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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Fußpedalanordnung für ein Kraftfahrzeug
mit einer Pedalarmeinrichtung die einen Betätigungsabschnitt, einen Lagerungsabschnitt
und einen sich zwischen dem Betätigungsabschnitt
und dem Lagerungsabschnitt erstreckenden Armabschnitt umfasst, einer
Lagerungseinrichtung zur Lagerung der Pedalarmeinrichtung im Bereich
des Lagerungsabschnitts derart, dass die Pedalarmeinrichtung nach
Maßgabe
von auf den Betätigungsabschnitt
aufgebrachten Kräften
aus einer Ausgangsstellung in eine ausgelenkte Stellung verlagerbar
ist, und einer Freigabeeinrichtung zur Freigabe wenigstens eines
Teils des Armabschnitts der Pedalarmeinrichtung im Falle einer Fahrzeugkollision.
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Fußpedalanordnungen
der eingangs genannten Art sind insbesondere für Kupplungs- und Bremspedalanordnungen relevant,
da deren Pedale zur Aufnahme betriebsüblich großer Betätigungskräfte belastbar ausgebildet sein
müssen
und diese Pedale zudem durch den Kupplungs- oder Bremsmechanismus,
insbesondere eine Geberzylinderanordnung relativ steif abgestützt sind.
Um im Falle einer Fahrzeugkollision einen durch die Pedalwerke allgemein
in möglichst
geringem Maße
beeinträchtigten Fußraum bereitzustellen
wurden sog. „Break-Away" Fußpedalanordnungen
konzipiert die bei Überschreiten
betriebsüblicher
Betätigungskräfte eine
Freigabe des Betätigungsabschnitts
des Pedals durch ein Abtauchen oder Abcknicken des Pedalschafts
zum Bodenbereich des Fußraumes
hin ermöglichen.
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Aus
WO 01/38151 A1 ist eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug bekannt,
die einen, durch eine Scharniereinrichtung geteilten, Pedalarmabschnitt
aufweist. Im Bereich der Scharniereinrichtung ist eine Druckfeder
vorgesehen, die den Pedalarmabschnitt bei üblichen Betätigungskräften in einem gestreckten Zustand
hält. Überschreitet
die auf einen Betätigungsabschnitt
des Pedalarms aufgebrachte Betätigungskraft
einen vorgegebenen Maximalwert, kann der Pedalarm unter Stauchung
jener Druckfeder abknicken.
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Aus
EP 1038748 A2 ist
ein Break-Away-Pedal für
ein Kraftfahrzeug bekannt, das einen zweiteiligen Pedalarmabschnitt
aufweist, der unter Verwendung einer Federeinrichtung in eine Grundstellung gedrängt wird
und bei Überschreiten
zulässiger
Pedalbetätigungskräfte in Betätigungsrichtung
abknicken kann.
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Aus
DE 10017794 A1 ist
eine Fußpedalanordnung
bekannt, die einen Pedalschaft aufweist, der über eine Pedallagerungseinrichtung
schwenkbewegbar gelagert ist. Die Pedallagerungseinrichtung ist
derart ausgebildet, dass diese bei Überschreiten einer bestimmten
mechanischen Belastung des Pedals an einer Solltrennstelle aufbricht
und den Pedalschaft freigibt.
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Aus
DE 19718384 A1 ist
eine Fußpedalanordnung
bekannt, die einen schwenkbar angeordneten Pedalschaft aufweist,
wobei dieser Pedalschaft in einem, einem Pedalschaftlagerungsabschnitt
benachbarten Bereich mit einer Kerbstelle versehen ist, an welcher
der Pedalschaft bei Überschreiten
vorgegebener Pedalkräfte
aufbrechen kann.
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Aus
DE 19515852 A1 ist
eine, einem Hauptbremszylinder zugeordnete Fußpedalanordnung bekannt, die
einen schwenkbewegbar gelagerten, über einen Fußbetätigungsabschnitt
betätigbaren
Pedalschaft aufweist. Der Pedalschaft ist über eine Bremskolbenstange
mit dem Hauptbremszylindersystem gekoppelt. Diese Pedalanordnung
ist insgesamt derart ausgebildet, dass im Falle einer Fahrzeugkollision die
Hauptbremszylinder-Kolbenstange abknicken, und der Pedalschaft ungehindert
abtauchen kann.
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Aus
US 6393934 B1 ist
eine Fußpedalanordnung
bekannt, bei welcher ein schwenkbewegbar angeordneter Pedalschaft
mit einer, durch diesen zu betätigenden
Kolbenstange durch eine Sicherungseinrichtung gekoppelt ist. Die
Sicherungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass bei Überschreiten
vorbestimmter Betätigungskräfte der
Koppelungszustand zwischen dem Pedalschaft und der Kolbenstange aufgehoben
wird und der Pedalschaft ungehindert abtauchen kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fußpedalanordnung zu schaffen
deren Pedalschaft mit hinreichend hoher Sicherheit die betriebsrelevante
Festigkeit aufweist und welche dennoch im Falle einer verletzungsrelevanten
Fahrzeugkollision für
den Fahrer Sicherheitsvorteile durch geringe Beeinträchtigung
des Fußraumes
bietet.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Fußpedalanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass
die Freigabeeinrichtung eine in einen Freigabezustand bringbare
Koppelungsstruktur umfasst, und die Koppelungsstruktur derart ausgebildet
ist, dass der Freigabezustand durch kollisionsbedingte Positionsänderung
eines Fahrzeugbauteils, insbesondere eines der Koppelungsstruktur
zumindest im Kollisionsfall benachbarten und auf die Koppelungsstruktur
einwirkenden Fahrzeugteiles herbeiführbar ist.
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Dadurch
wird es auf vorteilhafte Weise möglich,
eine Fußpedalanordnung
zu schaffen, deren Pedalschaft im Rahmen einer Fahrzeugkollision
durch kollisionsbedingte Deformationen oder Verlagerungen von Fahrzeugkomponenten
in einen Zustand gelangt, in welchem der Pedalschaft den Fußraumbereich
in vermindertem Maße
beeinträchtigt.
Die erfindungsgemäße Pedalanordnung
kann hierbei in vorteilhafter Weise derart konfiguriert sein, dass
die Freigabe des Betätigungsabschnitts
des Pedalarmes, oder die Freigabe des Pedalarmes an sich erst eintritt,
wenn eine Fahrzeugkollision in einem Ausmaß vorliegt in welchem die Verschaffung
einer erhöhten Fuß- oder
Beinfreiheit Bedeutung erlangt.
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Es
ist möglich,
durch Abstimmung der Masse des die Freigabe oder Entriegelung veranlassenden Fahrzeugteiles
und durch Abstimmung der Befestigung und Lagerung jenes Fahrzeugteiles,
den auslöserelevanten
Verzögerungsgrenzwert
festzulegen. Es ist auch möglich,
das Fahrzeug und die in diesem verbaute Pedalanordnung so aufeinander
abzustimmen, dass eine Freigabe des Pedalschaftes, oder des Betätigungsabschnitts
nur bei bestimmten Deformationen, z. B. einer bestimmten Verlagerung
der Motorraumspritzwand gegenüber
anderweitigen Fahrzeugkomponenten ausgelöst wird.
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Auf
Grundlage des erfindungsgemäßen Lösungsansatzes
wird es möglich,
eine Pedalanordnung zu schaffen bei welcher durch formschlüssig mit einander
in Eingriff stehende Strukturen, die im Regelbetrieb auftretenden
Betriebskräfte
zuverlässig aus
dem freigebbaren Pedalteil übertragen
werden können,
wobei dieser Formschluss durch aktive äußere Einwirkung auf jene Strukturen
im Bedarfsfall gezielt aufhebbar ist.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Pedalanordnung derart ausgebildet, dass die
darin vorgesehene Koppelungsstruktur ein Halteelement umfasst. Dieses Halteelement
kann beispielsweise als im wesentlichen auf Zug belastete Halteklaue
ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Koppelungsstruktur derart
ausgebildet, dass das Halteelement aus einer, den Pedalschaft gegen
Abknicken sichernden Halteposition ausrückbar ist. Die Ausrückrichtung
entspricht vorzugsweise der Annäherungsrichtung
des im Falle einer Fahrzeugkollision mit der Koppelungsstruktur
zusammenwirkenden, einer Positionsänderung unterliegenden Fahrzeugbauteils.
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Alternativ
zu der Ausgestaltung der Koppelungsstruktur als Halteelement ist
es auch möglich, dieses
als Sollbruchelement auszubilden. Das Sollbruchelement kann derart
ausgebildet sein, dass dieses unter der Wirkung des im Falle einer
Fahrzeugkollision in die Koppelungsstruktur eindringenden Fahrzeugbauteils
aufbrechbar ist. Das Sollbruchelement ist vorzugsweise derart ausgestaltet,
dass ein Aufbrechen desselben erst bei Überschreiten einer vorgegebenen
Mindestbelastung erfolgt.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der Armabschnitt zweiteilig ausgebildet, wobei
die Koppelungsstruktur eine, die beiden Teile des Armabschnitts
koppelnde Fügestruktur
umfasst. Im Bereich dieser Fügestruktur
kann wiederum ein Halteelement, insbesondere ein Sollbruchelement
vorgesehen sein, durch welches sichergestellt ist, dass der Armabschnitt
im Falle einer Fahrzeugkollision in Folge des mit der Koppelungsstruktur
zusammenwirkenden, im Rahmen der Kollision einer Positionsänderung
unterliegenden Fahrzeugbauteils, gelöst wird.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die Koppelungsstruktur im Bereich des Armabschnitts,
vorzugsweise in jenem Bereich des Pedalschafts angeordnet, in welchem
dieser in den Fußraumbereich
eindringt. Die Pedalanordnung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass
diese insbesondere auch nach Freigabe des Pedalschafts keine verletzungsrelevanten
Strukturen, insbesondere scharfen Kanten aufweist.
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Die
Koppelungsstruktur kann eine Gelenkeinrichtung umfassen, durch die
ein definiertes Abknicken des Pedalschafts ermöglicht wird. Diese Gelenkeinrichtung
kann durch eine plastisch verformbare Zone des Armabschnitts oder
auch durch eine Scharniereinrichtung bewerkstelligt sein.
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Alternativ
zu der Ausbildung der Koppelungsstruktur im Bereich des Pedalarmabschnitts, oder
auch in Kombination mit dieser Maßnahme ist es möglich, die
im Falle einer Fahrzeugkollision eine Freigabe des Pedalschafts
veranlassende Koppelungsstruktur im Bereich des Lagerungsabschnitts selbst
vorzusehen. Die Koppelungsstruktur kann auch in diesem Bereich so
ausgebildet sein, dass das Aufbrechen derselben unter der Wirkung
der im Falle einer Fahrzeugkollision mit dieser zusammenwirkenden
Fahrzeugkomponente erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Fußpedalanordnung kann
in besonders vorteilhafter Weise zur Betätigung einer Kupplungseinrichtung
oder eines Hauptbremszylinders herangezogen werden, da diese einerseits eine
besonders belastbare Ausgestaltung des Pedalschafts und andererseits
eine zuverlässige
Freigabe desselben im Falle einer Fahrzeugkollision erlaubt.
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Es
ist möglich,
den Armabschnitt derart auszubilden, dass durch diesen eine Kupplungseinrichtung,
oder eine, einer Hauptbremszylindereinrichtung zugeordnete, Kolbenstange
betätigbar
ist. Vorzugsweise befindet sich die Koppelungsstruktur in einem, zwischen
dem, vorzugsweise als Fußauflagefläche ausgebildeten
Betätigungsabschnitts
der Pedalanordnung und einer Anbindungsstelle, an welcher der Pedalschaft
kinematisch mit der Kolbenstange oder einer anderweitigen Koppelungsstruktur,
insbesondere Geberzylindereinrichtung oder Bowdenzug gekoppelt ist.
Es ist möglich,
den oberen Bereich, d.h. die den Lagerungsabschnitt bereitstellende
Zone sowie die mit der Kolbenstange gekoppelte Zone des Armabschnitts
aus einem hochbelastbaren Werkstoff, vorzugsweise einer Aluminiumlegierung
auszubilden und den sich darin anschließenden, in den Fußraumbereich
vordringenden, Bereich des Armabschnitts aus einem Kunststoffmaterial,
insbesondere einem thermoplastischen Kunststoffmaterial auszubilden.
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Die,
ein Abknicken oder Auseinanderfallen des Pedalarmabschnitts bei
Regelbetrieb des Kraftfahrzeugs verhindernde Koppelungsstruktur
ist gemäß einer
besonders bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung derart angeordnet, dass der Freigabezustand derselben
durch ein Widerlager herbeiführbar
ist, das sich zwischen einem Fahrersitzbereich und jenem Pedalarmabschnitt
befindet. Dieses Widerlager kann beispielsweise durch einen Karosserieabschnitt,
einen Schalttafelquerträger
oder auch durch einen Armaturenbrettabschnitt gebildet sein. Weiterhin
ist es möglich,
die erfindungsgemäße Fußpedalanordnung
an einem Spritzwandabschnitt des Kraftfahrzeugs derart zu befestigen,
dass diese bei Deformation des Spritzwandabschnitts gegen jenes Widerlager
gedrängt
wird. Dadurch wird es insgesamt möglich, eine Fußpedalanordnung
zu schaffen, bei welcher ein Abknicken oder Auseinanderfallen des
Armabschnitts erst bei einem vorgegebenen Deformationsgrad der Fahrgastzelle
oder Verlagerung des Armaturenbretts erfolgt.
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Die
erfindungsgemäße Koppelungsstruktur ist
vorzugsweise derart ausgebildet, dass jener, ein Abknicken oder
Auseinanderfallen des Armabschnitts ermöglichende Freigabezustand nur unter
Zerstörung
der Koppelungsstruktur ermöglicht ist.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, die
Fußpedalanordnung
derart auszubilden, dass durch äußere Einwirkungen
auf die Koppelungsstruktur die Festigkeit des Pedalarmabschnitts
auf ein vorgegebenes Maß vermindert
wird und ein Abknicken oder Abbrechen des Armabschnitts erst eintritt,
wenn der Armabschnitt mit Kräften
beaufschlagt wird, die einen vorgegebenen Betrag überschreiten.
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Die
Fußpedalanordnung
kann gemäß einem weitere
Aspekt der Erfindung auch derart ausgebildet sein, dass der Pedalarmabschnitt
im Rahmen der Betätigung
der Koppelungsstruktur zwangsweise zurückgeschwenkt wird.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
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1a eine
Prinzipskizze zur Erläuterung
einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung bei Regelbetrieb
eines Kraftfahrzeugs,
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1b eine
Skizze zur Erläuterung
der Fußpedalanordnung
nach 1a im Falle einer Fahrzeug-Frontalkollision,
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2a eine
Darstellung zur Erläuterung
einer zweiten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung
in Normalzustand,
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2b eine
Darstellung der Fußpedalanordnung
gemäß 2a im
Falle einer Fahrzeug-Frontalkollision, mit einer in eine Freigabestellung
verbrachten Koppelungseinrichtung,
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3a eine
Skizze zur Erläuterung
einer dritten Variante der erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung bei Normalbetrieb,
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3b eine
Skizze zur Erläuterung
der Fußpedalanordnung
gemäß 3a im
Falle einer Fahrzeug-Frontalkollision,
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3c eine
Skizze zur Erläuterung
einer, bei der Ausführungsform
nach den 3a und 3b zur
Koppelung der Pedalarmabschnitte vorgesehenen Koppelungsstruktur.
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Die
in 1a dargestellte Fußpedalanordnung umfasst eine
Pedalarmeinrichtung 1, die einen Betätigungsabschnitt 1a,
einen Lagerungsabschnitt 1b und einen, sich zwischen dem
Betätigungsabschnitt 1a und
dem Lagerungsabschnitt 1b erstreckenden Armabschnitt 1c,
umfasst. Die Pedalarmeinrichtung 1 ist im Bereich des Lagerungsabschnitts 1c an
einer Lagerungseinrichtung 2 derart gelagert, dass die
Pedalarmeinrichtung 1 nach Maßgabe von auf den Betätigungsabschnitt 1a aufgebrachten
Kräften
aus der hier dargestellten Ausgangsstellung in eine ausgelenkte
Stellung verlagerbar ist.
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Die
Fußpedalanordnung
umfasst eine Freigabeeinrichtung 3 zur Freigabe wenigstens
des Betätigungsabschnitts 1a der
Pedalarmeinrichtung im Falle einer Fahrzeugkollision. Die hier dargestellte Fußpedalanordnung
zeichnet sich dadurch aus, dass die Freigabeeinrichtung 3 eine
in einen Freigabezustand bringbare Koppelungsstruktur 3a umfasst,
wobei die Koppelungsstruktur 3a derart ausgebildet ist, dass
der Freigabezustand durch kollisionsbedingte Änderung der Relativposition
der Koppelungsstruktur 3a zu einem benachbarten Fahrzeugbauteil 4 herbeiführbar ist.
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Die
Koppelungsstruktur 3a ist bei diesem Ausführungsbeispiel
als Halteelement 6 ausgebildet, das mit einer Sollbruchstelle 5 versehen
ist. Im Falle einer Fahrzeugkollision kann das hier einen unteren Schalttafelquerträger bildende
Fahrzeugbauteil 4, das Halteelement 3a im Bereich
der Sollbruchstelle 5 durchbrechen, wie dies in 1b veranschaulicht
ist. Die Koppelungsstruktur 3a stellt bei diesem Ausführungsbeispiel
ein im Regelbetrieb primär
auf Zug belastetes Bauteil dar.
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Die
Freigabeeinrichtung umfasst einen Gelenk- oder Scharnierabschnitt 7,
an welchem der Armabschnitt 1c der Fußpedalanordnung abknicken kann,
wenn die Koppelungsstruktur 3a, hier durch Auseinanderbrechen
des Halteelements 6, in einen Freigabezustand gebracht
wird. Die hier gezeigte Fußpedalanordnung
dient der Betätigung
einer Zylindereinrichtung 8, über eine, in einem elastischen
Faltenbalg 9 aufgenommene, hier nicht näher erkennbare Kolbenstange.
Die Freigabereinrichtung befindet sich in einem, zwischen dem Betätigungsabschnitt 1a und
der Kolbenstange, liegenden Bereich des Armabschnitts 1c,
vorzugsweise noch außerhalb
des den Füßen oder
Schienbeinen eines Fahrers zugänglichen
Fußraumbereichs
auf Höhe
eines unteren Schalttafelquerträgers
(Fahrzeugbauteil 4).
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1b zeigt
die Fußpedalanordnung
gemäß 1a in
einem Zustand, in welchem die Freigabeeinrichtung 3 unter
Wirkung des Fahrzeugbauteils 4 durch Aufbrechen des Halteelements 6 in
einen Freigabezustand verbracht ist, in welchem der Betätigungsabschnitt 1a und
der sich an diesen anschließende
untere Bereich des Pedalarmabschnitts 1c um den Scharnierabschnitt 7 abkippen
kann. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Scharnierabschnitt 7 in
Bezug auf das, den Feigabezustand der Koppelungsstruktur 3a herbeiführende Fahrzeugbauteil 4 derart
angeordnet, dass durch dieses Fahrzeugbauteil 4 der in
den Fußraumbereich
vordringende Bereich des Armabschnitts 1c aktiv in Fahrtrichtung
nach vorne geschwenkt wird.
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Die
hier gezeigte Ausführungsform
der Fußpedalanordnung
eignet sich in besonderem Maße
für die
Herstellung des Armabschnitts 1c aus einer Leichmetalllegierung
oder auch aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial.
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2a zeigt
eine zweite Variante einer erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung, deren Armabschnitt 1c durch
eine, eine Scharniereinrichtung 7 und ein Halteelement 6 umfassende,
Koppelungsstruktur in einem Zustand gesichert ist, in welchem über den
Betätigungsabschnitt 1a eine
Betätigung
der weiter mit dem Pedalschaft kinematisch gekoppelten Organe – hier Zylinder 8 – erreichbar
ist.
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Bei
dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist
das Halteelement 6 als, zugbelastete Klaue ausgebildet,
die sich zwischen einem unteren Widerlager 10 und einem
oberen Widerlager 11 erstreckt. Das Halteelement 6 ist
derart angeordnet, dass dieses im Falle einer Fahrzeugkollision
durch ein benachbartes Fahrzeugbauteil 4 aus der hier gezeigten
Koppelungsposition in die in 2b gezeigte
Freigabeposition verlagerbar ist.
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Wird
das Halteelement 6, wie in 2b gezeigt,
unter Wirkung des Fahrzeugteils 4 in eine Stellung gedrängt, in
welches dieses außer
Eingriff mit dem unteren und/oder oberen Widerlager 10, 11 gelangt,
so kann der dem Betätigungsabschnitt 1a benachbarte,
untere Bereich des Pedalarmabschnitts 1c um den Scharnierabschnitt 7,
wie durch den Pfeil P angedeutet, in Fahrtrichtung nach vorne abkippen.
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In 3a ist
eine dritte Variante der erfindungsgemäßen Fußpedalanordnung gezeigt. Bei dieser
Ausführungsform
ist der Armabschnitt 1c der Pedalarmeinrichtung 1 zweiteilig
ausgebildet, wobei die beiden Einzelsegmente der Pedalarmeinrichtung 1 durch
eine Fügestruktur
zunächst
formschlüssig miteinander
gekoppelt sind. Der in 3a gezeigte Koppelungszustand
der beiden Segmente 1c' und 1c'' kann im Falle einer Fahrzeugkollision
unter Wirkung des der Fügestelle
benachbarten Fahrzeugbauteils 4 aufgehoben werden. Dies
wird bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel
erreicht, indem über das
Fahrzeugbauteil 4 auf das untere Segment 1c'' eine äußere Kraft aufgebracht wird,
die eine durch ein Sicherungselement 12 eingestellte Koppelungskraft überschreitet,
sodass der untere Pedalabschnitt 1c'' im
Bereich der Fügestelle
von dem oberen Pedalabschnitt 1c' abgetrennt, insbesondere abgeschoben
werden kann, wie dies in 3b veranschaulicht ist.
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Die
Positionsänderung
der Koppelungsstruktur 3a relativ zu dem, im Kollisionsfall
den Freigabezustand herbeiführenden
Fahrzeugbauteil 4 kann auch dadurch herbeigeführt werden,
dass die zur Lagerung der Pedalarmeinrichtung 1 vorgesehene
Lagerungseinrichtung 2 über
die Motorraumspritzwand 13 (1b ) an
das Fahrzeugbauteil 4, insbesondere den unteren Schalttafelquerträger herangeführt wird.
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3c zeigt
eine bei diesem dritten Ausführungsbeispiel
vorgesehene Variante der Koppelungsstruktur 3a, durch welche
der untere Abschnitt 1c'' und der obere
Abschnitt 1c' der
Pedalarmeinrichtung 1 miteinander gekoppelt sind.
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- 1
- Pedalarmeinrichtung
- 1a
- Betätigungsabschnitt
- 1b
- Lagerungsabschnitt
- 1c
- Armabschnitt
- 2
- Lagerungseinrichtung
- 3
- Freigabeeinrichtung
- 3a
- Koppelungsstruktur
- 4
- Fahrzeugbauteil
- 5
- Sollbruchstelle
- 6
- Halteelement
- 7
- Gelenk-
oder Scharnierabschnitt
- 8
- Zylindereinrichtung
- 10
- Widerlager
- 11
- Widerlager
- 12
- Sicherungselement
- 13
- Motorraumspritzwand