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Die
Erfindung betrifft ein Pedal gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung
gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 2.
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Ein
gattungsgemäßes Pedal
bzw. ein gattungsgemäßes Verfahren
zu dessen Herstellung ist aus der
US
5,435,205 bekannt. Zur Ausbildung des Pedals wird hierbei
als Halbzeug ein Rohr verwandt, welches mehrfach gebogen wird. Das
in Form eines Pedals gebogene Rohr wird nun einer Innenhochdruckumformung
unterzogen. Hierbei erhält
das Rohr eine rechteckige Kastenform mit Ausnahme des Endes, das
zur Trittbetätigung
dienlich sein soll, dessen Wandungen zusammengepresst sind. An diesem
Ende erhält
der innenhochdruckumgeformte Grundkörper eine Trittplatte, welche
als separates Teil an dem Grundkörper
beispielsweise durch Schweißen
befestigt wird. Das andere Ende des Grundkörpers wird gabelförmig ausgebildet,
wobei die Gabelform durch eine quer verlaufende Durchgangsöffnung mit
einem von dieser ausgehenden Schlitz ausgestaltet wird, der die
Abschlusskante des Endes an zwei gegenüberliegenden Wandungen unterbricht.
In die Durchgangsöffnung,
deren Kontur polygonal ist, wird eine gegengleich konturierte Lagerbuchse
eingeschoben und dort befestigt. Die Lagerbuchse dient zur Aufnahme
eines Lagerzapfens, der am Kraftfahrzeug befestigt ist. Die Herstellung
des bekannten Pedals ist mit erheblichem Aufwand verbunden, da einerseits
der hohlprofilartige Grundkörper
mehrmals gebogen werden muss und eine separate Buchse in die Durchgangsöffnung einzusetzen ist,
um später
den Lagerzapfen aufzunehmen. Bei einer hohen Kraftaufnahme des Pedalendes,
an dem die besagte Buchse eingebracht ist, ist es denkbar, dass
das gabelförmige
Ende auseinandergespreizt wird und dadurch die Buchse und der Lagerzapfen aus
dem Pedalgrundkörper
herausspringt.
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Die
WO 01/22189 A1 zeigt ein Pedal für
ein Fahrzeug, das einen innenhochdruckumgeformten Hohlkörper, einen
Fußbedienungsabschnitt
mit einer daran befestigten Trittplatte und eine Durchgangsöffnung aufweist,
welche am oberen abschnitt des Pedals zur Aufnahme eines Lagerbolzens
vorgesehen ist. Während
des Innenhochdruckumformens werden Durchzüge ausgeformt, bei denen Öffnungen
zur Bildung der Durchgangsöffnung
gestanzt werden.
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Aus
der
US 3,744,340 ist
ein Bremspedal bekannt, bei dem eine Pedallagerausnehmung mit einem
Kragen durch einen Umformprozess hergestellt ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Pedal
dahingehend weiterzubilden, dass mit relativ geringem Aufwand eine
hohe Kraftaufnahme des Pedalendes schadensfrei erzielt werden kann.
Des Weiteren soll ein Verfahren zu dessen Herstellung angegeben
werden.
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Die
Aufgabe ist erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruches 1 hinsichtlich des Pedals und
durch die Merkmale des Patentanspruches 2 hinsichtlich des Verfahrens
gelöst.
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Aufgrund
dessen, dass die Durchgangsöffnung
erfindungsgemäß durch
einen aus dem Grundkörper
geformten Durchzug gebildet ist, wozu auf beiden Seiten des Endes
des Grundkörpers
ein Loch geringeren Durchmessers als der der zu erzeugenden Durchgangsöffnung ausgeschnitten
wird und anschließend
die Lochränder
in das Innere des hohlen Grundkörpers
unter Bildung des die Durchgangsöffnung
bildenden Durchzuges hineingebogen werden, kann die Ausbildung einer
Buchse als separates Bauteil zur Aufnahme des Lagerzapfens völlig entfallen, wodurch
der Herstellungsaufwand ganz entscheidend verringert wird. Des Weiteren
entfällt
damit die Festsetzung der Buchse in der Durchgangsöffnung, wobei
gleichzeitig auf die besondere formschlüssige Konturierung der Buchse
und der Durchgangsöffnung
zur unverrückbaren
Fixierung verzichtet werden kann. In Folge der Durchzugsbildung
gemäß der Erfindung
wird die Steifigkeit des Pedals am dortigen offenen Ende erheblich
gesteigert, wodurch dieses auch hohe Kräfte schadensfrei aufnehmen
kann. Das Einbiegen der Lochränder
ist mit einem Stempel leicht auszuführen, was den apparativen Aufwand zur
Herstellung des Durchzuges in engen Grenzen und niedrig hält. Durch
den beim Eingeben der Lochränder
entstehenden Biegeradius wird die Auffädelung des Pedals auf den Lagerzapfen
aufgrund der dabei auftretenden Selbstzentrierung erleichtert.
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Erfindungsgemäß ist der
Durchzug von einer Buchse umschlossen, die innerhalb des Grundkörpers angeordnet
ist. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
wird vor dem Einbiegen der Lochränder
in das offene, der Trittplatte abgewandte Ende des Grundkörpers die
Buchse eingeschoben, welche dort so positioniert wird, dass ihre
Durchführung
mit den vorher im Grundkörper
erzeugten Löchern
fluchtet, wobei der Durchmesser der Buchse um zumindest vier Wandstärken des
Grundkörpers
größer ist
als der des Loches. Anschließend
werden die Lochränder
beim Einbiegen mittels eines Stempels an die Innenseite der Buchse
gepresst. Dadurch wird das durch die Erfindung ohnehin schon stabile,
steife und trotzdem leichte Pedal in seiner Steifigkeit und Stabilität weiter
verbessert. Die lagesichere Anordnung der Buchse unterliegt nur
einem sehr geringen Aufwand, da diese vom eingebogenen Lochrand
des Durchzuges an der Innenseite umlaufend fixiert wird. Dadurch,
dass diese Fixierung gleichzeitig mit dem Einbiegen der Lochränder und
somit durch die Ausbildung des Durchzuges erfolgt und durch diesen
dabei erst entsteht, wird in verfahrensökonomischer Weise ein Arbeitsgang
eingespart. In vorteilhafter Weise gibt die Buchse mit ihrer Innenwandung
eine Solllage für
den Durchzug vor, wobei die Innenwandung einen Anschlag für die Einbiegebewegung
der Lochränder
darstellt. Aufgrund der Anpressung der Lochränder an die Innenwandung der
Buchse passen sich diese der Kontur der Innenwandung formgetreu
an. Bei einer hochpräzisen
Ausbildung der Buchseninnenwandung ist dabei in gleichem Maße eine hochexakte
Ausbildung des Durchzuges möglich.
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In
einer besonders bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
nach Anspruch 3 werden die Löcher
im Innenhochdruckumformwerkzeug bei bestehendem Innenhochdruck nach
der Ausformung des Grundkörpers
mittels eines in das Umformwerkzeug integrierten Lochstempels gestanzt.
Durch die Integrierung des Stanzvorganges in das Innenhochdruckumformwerkzeug
entfällt
eine zweite Arbeitsstation, in der normalerweise gestanzt wird,
was in verfahrensökonomischer
Weise auch zu einer Reduzierung des apparativen Aufwands führt. Des
Weiteren wird dadurch die lokale Anordnung der Löcher exakt reproduzierbar.
Des Weiteren ergeben sich keine Einfallstellen durch die drückende Beaufschlagung
des Stempels, da der Innenhochdruck wie eine unverrückbare Abstützung wirkt.
Es treten damit keine unliebsam, kalt verfestigten Verformungen
auf, die eine hochpräzise
Ausbildung des Durchzuges nicht zulassen.
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In
einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
4 erfolgt das Einbiegen der Lochränder bei herrschendem Innenhochdruck
mittels eines Stempels. Mit dieser Maßnahme wird die Verfahrensökonomie
weiter gesteigert, wobei die Ausbildung eines hochpräzisen Durchzuges
erzielt wird, da die Lochränder
an den Umfang des Stempels gepresst werden, wodurch dessen Kontur
auf die Lochränder
und damit auf die Wandungen des Durchzuges abgebildet wird. Durch den
Einsatz unterschiedlicher Stempel ist dadurch die Schaffung unterschiedlich
konturierter Durchzüge möglich. Der
Biegeradius der Lochränder
ist durch die genannte Weiterbildung extrem klein, was dann von
Vorteil ist, wenn der durch das Innenhochdruckumformen erreichte
hochpräzise
Konturverlauf des Grundkörpers
des Pedals unbeeinflusst bleiben soll.
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In
einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung
nach Anspruch 5 wird der Grundkörper
unter Bildung einer Pedalkröpfung in
sich tordiert und abgebogen. Dies kann vor oder nach der Innenhochdruckumformung
des Grundkörpers
geschehen, wobei dies vor der Innenhochdruckumformung von Vorteil
ist, wenn an den Querschnittsverlauf und den Konturverlauf des Grundkörpers hinsichtlich
der Maßhaltigkeit
hohe Ansprüche gestellt
werden. Durch die nachfolgende Innenhochdruckumformung können unliebsame
Einfallstellen, die aus der Tordierung und der Abbiegung entstanden
sind, in einfacher Weise herausgedrückt werden. Durch die mit dem
Biegevorgang und dem Torsionsvorgang einhergehende Kaltverfestigung
wird die Steifigkeit des Grundkörpers
weiter erhöht.
Gleichzeitig kann der Grundkörper
dadurch in einfacher Weise an besondere Anforderungen des Bauraumes angepasst
werden.
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Im
Folgenden ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Dabei
zeigt:
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1 in
einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäß hergestelltes Pedal mit Trittplatte und
Lagerzapfen,
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2 in
einer perspektivischen Ansicht das den Lagerzapfen tragende Ende
des Pedals aus 1 ohne Lagerzapfen,
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3 in
einem seitlichen Längsschnitt
das Ende des Pedals aus 2.
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In 1 ist
ein Pedal 1, insbesondere ein Bremspedal, einer Pedalanlage
eines Kraftfahrzeugs dargestellt, das durch einen hohlprofilartigen
innenhochdruckumgeformten Grundkörper 2 und
einer Trittplatte 3 gebildet ist. Die Trittplatte 3 ist
an einem Ende 4 des Grundkörpers 2 befestigt,
vorzugsweise verschweißt.
Am anderen Ende 5 weist der Grundkörper 2 eine Durchgangsöffnung 6 (2)
zur Aufnahme eines Lagerzapfens 7 auf.
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Zur
Herstellung des Grundkörpers 2 wird
dieser zunächst
in sich tordiert und anschließend
an der Torsionsstelle 8 unter Bildung einer Pedalkröpfung abgebogen,
so dass eine Trittbetätigung
des Pedals 1, das aus Bauraumgründen weit ausladend gestaltet sein
muss und bei dem dadurch die Trittplatte 3 vom Lagerpunkt,
d. h. vom Lagerzapfen 7 seitlich weit beabstandet ist,
mühelos
erfolgen kann. Sodann wird der so gestaltete Grundkörper 2 in
ein Innenhochdruckumformwerkzeug eingelegt und nach Schließen des
Werkzeugs unter einen fluidischen Innenhochdruck gesetzt. Durch
die aufweitende Umformung können
Falten und Eindrückungen,
die beim Biegen und dem Tordieren entstanden sind, wieder beseitigt
werden.
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Des
Weiteren wird der Grundkörper 2 in
seinem Profilquerschnitt belastungsgerecht variiert. Hierzu wird
im Bereich der Trittplatte 3 das Ende 4 des Pedals 1 flach
und breit geformt, so dass sich die Trittplatte 3 am Pedalende 4 optimal
abstützen
kann. Im Bereich des anderen Endes 5, in dem größere Kräfte und
Momente angreifen, wird der Grundkörper 2 schmaler, jedoch
mit größerer Höhe ausgeführt, um die
Kräfte
und Momente schadlos aufnehmen zu können.
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Nach
der Umformung und der Entnahme des Grundkörpers 2 aus dem Innenhochdruckumformwerkzeug
wird gemäß 2 und 3 in
das offene Ende 5 des Pedals 1, das zur Aufnahme
des Lagerzapfens 7 gedacht ist, ein quer zur Öffnung 9 des
Endes 5 verlaufendes Loch auf beiden Seiten des Endes 5 des
Grundkörpers 2 geschnitten,
was mittels Laser oder durch Stanzen erfolgen kann. Das Loch besitzt
einen geringeren Durchmesser als die aus dem Loch zu erzeugende
Durchgangsöffnung 6. Die
Erzeugung der Löcher
im Grundkörper 2,
der im Übrigen
aus einem gezogenen oder stranggepressten Rohr oder einer gerollten
und dann längsnahtgeschweißten Platine
hergestellt sein kann, kann auch während der Innenhochdruckumformung
oder nach Umformende bei bleibendem Innenhochdruck in verfahrensökonomischer
Weise erfolgen. Hierbei werden hochpräzise Lochmaße geschaffen, ohne dass Eindrückungen
im Randbereich der Löcher
auftreten.
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Im
Anschluss an die Erzeugung der Löcher wird
durch die Öffnung 9 des
Endes 5 des Grundkörpers 2 eine
Buchse 10 eingeschoben, welche dort so positioniert wird,
dass ihre Durchführung
mit den vorher im Grundkörper 2 erzeugten
Löchern
fluchtet. Der Durchmesser der Buchse 10 ist um zumindest vier
Wandstärken
des Grundkörpers 2 größer als
der des jeweiligen Loches. Nun werden die Lochränder 12 in das Innere 11 des
Grundkörpers 2 mittels
eines Stempels hineingebogen, wodurch die Lochränder 12 an die Innenseite 13 der
Buchse 10 gepresst werden. Durch die umlaufende innenseitige
Umgreifung durch die Lochränder 12 ist
die Buchse 10 inner halb des Grundkörpers 2 unverrückbar fixiert.
Ein Verdrehen der Buchse 10 ist dabei auch nur sehr schwer möglich, da
diese an den angepressten Lochrändern 12 durch
Reibschluss gehalten ist. Durch die eingebogenen Lochränder 12 wird
ein die Durchgangsöffnung 6 bildender
Durchzug 14 gebildet, der von der Buchse 10 umschlossen
wird. Mit Abstand zur Stelle des erzeugten Durchzuges 14 in
Richtung der Trittplatte 3 des Pedals 1 wird in ähnlicher
Weise ein weiterer Durchzug 15 geschaffen, der für die Anbindung des
Pedals 1 zur Bremsvorrichtung verwendet wird.
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Durch
die Ausbildung der Durchzüge
wird das Pedal 1 sehr stark versteift. Infolgedessen ist
es denkbar, dass überall
dort, wo die mechanische Belastung besonders groß ist, das Pedal 1 mit
entsprechenden Durchzügen
verstärkt
wird.
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Alternativ
ist es auch denkbar, vom Einbringen einer Buchse 10 abzusehen
und den Durchzug 14 und 15 ohne diese auszubilden.
Hierbei werden ein Zusatzteil und ein Verfahrensschritt gespart.
Des Weiteren ist es auch nicht erforderlich, das Einbiegen der Lochränder 12 zur
Bildung des Durchzuges 14 und 15 außerhalb
des Innenhochdruckumformwerkzeuges in einem anschließenden Arbeitsgang
erfolgen zu lassen. Vielmehr kann das Einbiegen der Lochränder 12 auch
innerhalb des Innenhochdruckumformwerkzeugs bei herrschendem Innenhochdruck
mittels eines in das Werkzeug integrierten Stempels vollzogen werden.