 1 of the invention shows ge, in which the knee impact element carrier as a flexurally stiff cross-2 is carried out, the temperatures board in an area under the ARMA and is arranged in the vehicle transverse direction and at both ends is supported by a deformation element 3 , 4 on a fixed component of the body 5 .
In Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer Ausführungsform darge stellt, bei der der Querträger als biegesteife Blechschale 6 ausgeführt ist, die zur Fahrgastraumseite hin mit einem Schaumstoffüberzug 7 belegt ist. Die Blechschale 6 ist in ihrem unteren Randbereich an einem Drehpunkt 8 bzw. einer Achse drehbar gelagert und mit ihrem oberen Randbereich über zwei hintereinandergeschaltete Deformationselemente 9, 10 gegen die Karosserie 5 abgestützt.In Fig. 3 is a side view of an embodiment Darge provides, in which the cross member is designed as a rigid sheet metal shell 6, which is covered to the passenger compartment side with a foam coating 7 . The sheet metal shell 6 is rotatably supported in its lower edge region at a pivot point 8 or an axis and is supported with its upper edge region against the body 5 via two deformation elements 9 , 10 connected in series .
Die Deformationselemente 9, 10 sind beidseitig offene Rohr stücke mit einer sechseckigen Wabenstruktur und liegen je weils mit einer flachen Seite an.The deformation elements 9 , 10 are pipe pieces open on both sides with a hexagonal honeycomb structure and each lie on a flat side.
Für den Fall eines Knieaufpralls wird die Blechschale 6 um den Drehpunkt 8 geschwenkt (Pfeil 11), so daß der obere Rand der Blechschale 6 gegen die Deformationselemente 9, 10 ge preßt wird und diese verformt und zusammenfaltet.In the event of a knee impact, the sheet metal shell is pivoted about the pivot point 8 6 (arrow 11), so that the upper edge of the sheet metal shell 6 against the deformation elements 9, 10 ge is pressed and deforms and folds.
Es hat sich gezeigt, daß Deformationselemente mit der darge stellten Wabenstruktur eine praktisch optimale Energieauf nahme, entsprechend der Fig. 2, aufweisen. In dem dort ge zeichneten Kraft-Weg-Diagramm ist zu ersehen, daß in einem ersten Bereich 12 die Kraft über den Weg sehr steil ansteigt und in einem zweiten Bereich 13 über den Weg konstant bleibt, so daß sich ein angenäherter Rechteckverlauf ergibt. Bekannte Deformationselemente und Anordnungen aus dem Stand der Tech nik haben dagegen üblicherweise eine über den Weg meist linear ansteigende Kennlinie entsprechend der strichlierten Geraden 14. Damit wird zu Anfang der Deformation viel Weg für eine relativ geringe Energieabsorption vergeben.It has been shown that deformation elements with the honeycomb structure shown represent a practically optimal energy absorption, corresponding to FIG. 2. In the ge-drawn force-displacement diagram it can be seen that in a first region 12 the force rises very steeply over the path and remains constant in a second region 13 over the path, so that there is an approximate rectangular shape. Known deformation elements and arrangements from the prior art, on the other hand, usually have a mostly linearly increasing characteristic curve corresponding to the dashed straight line 14 . This means that at the beginning of the deformation a lot of space is given for a relatively low energy absorption.
Bei anderen, bekannten Anordnungen erfolgt dagegen ein Über schwingen (strichlierte Kurve 15), wo nach einer unerwünscht harten, anfänglichen Deformationsphase die Reaktionskraft und damit die Energieabsorption im Deformationselement im Verlauf des Deformationsweges abnimmt.In other, known arrangements, on the other hand, there is a swinging (dashed curve 15 ), where after an undesirably hard, initial deformation phase, the reaction force and thus the energy absorption in the deformation element decrease over the course of the deformation path.
In den Fig. 4 und 5 sind zwei Ansichten eines Deformations teils 15 dargestellt, bei dem ein wabenförmiges Deformations element 16 über ein Distanzteil 17 mit einem im Durchmesser geringeren, ebenfalls wabenförmigen, Deformationselement 18 verbunden ist.In Figs. 4 and 5 show two views are shown of a deformation part 15 in which a honeycomb-shaped deformation element 16 via a spacer 17 with a smaller diameter, also the honeycomb, the deformation element 18 is connected.
Das Deformationsteil 15 stellt somit, ähnlich wie in Fig. 3, eine Hintereinanderschaltung zweier wabenförmiger Deforma tionselemente 16, 18 dar. Während in Fig. 3 aber gleiche De formationselemente 9, 10 hintereinandergeschaltet sind, haben die in Fig. 4 und 5 hintereinandergeschalteten Deformations elemente 16, 18 eine unterschiedliche Energieabsorptionsfähig keit. Bei einem Aufprall wird somit zuerst das leichter ver formbare Deformationselement verformt und erst bei einer er höhten Krafteinwirkung erfolgt in einer nächsten Stufe die Verformung des zweiten Deformationselements. The deformation part 15 thus, similar to FIG. 3, a series connection of two honeycomb-shaped deformation elements 16 , 18. While in FIG. 3 the same deformation elements 9 , 10 are connected in series, the deformation elements connected in series in FIGS. 4 and 5 have 16 , 18 a different energy absorption capacity. In the event of an impact, the more easily deformable deformation element is deformed first, and the deformation of the second deformation element takes place in a next stage only when the force is increased.
Das Distanzteil 17 dient beispielsweise zur Überbrückung bau lich gegebener, größerer Einbautiefen und zur Einstellung des Querverlaufs des Querträgers. Die Deformationselemente und insbesondere das Distanzteil 17 können zudem als Träger und Halterungen für weitere Bauteile, Kabelführungen, etc., die nen.The spacer 17 is used, for example, for bridging given structural, greater installation depths and for adjusting the transverse profile of the cross member. The deformation elements and in particular the spacer 17 can also be used as supports and holders for other components, cable guides, etc., the NEN.
Als Material für die wabenförmigen Deformationselemente 9, 10 bzw. 16, 18 wird bevorzugt und vorteilhaft Stahl verwendet, der eine hohe dynamische Deformationskraft, etwa das 1,5-fache der statischen Deformationskraft, aufweist. Damit sind geringe Wandstärken und eine Steuerung im Material möglich.Steel is preferably and advantageously used as material for the honeycomb-shaped deformation elements 9 , 10 or 16 , 18 , which has a high dynamic deformation force, approximately 1.5 times the static deformation force. This enables small wall thicknesses and control in the material.
Claims (8)
daß das Knieaufprallelement als biegesteifer Querträger (2; 6) ausgeführt ist und
daß der biegesteife Querträger (2; 6) zumindest einseitig über wenigstens ein Deformationselement (3, 4; 9, 10; 16, 18) an der Karosserie (5) abgestützt ist.1. knee protector as a safety device for motor vehicles, with a knee impact element arranged in the area under the dashboard and extending in the transverse direction of the vehicle with deformation means for energy absorption, characterized in that
that the knee impact element is designed as a rigid cross member ( 2 ; 6 ) and
that the rigid cross member ( 2 ; 6 ) is supported at least on one side by at least one deformation element ( 3 , 4 ; 9 , 10 ; 16 , 18 ) on the body ( 5 ).
daß die Blechschale (5) im unteren Randbereich drehbar (Drehpunkt 8) gelagert ist, und
daß die Deformationselemente (9, 10) je im oberen Seitenbe reich angeordnet sind.3. knee protector according to claim 1 or 2, characterized in that the cross member is designed as a rigid sheet metal shell ( 6 ) with a foam pad ( 7 ),
that the sheet metal shell ( 5 ) is rotatably mounted in the lower edge region (pivot point 8 ), and
that the deformation elements ( 9 , 10 ) are each arranged in the upper Seitenbe rich.
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