DE10053996A1 - Crash-sichere Pedalerie in einem Fahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pedalerie für Kraftfahrzeuge. Es soll verhindert werden, daß im Fall eines crash durch Verschieben der Betätigungsstange (11) des Bremskraftverstärkers (9) der Pedalhebel (4) gegen das Bein (13) des Fahrers schlägt. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Drehung des Pedalhebels (4) entgegen der Betätigungsrichtung verhindert wird. Hierzu werden mehrere Maßnahmen vorgeschlagen. Eine der Maßnahmen besteht darin, nur eine Übertragung der Kräfte in einer Betätigungsrichtung zuzulassen, was mit Hilfe einer Zugstange (14) geschehen kann, welche keine Druckkräfte zu übertragen vermag. Ein weiterer Vorschlag geht darin, den Pedalhebel nicht mehr an der Spritzwand (5) zu lagern, sondern an einem getrennt angeordneten Querträger (21).

Description

Die Erfindung betrifft eine Crash-sichere Pedalerie in einem Fahrzeug zur Betätigung einer Betätigungsstange, insbesondere für eine Steuereinheit für ein Bremssystem. Mit Hilfe eines Pedalhebels wird durch den Fahrzeugführer eine Kraft auf eine Betätigungsstange ausgeübt, durch welche beispielsweise eine aus einem Hauptzylinder und einem Bremskraftverstärker beste­ hende Steuereinheit angesteuert wird. Hierdurch wird dann der erwünschte Bremsvorgang ausgelöst.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich wird zur Betätigung der Betätigungsstange ein Pedalhebel durch die Fußkraft des Fahrers verschwenkt, wobei dann die Längsbewegung der Betätigungsstange in der Steuereinheit die gewünschten Vorgänge auslöst.

Der Pedalhebel stellt dabei eine Übersetzung Kraft/Weg dar, so daß ein großer Pedalweg einen kleinen Weg der Betätigungs­ stange auslöst. Es hat sich nun gezeigt, daß dieses bekannte System in dem Fall eines Crash für den Fahrer zur großen Ge­ fahr werden kann. Wird nämlich die an der Spritzwand befes­ tigte Steuereinheit durch einen Unfall ein Stück weit gegen die Spritzwand verschoben, so verschiebt sich auch die Betä­ tigungsstange im Fahrgastraum in Richtung zu dem Fahrer hin. Diese relativ geringfügige Bewegung wird durch die Hebelüber­ setzung an dem Pedalhebel in eine große Schwenkbewegung des Pedalhebels übersetzt, so dass das Bremspedal gegen den Fuß oder das Bein des Fahrers schlägt und diesen verletzen kann.

Die Erfindung geht daher aus von einer Pedalerie der sich aus dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ergebenden Gattung.

Aufgabe der Erfindung ist es eine derartige, bekannte Pedalerie so abzuändern, daß es bei einem Unfall nicht zu einer Verletzung des Fahrers durch den Pedalhebel, insbesondere das freie Ende des Pedalhebels des Fahrzeugs kommen kann. Das freie Ende des Pedalhebels, auf welches der Fuß des Fahrers aussetzt, wird nachfolgend vielfach als Pedalblock bezeichnet.

Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Er­ findung besteht im Prinzip also darin, die Kraftübertragung zwischen Pedalhebel und Betätigungstange derart auszugestal­ ten, dass zwar die benötigten Kräfte in Bestätigungsrichtung ausgeübt werden können, eine umgekehrte Kraftübertragung von der Steuereinheit auf den Pedalhebel aber weitgehend behin­ dert wird. Es ist also Kern der Erfindung, dass eine Kraft zwar von dem Fahrer in Richtung zur Betätigungstange aber keine Kraft von der Betätigungstange auf das Pedal des Fah­ rers ausgeübt werden kann. Der Zughebel (Zugstange 14) liegt in Ruhestellung mit dem boosterseitigen Ende an der Spritz­ wand oder an einem mit der Spritzwand in Kraft übertragender Verbindung angeordneten Teil des Fahrzeugs an.

Einen besonders einfache Lösung zum Durchführen des beschrie­ benen Prinzips ergibt sich in Weiterbildung der Erfindung aus der Merkmalskombination nach Anspruch 2. Dabei ist die Zugstange derart angeordnet, daß sie sich, ausgehend von ih­ rer Normalstellung, hauptsächlich nur in einer einzigen Rich­ tung bewegen kann, so daß die Übertragung von rückwärts ge­ richteten, durch einen Unfall ausgelösten Kräften zum Fahrer hin, behindert werden.

In diesem Falle schlägt die Zustange an der Spritzwand oder einem anderen mit der Spritzwand direkt oder indirekt fest verbundenen Teil an.

Eine weitere Möglichkeit, eine Kraftübertragung nur in einer Richtung zuzulassen, ist durch Verwendung der Merkmalskombi­ nation nach Anspruch 3 gegeben. Dabei ist ein Glied zur Kraft Übertragung an mindestens einem der beiden Enden der Zugstan­ ge vorgesehen, welches im wesentlichen nur Kraft in einer Richtung übertragen kann, während bei einer in der entgegen­ gesetzten Richtung wirkenden Kraft, die Kraftübertragung un­ terbrochen wird. Eine Übertragung einer Druckkraft vom Booster über die Zustange (14) in Richtung Fahrer (Bremspedal 4) ist nur bis zu einem vorher konstruktiv festgelegten Wert möglich, darüber erfolgt dass Auslösen der kraft übertragen­ den Verbindung (24), um ein Verschieben der gesamten Pedal­ aufhängung (3a, 20) zum Fahrer hin zu verhindern. Ein beson­ ders einfach aufgebautes derartiges Glied zur Kraftübertra­ gung zeigt die Merkmalskombinationen nach Anspruch 4. Der verwendete Haken ist dabei derart ausgerichtet, daß er nur ziehen aber nicht drücken kann. Auf diese Weise werden zwar die bei der Betätigung durch den Fahrer ausgeübt werden Zug­ kräfte übertragen, nicht aber die durch einen Unfall ausge­ lösten Druckkräfte.

Eine um weitere Möglichkeit zur Erhöhung der Sicherheit des Fahrers beschreibt die Merkmalskombination nach Anspruch 5. Dabei ist die Lagerung für den Pedalhebel nicht mehr an der Spritzwand aufgehängt, sondern an einem räumlich entfernten Querträger. Auf diese Weise werden von dem Unfall ausgelöste Kräfte nicht mehr direkt auf den Pedalhebel sondern nur noch über die Zugstange übertragen, die wie weiter oben schon be­ schrieben, in in geeigneter Weise gesichert werden kann. Der Querträger kann dabei zwischen den A-Säulen des Fahrzeugs pa­ rallel zu dem Armaturenträger (28) geführt werden oder ggf. mit dem Armaturenträger (28) einstückig vereint sein.

Bei einer derartigen Konstruktion ist es auch leicht möglich die Normallage der Pedalerie an die Größe des Fahrers anzu­ passen, wie aus der Merkmalskombination nach Anspruch 7 her­ vorgeht. Hierbei wird der Drehpunkt des Pedalhebels um den Querträger verschwenkt, so dass der Pedalblock am Ende des Pedalhebels bei einem kleinen Fahrer zu diesem hin nach oben geschwenkt wird. Durch eine Rastverbindung gemäß Anspruch 8 wird die neue eingestellte Lage des Schwenkblocks arretiert. Die Bewegung des Schwenkblocks kann vorzugsweise durch einen Elektromotor mit selbsthemmenden Schneckenantrieb bewirkt werden.

Eine weitere Sicherungsmaßnahmen ist in der Merkmalskombina­ tion nach Anspruch 9 beschrieben. Da die auf die Zugstange in Richtung Fahrer ausgeübten Kräfte den Pedalblock in Richtung Spritzwand schwenken, helfen also derartige Druckkräfte zur Vergrößerung der Sicherheit. Werden aber die Druckkräfte zu groß, so kann die an dem Glied (14) für die Kraftübertragung angebrachte Sicherheit (24)auslösen der Verbindung bei einer bestimmten Kraft wirken, wie weiter oben in Verbindung mit einem Haken schon beschrieben wurde.

Nachdem, wie weiter oben schon beschrieben, durch Verschwen­ ken des Schwenkblocks der Pedalblock nach unten in Richtung Spritzwand gefahren werden kann, läßt sich diese Möglichkeit auch zur Vergrößerung der Sicherheit des Fahrers ausnutzen, indem bei einem Unfall selbsttätig diese Bewegung des Schwenkblocks mittels eines Sensors ausgelöst wird.

Ausführungsbeispielen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 die bekannte gegenwärtig verwendete Pedalerie,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung

Fig. 4 die Möglichkeit der Anpassung der Normallage des Pe­ dalhebels an die Größe des Fahrers bei dem Ausführungsbei­ spiel nach Fig. 3 und

Fig. 5 die Wirkung der Erfindung bei einem Unfall bei Anwen­ dung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist auszugsweise ein Fahrgastraum skizziert. Eine Pedalerie 1 ist mit einem Pedalbock 2 versehen in welchem über ein erstes Drehgelenk 3 ein Pedalhebel 4 schwenkbar gela­ gert ist. Der Pedalbock 2 ist an der Spritzwand 5 des Fahr­ zeugs befestigt. Gegenüber den Pedalbock 2 ist an der Spritz­ wand 5 über einen Bügel 6 ein Steuersystem 7 angebracht, wel­ ches durch einen Hauptzylinder S und einen Bremskraftverstär­ ker 9 gebildet ist. An dem Pedalhebel 4 ist über ein zweites Drehgelenk 10 eine Betätigungstange 11 angelenkt, so daß bei einer Schwenkbewegung des Pedalblocks 12 um das Drehgelenk 3 in Fig. 1 nach links die Betätigungstange 11 ebenfalls nach links verschoben wird. Hierdurch werden die bekannten Vorgän­ ge zum Abbremsen des Fahrzeugs in dem Steuersystem 7 ausge­ löst.

Nachteilig bei dem beschriebenen bekannten System gemäß dem Stand der Technik nach Fig. 1 ist, daß bei einem Unfall das Steuersystem 7 in Fig. 1 nach rechts verschoben werden kann. Da das Steuersystem 7 mit der Betätigungstange 11 mechanisch gekoppelt ist schiebt sich auch die Betätigungsstange 11 in Fig. 1 nach rechts, was auf Grund der Übersetzung des Weges zu einer heftigen Bewegung des Pedals 12 in Richtung Fuß bzw. Bein 13 des Fahrers führt.

In Fig. 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Hierbei werden die einzelnen Baugruppen nur in­ soweit erläutert, als hier Änderungen gegenüber Fig. 1 einge­ treten sind. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, wirkt der Pedalhebel 4 nun nicht mehr direkt auf die Betätigungstange 11 sondern über eine Zugstange 14 und einen Drehhebel 17 nur noch indi­ rekt auf eine verkürzte Betätigungstange 11, die in Fig. 2 nicht näher dargestellt ist. Wirkt nun infolge eines Unfalls eine Kraft U auf den Hauptzylinder 8 so wird im Bereich 15 der Bremskraftverstärker 9 die Spritzwand 5 und die Betäti­ gungstange 11 nach rechts verschieben. An sich würde dies ebenfalls zu einer Drehbewegung des Pedalhebels 4 entgegen dem Uhrzeigersinn und damit zu einer Gefährdung des Fahrers füh­ ren. Da aber der Endabschnitt 19 der Zugstange 14 sehr nahe an der Spritzwand 5 liegt bzw. ihre Endlage an der Spritz­ wand/Boosterbefestigungsteil 6 hat, kann sich die Zugstange nicht oder nur wenig nach links bewegen, so daß der Pedal 12 seine Lage beibehält. Wie aus Fig. 2 ersichtlich wird ein Teil der Kraft U über den Bügel 6 auch zur dem Bezirk 16 an der Spritzwand 5 übertragen, wobei diese Kraft der von dem Endabschnitt 19 ausgeübten Kraft entgegenwirkt. Somit wird erreicht, dass die durch den Unfall ausgeübte Kraft über die Zugstange 14 das Pedal 4 um den Anlenkpunkt 3 vom Fahrer weg bewegt.

Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Lagerung des Pedalhebels 4 nicht mehr in einem Pedalbock 2 geschieht sondern ggf. sofort in einem Schwenk­ block 20, der an einem Querträger 21 befestigt ist. Auf diese Weise können keine durch einen Unfall bedingten Kräfte von der Betätigungstange 11 direkt auf den Pedalhebel 4 übertra­ gen werden. Der Fahrer wird also nur noch durch Druckkräfte in der verlängerten Zugstange 14 gefährdet, wobei diese Druckkräfte nicht durch den Drehhebel 17 ausgeübt werden kön­ nen, wie weiter oben schon erläutert wurde, da das der Zugstange 14 zugewandte Ende des Drehhebel 17 gegen die Spritzwand anschlägt.

Bei einem Unfall ist es aber immerhin denkbar, dass die auf den Bezirk 16 der Spritzwand 5 einwirkenden Kräfte hinrei­ chende Druckkräfte auf die Zugstange 14 ausüben. Um auch hier für die notwendige Sicherheit zu sorgen ist die Zugstange 14, wie aus Fig. 5 ersichtlich, derart aufgebaut, daß sie im we­ sentlichen nur Zugkräfte übertragen kann. Eine einfache Lö­ sung hierzu besteht gemäß Fig. 5 darin, das erste Drehgelenk 3 an einem Haken 24 am Ende wird Zugstange angreifen zu las­ sen. Der Haken 24 ist derart ausgestaltet, daß er bei hinrei­ chend großen Druckkräfte aushakt, so daß eine Kraftübertra­ gung nicht mehr möglich ist.

Der Querträger 21 ist ähnlich wie der zweite Querträger 24 zwischen den A-Säulen 25 des Fahrzeugs aufgespannt und läuft somit zu diesem parallel. Es ist aber auch denkbar, dass bei geeigneter Lage des zweiten Querträgers 24 der Schwenkblock 20 an dem Querträger 24 befestigt wird, oder dass Querträger 21 im Bereich des Mittelkonsole abgestützt wird.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich kann der Schwenkblock 20 auch drehbar angeordnet werden, wodurch sich die Ausgangslage des Pedalblocks 12 einstellen läßt. Dreht man in Fig. 4 den Schwenkblock 20 in einer der beiden Richtungen des Doppel­ pfeils D, so wird der Pedalblock 12 in Fig. 4 entweder nach rechts zum Fahrer hin oder nach links zur Spritzwand hin ver­ schwenkt. Auf diese Weise läßt sich die Ausgangslage des Pe­ dals 12 einstellen und somit an die Größe des Fahrers anpas­ sen. In Fig. 4 erkennt man die Lage A für einen kleinen Fah­ rer und die Lage B für einen großen Fahrer. Das Verdrehen des Schwenkblocks 20 kann mit Hilfe eines Elektromotors gesche­ hen der in der Zeichnung nicht in dargestellt ist. Es muß da­ für gesorgt werden, dass der Schwenkblock 20 in seiner neuen Lage fest arretiert wird. Vorzugsweise wird hierzu ein selbsthemmender Antrieb des E-Motors verwendet.

In Fig. 5 sind die Möglichkeiten dargestellt, die sich erge­ ben, wenn bei einem Crash der Booster die Spritzwand schräg eindrückt. In Fig. 5 ist der obere Bereich des Boosters ein­ gedrückt wodurch die Zustange 14 im wesentlichen nach rechts verschoben wird. In diesem Fall wird der Pedalhebel 4 und da­ mit der Pedalblock 12 im Uhrzeigersinn nach links ver­ schwenkt, so daß durch den Unfall der Pedalblock 12 aus der Gefahrenzone gebracht wird. Damit tragen die durch den Unfall verursachten Kräfte dazu bei einen Schaden durch den Pedalhe­ bel 4 von dem Fahrer abzuwenden. Fig. 5 zeigte weiterhin, daß beim Überschreiten einer Grenze durch die von den Unfall ver­ ursachten Kräfte die Zustange aus ihrer Verbindung zu dem Pe­ dalhebel ausrastet, wodurch ebenfalls ein Beitrag zur Vermei­ dung von Unfallgefahren erreicht wird. Es wird also die zur Übertragung durch die Druckstange 14 zugelassene Druckkraft, die im Falle eines Crashs übertragen werden kann, zum Schwen­ ken der Pedale vom Fahrer weg ausgenutzt.

Claims (12)

1. Crash-sichere Pedalerie in einem Fahrzeug zur Betätigung einer Betätigungstange (11), insbesondere für eine Steu­ ereinheit (7) bestehend aus einem Hauptzylinder (8) und/oder einem Bremskraftverstärker (9) in einem Bremssys­ tem, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Pedalhe­ bel (4) der Pedalerie und der Betätigungstange (11) ein Hebelsystem derart angeordnet ist, dass die von dem Pe­ dalhebel (4) auf die Betätigungstange (11) ausgeübte Kraft über eine Zugstange (14) übertragen wird.

2. Pedalerie nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (14) bei der Kraftübertragung im wesentli­ chen senkrecht zur Spritzwand (5) des Fahrzeugs bewegt wird und dass das der Spritzwand (5) zugewandte Ende der Zugstange (14) im Ruhezustand der Pedalerie sich in un­ mittelbarer Nähe der Spritzwand befindet, oder einem mit der Spritzwand Kraft übertragender Verbindung angeord­ neten Teil befindet.

3. Pedalerie nach Anspruch 2 in dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Enden der Zugstange (14), vor­ zugsweise dass an dem Pedalhebel (4) angreifende Ende der Zugstange (14), derart mit einem Verbindungsglied (24) zur Kraftübertragung versehen ist, daß über die Zugstange (14) nur Zugkräfte übertragen werden können, während die Verbindung beim Übertragen einer einen Schwellwert überschreitenden Kraft gelöst wird.

4. Pedalerie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsglied (24) im wesentlichen den Aufbau ei­ nes Hakens hat.

5. Pedalerie nach einem der vorangegangenen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Pedalhebel (4) als Schwenkhebel ausgestaltet ist, wobei das Schwenklager von einem Querträger (21) getragen wird, der vorzugswei­ se zwischen den A-Säulen (25) des Fahrzeugs aufgespannt ist.

6. Pedalerie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querträger (21) im wesentlichen parallel zu dem Ar­ maturenträger (28) im Fahrzeug angeordnet ist.

7. Pedalerie nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Schwenkhebel (4) in einem Schwenkblock (20) gelagert ist, welcher um den Querträ­ ger (21) drehbar ist und dass durch Verdrehen (20) des Schwenkblocks (20) die Normalstellung des Pedalhebels (4) hat einstellbar ist.

8. Pedalerie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehung des Schwenkblocks (20) mit Hilfe eines Elektromotors geschieht und dass der Schwenkblock (20) mit einer Sicherung versehen ist, welche den Schwenk­ block in seiner neuen Winkellage verriegelt.

9. Pedalerie nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, dass die Steuereinheiten derart an der Spritzwand (5) gelagert ist, dass ein Teil der durch ei­ nen crash ausgelösten Kräfte an der Spritzwand (5) gegen das der Spritzwand zugewandte Ende der Zugstange (19) geleitet werden.

10. Pedalerie nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die im Falle eines Crashs in die Zugstange (14) einge­ leiteten Kräfte Druckkräfte sind, die derart auf den Pe­ dalhebel (4) einwirken, daß dieser von dem Fahrer weg verschwenkt wird.

11. Pedalerie nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeich­ net, daß beim Überschreiten der Druckkräfte über einen vorgegebenen Schwellwert hinaus die Verbindung zwischen Zugstange (14) und Pedalhebel (4) an dem der Zustange (14) zugewandten Ende des Pedalhebels gelöst wird.

12. Pedalerie nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, dass ein Sensor vorgesehen ist, der im Falle eines Crashs den Elektromotor derart eingeschal­ tet, dass dieser die Pedale (12) zur Spritzwand hin ver­ schwenkt.