WO2005113299A1 - Kraftfahrzeug mit einem knie-gassack und knie-gassack zum einbau in ein kraftfahrzeug - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem knie-gassack und knie-gassack zum einbau in ein kraftfahrzeug Download PDF

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    • B60R2021/23169—Inflatable members characterised by their shape, construction or spatial configuration specially adapted for knee protection

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with a knee gas bag according to the preambles of claims 1, 3 and 5, and a knee gas bag for installation in a motor vehicle according to claim 13.
  • knee gas bags in motor vehicles. Such knee gas bags together with a driver or front passenger airbag and a belt system serve to protect the occupant in the event of a frontal crash or a laterally offset frontal crash.
  • the knee airbag has two main tasks: First, it is intended to prevent the occupant's knee-shin area from hitting the interior structure of the vehicle. A knee airbag also has the task of holding the occupant in his sitting position in the event of a head-on collision. He normally shares this task with the belt system; Ideally, however, the knee airbag should be designed in such a way that it keeps the occupant in position - at least to a limited extent - even when the seat belt is not fastened.
  • knee gas bags have mostly been arranged in such a way that their baffles, when the gas bag is completely filled, are located in a standard dummy in the standard sitting position just before the knee-shin area of the dummy, or lie slightly against it. As a result, the knee-shin area is not stressed, but the restraining effect is also relatively low, which has a particularly negative effect if no seat belt is worn.
  • the DT 2 109 637 C3 shows, among other things, a knee gas bag that expands so far into the car that it wraps around almost the entire knee-shin area of the occupant.
  • a knee airbag can certainly achieve a good restraining effect, but the airbag itself has to put up with a very large load on the occupant. It is also difficult to fill such a large-volume gas bag.
  • the object can be achieved in that the knee gas bag is designed and positioned in such a way that at least the outer upper knee-shin regions of the occupant are wrapped around to a defined extent.
  • an insufficient wrap would lead to a restraining effect starting too late or a weak restraining effect at the beginning of the forward displacement.
  • the depth of the knee gas bag must also not be chosen too large, since otherwise there is a considerable risk of injury to the occupants from the knee gas bag itself, particularly if the occupants are sitting too far forward.
  • an airbag that is too large and can reasonably be filled with gas can only be filled with difficulty in a sufficiently short time.
  • the degree of looping found experimentally and specified in claim 1 fulfills these boundary conditions. Due to the wrapping of the knee-shin area, the knees of the occupant are held back very early, so that a forward movement of the occupant is avoided. As a result, the power transmission of the knee gas bag to the occupants is significantly reduced overall.
  • the upper knee-shin areas are not only the outside but also the inside entwined.
  • a corresponding design of the knee gas bag not only improves the restraining effect, but also brings about very good fixation of the legs in the transverse direction, which contributes to improved occupant protection in the event of a laterally offset oblique impact.
  • the wrap around the inner knee-shin regions is preferably essentially as large as the wrap around the outer knee-shin regions.
  • a knee gas bag which at least partially wraps around the knee-shin area of the occupant (or of the dummy), to be precise in an upper area than in a lower area. With the same internal pressure in the entire knee gas bag, this relieves the shin area from the knee area.
  • the impact surface of the knee gas bag should preferably be flat or convex.
  • FIG. 1 shows a completely filled knee gas bag and the leg of an occupant or dummy
  • FIG. 2 shows a section along the line A-A in FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a section along the line B-B in FIG. 1,
  • FIG. 4 shows an illustration of the prior art
  • FIG. 5 shows a further illustration of the prior art
  • FIG. 6 shows a knee gas bag with an essentially vertical tether
  • Figure 7 shows an asymmetrical embodiment
  • FIG. 1 shows a completely filled knee gas bag 10 fastened on the passenger side to an inner structure I, which has an impact surface 12.
  • Leg B corresponds to the position of a 50% h ill dummy in its standard sitting position. The dummy sits in its H point.
  • a large part of the baffle surface 12 is flat and bulges convexly at the end of an upper region 12a or lower region 12b.
  • the geometry and position of the knee gas bag 10 are selected such that the baffle surface 12 wraps around the knee-shin area of the 50% H III dummy more strongly in an upper region 12a than in one when the knee gas bag 10 is completely filled lower area 12b.
  • the degree of wrap preferably decreases continuously, as is also shown in this exemplary embodiment.
  • the baffle 12 of the knee gas bag At least the outer upper knee-shin areas are wrapped by the baffle 12 of the knee gas bag. In the preferred embodiment shown here, both the upper and the lower knee-shin areas are wrapped.
  • the baffle 12 also curves in the area between the knees / shins of the occupant in the direction of the occupant, which means that the inner knee-shin areas are also wrapped around.
  • Figures 2 and 3 are sections along the section lines AA and BB in Figure 1.
  • Figure 2 shows an upper
  • Figure 3 shows a lower knee shin area.
  • straight line g is used, which extends horizontally and perpendicularly to vehicle longitudinal axis f.
  • the angle ⁇ is now used as a measure of the degree of the wrap, in which the imaginary tangential planes 15, 15 ', 15 ", 15"' (see FIGS. 2 and 3) are at straight line g.
  • these tangential planes have the orientation of the impact surface 12 along the line at which the contact of the impact surface 12 begins at the knee-shin region.
  • the knee gas bag 10 is symmetrical, which means that the angle ⁇ relating to the leg B a outside the vehicle is exactly as large as the angle ⁇ relating to the leg Bj outside the vehicle.
  • the angle CH (outside of the knee-shin region) is between 15 ° and 75 °, preferably between 35 ° and 55 °.
  • the angle ⁇ 2 (inside) is in the same range and is preferably the same size as the angle ⁇ -t.
  • FIGS. 4 and 5 show the state of the art to clarify the innovation.

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Abstract

Es wird ein Knie-Gassack (10) für ein Kraftfahrzeug und ein Kraftfahrzeug mit einem solchen Knie-Gassack beschrieben. Der eine Prallfläche (12) aufweisenden Knie-Gassack (10) bläst sich im Bedarfsfall in Richtung der Knie-Schienbeinbereiche eines Insassen auf. Zur Verbesserung des Insassenschutzes ist der Knie-Gassack (10) so ausgebildet und positioniert, dass bei einem 50% H III Dummy in Standardsitzposition die Prallfläche (12) den Knie-Schienbeinbereich des Dummys mit einer definierten Geometrie umschlingt.

Description

ihrzeug mit einem Koie-Gassack ond Knie-Gassack zum Einbau in ein Kraftfahrzeug
Beschreibung
Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Knie-Gassack nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 , 3 und 5, sowie einen Knie-Gassack zum Einbau in ein Kraftfahrzeug nach Anspruch 13.
Der Einsatz von Knie-Gassäcken in Kraftfahrzeugen ist bekannt. Solche Knie-Gassäcke dienen gemeinsam mit einem Fahrer- oder Beifahrer-Airbag und einem Gurtsystem dem Schutz des Insassen bei einem Frontalcrash oder bei einem seitlich versetzten Frontalcrash. Hierbei kommen dem Knie- Gassack im wesentlichen zwei Aufgaben zu: Zum einen soll er verhindern, dass der Knie-Schienbeinbereich des Insassen auf die Innenstruktur des Fahrzeugs prallt. Weiterhin hat ein Knie-Airbag die Aufgabe, den Insassen bei einem Frontalzusammenstoß in seiner Sitzposition zu halten. Diese Aufgabe teilt er sich im Normalfall mit dem Gurtsystem; der Knie-Airbag sollte idealerweise jedoch so ausgelegt sein, dass er ein in Positionhalten des Insassen auch dann - zumindest in eingeschränktem Umfang - bewirkt, wenn der Sicherheitsgurt nicht angelegt ist.
Wie bei anderen Gassäcken auch, muss bei Dimensionierung und Positionierung des Knie-Gassacks ein Kompromiss zwischen maximaler Rückhalteleistung und minimalen Verletzungsmöglichkeiten durch den Gassack selbst eingegangen werden. Hierbei ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass die po- tentiellen Insassen verschieden groß und schwer sein und auch unterschiedliche Sitzpositionen einnehmen können. Größe und Position von Gassäcken werden deshalb in der Regel auf Standard-Dummies in Standard- Sitzpositionen ausgelegt. Dieser Ansatz wird auch für das Folgende gewählt, wobei von einem 50% H III Dummy in Standard-Sitzposition ausgegangen wird. Die Standard-Sitzposition ist die vom Automobilhersteller konstruktiv vorgesehene Sitzposition einer mittelgroßen Person, insbesondere die von der US-Gesetzgebung FMVSS 208 vorgesehene Position.
Wie bereits erwähnt, muss beim Auslegen von Gassäcken immer ein Kom- promiss zwischen maximaler Rückhaltewirkung und minimaler Belastung des Insassen durch den Airbag eingegangen werden. Aufgrund der zumeist be- engten räumlichen Verhältnisse im Fußraum eines Personenkraftwagens gilt dies für einen Knie-Gassack in besonderem Maße.
Stand der Technik
Bislang sind Knie-Gassäcke zumeist so angeordnet, dass ihre Prallflächen dann, wenn der Gassack vollständig befüllt ist, bei einem Standard-Dummy in Standard-Sitzposition sich kurz vor dem Knie-Schienbeinbereich des Dummies befindet, oder leicht an diesem anliegt. Hierdurch wird der Knie- Schienbeinbereich wenig belastet, dafür ist auch die Rückhaltewirkung relativ gering, was sich insbesondere dann stark negativ auswirkt, wenn kein Sicherheitsgurt angelegt ist.
Die DT 2 109 637 C3 zeigt unter anderem einen Knie-Gassack, der so weit ins Wageninnere expandiert, dass er nahezu den gesamten Knie- Schienbeinbereich des Insassen umschlingt. Mit einem solchen Knie- Gassack lässt sich zwar sicherlich eine gute Rückhaltewirkung erzielen, es muss jedoch eine sehr große Belastung des Insassen durch den Gassack selbst in Kauf genommen werden. Weiterhin ist die Befüllung eines so groß- volumigen Gassacks schwierig. Gegenstand der Erfindung
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes Kraftfahrzeug dahingehend weiterzubilden, dass durch einen Knie-Gassack eine gute und früh einsetzende Rückhaltewirkung erzielt wird, ohne eine zu große Belastung des Insassen durch diesen Gassack in Kauf nehmen zu müssen.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der Ansprü- ehe 1, 3 oder 5, beziehungsweise durch einen Knie-Gassack mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
Es wurde erkannt, dass die gestellte Aufgabe dadurch gelöst werden kann, dass der Knie-Gassack so ausgebildet und positioniert wird, dass zumindest die äußeren oberen Knie-Schienbeinbereiche des Insassen in definiertem Umfang umschlungen werden. Einerseits würde eine zu geringe Umschlingung zu einer zu spät einsetzenden Rückhaltewirkung beziehungsweise einer schwachen Rückhaltewirkung zur Beginn der Vorverlagerung führen. Andrerseits darf die Tiefe des Knie-Gassacks auch nicht zu groß gewählt werden, da ansonsten eine erhebliche Verletzungsgefahr für den Insassen durch den Knie-Gassack selbst, insbesondere bei zu weit vorne sitzenden Insassen, besteht. Weiterhin kann ein zu großer Gassack mit vertretbarer Gasgeneratorleistung nur schwer in hinreichend kurzer Zeit befüllt werden. Der experimentell gefundene und in Anspruch 1 angegebene Umschlin- gungsgrad erfüllt diese Randbedingungen. Aufgrund der Umschlingung des Knie-Schienbeinbereichs kommt es zu einer sehr frühen Zurückhaltung der Knie des Insassen, so dass eine Vorwärtsbewegung des Insassen vermieden wird. Hierdurch wird die Kraftübertragung des Knie-Gassacks auf den Insassen insgesamt deutlich verringert.
Alternativ oder vorzugsweise in Ergänzung hierzu werden gemäß Anspruch 3 die oberen Knie-Schienbeinbereiche nicht nur außen, sondern auch innen umschlungen. Eine entsprechende Ausgestaltung des Knie-Gassacks verbessert nicht nur die Rückhaltewirkung, sondern bewirkt auch eine sehr gute Fixierung der Beine in Querrichtung, was zu einem verbesserten Insassenschutz bei einem seitlich versetzten Schrägaufprall beiträgt. Vorzugsweise ist hierbei die Umschlingung der inneren Knie-Schienbeinbereiche im wesentlichen so groß wie die Umschlingung der äußeren Knie-Schienbeinbereiche.
Es wurde weiterhin erkannt, dass es für die Belastung des Insassen durch den Knie-Gassack nicht nur auf die übertragene Gesamtkraft, sondern auch darauf ankommt, wo genau die Kraft übertragen wird. Aus anatomischen Gründen ist es zu bevorzugen, dass ein möglichst großer Teil der Kraftübertragung im Bereich des Knies und ein möglichst kleiner Teil der Kraftübertragung im Bereich des Schienbeins erfolgt. Dieser Erkenntnis folgend ist in einem weiter bevorzugten Ausführungsbeispiel nach Anspruch 9 ein Knie- Gassack vorgesehen, der den Knie-Schienbeinbereich des Insassen (bzw. des Dummies) zumindest teilweise umschlingt und zwar in einem oberen Bereich stärker als in einem unteren Bereich. Bei gleichem Innendruck im gesamten Knie-Gassack ergibt sich hieraus eine Entlastung des Schienbeinbereichs gegenüber dem Kniebereich.
Um Druckspitzen zu vermeiden, sollte die Prallfläche des Knie-Gassacks gemäß Anspruch 10 vorzugsweise eben oder konvex ausgebildet sein.
Durch das hier dargestellte Konzept wird es möglich, einen nur eine Kammer aufweisenden Knie-Gassack gemäß Anspruch 11 einzusetzen, ohne auf die erfindungsgemäßen Vorteile verzichten zu müssen. Dies ist aus herstellungstechnischer Sicht natürlich zu bevorzugen.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den weiteren Un- teransprüchen sowie aus den nun mit Bezug auf die Figuren näher dargestellten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigen: Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Figur 1 Einen vollständig befüllten Knie-Gassack und das Bein eines Insassen bzw. Dummies, Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Figur 1 ,
Figur 3 einen Schnitt entlang der Linie B-B in Figur 1 ,
Figur 4 eine Darstellung des Standes der Technik,
Figur 5 eine weitere Darstellung des Standes der Technik,
Figur 6 einen Knie-Gassack mit einem im wesentlichen vertikalen Fangband,
Figur 7 eine asymmetrische Ausführungsform.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Figur 1 zeigt einen auf der Beifahrerseite an einer Innenstruktur I befestigten vollständig befüllten Knie-Gassack 10, welcher eine Prallfläche 12 aufweist. Das Bein B entspricht der Position eines 50% H ill Dummies in seiner Standard-Sitzposition. Der Dummy sitzt in seinem H-Punkt. Ein Großteil der Prallfläche 12 ist eben ausgestaltet und wölbt sich jeweils am Ende eines oberen Bereiches 12a bzw. unteren Bereiches 12b konvex.
Geometrie und Position des Knie-Gassacks 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel so gewählt, dass die Prallfläche 12 in einem oberen Bereich 12a den Knie-Schienbeinbereich des 50% H III Dummies in vollständig befüllten Zu- stand des Knie-Gassacks 10 stärker umschlingt als in einem unteren Bereich 12b. Vorzugsweise nimmt hierbei der Grad der Umschlingung kontinuierlich ab, wie dies auch in diesem Ausführungsbeispiel gezeigt ist.
Erfindungsgemäß sind zumindest die äußeren oberen Knie- Schienbeinbereiche von der Prallfläche 12 des Knie-Gassacks umschlungen. Im hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel sind sowohl die oberen als auch die unteren Knie-Schienbeinbereiche umschlungen. Weiterhin wölbt sich die Prallfläche 12 auch im Bereich zwischen den Knien/Schienbeinen des Insassen in Richtung des Insassen, das heißt, dass auch die inneren Knie-Schienbeinbereiche umschlungen werden.
Die Figuren 2 und 3 sind Schnitte entlang der Schnittlinien A-A bzw. B-B in Figur 1. Figur 2 zeigt hierbei einen oberen, Figur 3 einen unteren Knie- Schienbeinbereich. Zur Definition des Umschlingungsgrades wird die Gerade g herangezogen, die sich horizontal und senkrecht zur Fahrzeuglängsachse f erstreckt. Als Maß für den Grad der Umschlingung werden nun die Winkel α herangezogen, in dem die gedachten Tangentialebenen 15,15', 15", 15"' (siehe Figuren 2 und 3) zur Geraden g stehen. Diese Tangentialebenen haben ihrer Definition nach die Orientierung der Prallfläche 12 entlang der Linie, an der die Anlage der Prallfläche 12 am Knie-Schienbeinbereich beginnt. Die Winkel cti und α-t' bezeichnen die Schnittwinkel derjenigen Tangentialf lachen, die den äußeren Knie-Schienbeinbereich betreffen, die Winkel α2 und α2 bezeichnen die Schnittwinkel derjenigen Tangentialflächen, die den inneren Knie-Schienbeinbereich betreffen.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Knie-Gassack 10 symme- trisch ausgebildet, was bedeutet, dass die das fahrzeugäußere Bein Ba betreffenden Winkel α genau so groß sind wie die das fahrzeugäußere Bein Bj betreffenden Winkel α.
Im in Figur 2 gezeigten oberen Knie-Schienbeinbereich liegt der Winkel CH (Außenseite des Knie-Schienbeinbereichs) zwischen 15° und 75°, vorzugsweise zwischen 35° und 55°. Der Winkel α2 (Innenseite) liegt im selben Bereich und ist vorzugsweise gleich groß wie der Winkel α-t.
In einem unteren Knie-Schienbeinbereich (Figur 3) nimmt die Umschlingung gegenüber dem oberen Bereich ab, das heißt, die entsprechenden Winkel werden kleiner: α-T < αi , α2' < α2. ln manchen Anwendungsfällen kann es sinnvoll sein den Knie-Gassack nicht symmetrisch auszubilden, nämlich insbesondere dahingehend, dass das fahrzeugäußere Bein stärker umschlungen wird als das fahrzeuginnere Bein: α-ι(Ba) > α-ι(Bj). Hierdurch wird die Rückhaltewirkung auf der Fahrzeugaußen- seite größer und der Insasse wir bei einem seitlich versetzten Schrägaufprall von der Fahrzeugaußenstruktur weggelenkt (Figur 7).
Um die notwendige Tiefe des Knie-Gassacks zu erreichen, ohne ein zu großes Volumen füllen zu müssen, kann es sinnvoll sein, ein im wesentlichen vertikal durch den Gassack verlaufendes Fangband 28 vorzusehen, wie dies in Figur 6 dargestellt ist.
In den Figuren 4 und 5 ist zur Verdeutlichung der Neuerung der Stand der Technik dargestellt.
Hierbei wurde bislang vorgeschlagen, entweder (Figur 4) den gesamten Knie-Schienbeinbereich stark zu umschlingen, oder aber (Figur 5) eine Umschlingung mehr oder minder vollständig zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftfahrzeug mit einem eine Prallfläche (12) aufweisenden Knie- Gassack (10), wobei sich der Gassack im Bedarfsfall in Richtung der Knie-Schienbeinbereiche eines Insassen aufbläst und die Prallfläche die Knie-Schienbeinbereiche zumindest außen teilweise umschlingt, dadurch gekennzeichnet, dass der Knie-Gassack (10) so ausgebildet und positioniert ist, dass bei einem 50% H III Dummy in Standardsitzposition zumindest die den äußeren oberen Knie-Schienbeinbereichen zugeordneten Tangentialflächen (15) der Prallflächen (12) mit einer horizontal und senkrecht zur Fahrzeuglängsachse (f) verlaufenden Geraden (g) jeweils einen ersten Winkel (α-i) zwischen 15° und 75° einschließen.
2. Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (αi) 35° bis 55° beträgt.
3. Kraftfahrzeug mit einem eine Prallfläche (12) aufweisenden Knie- Gassack (10), wobei sich der Gassack (10) im Bedarfsfall in Richtung der Knie-Schienbeinbereiche eines Insassen aufbläst und die Prallfläche (12) die Knie-Schienbeinbereiche zumindest außen teilweise umschlingt, dadurch gekennzeichnet, dass der Knie-Gassack so ausgebildet und positioniert ist, dass bei einem 50% H IM Dummy in Standardsitzpositi- on die Prallfläche auch die inneren Knie-Schienbeinbereiche umschlingt.
4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die den inneren oberen Knie-Schienbeinbereichen zugeord- neten Tangentialflächen (15') der Prallflächen mit einer horizontal und senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verlaufenden Geraden jeweils einen zweiten Winkel (α2) zwischen 15° und 75° einschließen.
5. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es die Merkmale des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 und die Merkmale des Anspruchs 3 oder des Anspruchs 4 aufweist.
6. Kraftfahrzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einem Knie-Schienbeinbereich gehörenden ersten und zweiten Winkel im wesentlichen gleich groß sind.
7. Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle ersten und zweiten Winkel im wesentlichen gleich groß sind.
8. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Knie-Gassack so ausgebildet und positioniert ist, dass der äußere obere Knie-Schienbeinbereich des der Fahrzeugaußenseite zugewandten Beines stärker von der Prallfläche umschlungen wird, als der äußere obere Knie-Schienbeinbereich des der Fahrzeuginnenseite zugewandten Beines.
9. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knie-Gassack (10) so ausgebildet und positioniert ist, dass bei einem 50% H III Dummy in Standardsitzposition die Umschlingung des Knie-Schienbeinbereichs von oben nach unten abnimmt.
10. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Prallfläche (12) in gefülltem, unbelastetem Zustand nur plane oder konvexe Bereiche aufweist.
11. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Knie-Gassack genau eine Kammer aufweist.
12. Kraftfahrzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich durch den Knie-Gassack wenigstens ein im wesentlichen vertikales Fangband (28) erstreckt.
13. Kniegassack zum Einbau in ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeich- net, dass er zum Einbau in ein Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgebildet ist.
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