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Die
Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Crashsicherheit von Kraftfahrzeugen
und insbesondere auf ein Fußhebelwerk
für ein
Kraftfahrzeug, umfassend einen Lagerbock mit mindestens einer Lagerwange,
eine Lagerachse und einen Pedalhebel, der zwischen über die
Lagerachse schwenkbar gelagert ist.
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Fußhebelwerke
mit hängenden
Pedalhebeln werden in der Regel an einem Abschnitt einer Spritzwand
des Fahrzeugaufbaus befestigt. Im Crashfall wird die Spritzwand
und damit der an dieser befestigte Lagerbock des Fußhebelwerks
in Richtung der Fahrerposition verschoben. Um in einem solchen Fall das
Verletzungsrisiko im Fußbereich
des Fahrers gering zu halten, kann der Pedalhebel durch geeignete Maßnahmen
entkoppelt oder aktiv von den Füßen des
Fahrers wegbewegt werden. Im Stand der Technik existieren hierzu
bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungsvorschlägen.
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So
ist beispielsweise aus der
DE
100 64 770 C2 ein Fußhebelwerk
bekannt, bei dem im Crashfall die Lagerachse des Pedalhebels mittels
eines Trennkeils abgeschert wird, so dass der Pedalhebel freigegeben
wird. Dadurch wird ein Vordringen des Pedalhebels in den Fußraum verhindert
und der Fahrer geschützt.
Ein weiteres Fußhebelwerk
dieser Bauart wird in der
EP
0 965 506 B1 beschrieben.
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Ferner
ist aus der
DE 100
17 794 A1 bekannt, an einem sich im Crashfall weniger stark
verformenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus einen Lösehebel
anzuordnen, der bei einem Vordringen des Lagerbocks gegen den Pedalhebel
in Anlage gelangt und bei einem weiteren Vordringen den Pedalhebel aus
seiner Lagerung am Lagerbock drückt.
Der Lagerbock weist hierzu Solltrennstellen auf, so dass dieser
bei einer Überlastung
im Bereich der Lagerung bricht und der Pedalhebel freigegeben wird.
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Weiterhin
wird in der
DE 101
17 407 A1 ein Fußhebelwerk
beschrieben, bei dem der Pedalhebel durch eine zielgerichtete Verformung
des Lagerbocks freigegeben wird. Zudem ist ein Niederhalter vorgesehen,
der im Crashfall den Pedalhebel in Richtung der Spritzwand verschwenkt,
wobei die Schwenkbewegung um den Anlenkpunkt einer Betätigungsstange
einer Fahrzeugbremse erfolgt.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein weiteres
Fußhebelwerk
zu schaffen, das das Risiko von Fußverletzungen weiter vermindert.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Fußhebelwerk gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Fußhebelwerk
umfasst einen Lagerbock mit mindestens einer Lagerwange, eine Lagerachse
und einen Pedalhebel, der über
die Lagerachse schwenkbar gelagert ist. Das erfindungsgemäße Fußhebelwerk
zeichnet sich dadurch aus, dass ein Torsionshebel drehfest mit der
Lagerachse gekoppelt ist, die ihrerseits drehfest an der mindestens
einen Lagerwange gelagert ist, und dass der Torsionshebel gegen
ein Widerlager derart abgestützt
ist, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Lagerbock und dem
Widerlager der Torsionshebel relativ zu dem Lagerbock verschwenkt
und die Lagerachse tordiert wird.
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Wird
im Crashfall der Lagerbock in Richtung der Fahrgastzelle verschoben,
so bewirkt das Verschwenken des Torsionshebels einen Torsionsbruch der
Lagerachse, so dass die Anbindung des Pedalhebels am Lagerbock aufgehoben
und der Pedalhebel damit kraftfrei wird.
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Weitere,
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer
ersten, vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Lagerachse zwischen
dem Lagerbock und dem Torsionshebel eine Sollbruchstelle vorgesehen.
Dies begünstigt
das Brechen der Lagerachse an einer für die Freigabe des Pedals besonders
vorteilhaften Stelle.
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Eine
drehfeste Verbindung zwischen der Lagerachse und dem Lagerbock lässt sich
besonders einfach durch eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen
erzielen. Beispielsweise kann an der Lagerachse hierzu ein unrunder
Profilquerschnitt vorgesehen werden, für den eine entsprechend geformte
Aufnahmeöffnung
an der jeweiligen Lagerwange ausgebildet wird.
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Auch
die drehfeste Kopplung zwischen der Lagerachse und dem Torsionshebel
wird vorzugsweise durch eine formschlüssige Verbindung erzielt, die, wie
im vorgenannten Fall, beispielsweise durch einen unrunden Profilquerschnitt
und eine entsprechende Aufnahmeöffnung
realisiert werden kann.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Widerlager
durch eine aufbauseitige abgestützte
Strebe gebildet, wobei der Torsionshebel der Strebe vorgelagert
ist. Dabei kann die Strebe gegen den Torsionshebel anliegen. Dies ermöglicht einen
einfachen Toleranzausgleich zwischen dem Torsionshebel und der Strebe
und gestattet eine einfache Montage.
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Es
ist jedoch auch möglich,
die aufbauseitig abgestützte
Strebe fest mit dem Torsionshebel zu verbinden. Hierdurch werden
eventuelle Leerwege auf ein Minimum reduziert. Überdies können Betriebskräfte des
Fußhebelwerks,
die bei einer normalen Pedalbetätigung
auftreten, über
die Strebe am Fahrzeugaufbau abgestützt werden.
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Gemäß einer
weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Torsionshebel
ein Bügel
ausgebildet, der den Pedalhebel fahrerseitig übergreift. Im Crashfall, das
heißt
bei einem Verschwenken des Torsionshebels relativ zu dem Lagerbock
wird der Pedalhebel durch den Bügel
niedergehalten. Dazu kann der Pedalhebel gegebenenfalls auch in
Richtung des Lagerbocks mit einer Kraft beaufschlagt werden, so
dass dieser in Richtung der Spritzwand und damit vom Fahrer weggedrückt wird. Dies
kann unabhängig
von der Auslösung
des Pedalhebels erfolgen. Hierdurch wird das Verletzungsrisiko im
Fußbereich
weiter vermindert.
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Vorzugsweise
greift das Widerlager an dem Bügel
des Torsionshebels an. Dabei ist die Kraftwirkungslinie des Widerlagers
von der Drehachse des Pedalhebels beabstandet, so dass sich im Crashfall ein
ausreichender Hebelarm zum Verschwenken des Pedalhebels ergibt.
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Die
Lagerachse kann beispielsweise einen Bolzen aufweisen, der durch
zwei einander gegenüberliegende
Lagerwangen hindurchgeführt
und mittels eines Spannorgans axial an diesen festgelegt ist. Dieser
Bolzen wird im Crashfall durch Torsionsüberlastung zerstört. Zur
Gewährleistung
der Schwenkbewegbarkeit des Pedalhebels im normalen Betrieb ist
der Pedalhebel mittels einer Buchse schwenkbar an dem Bolzen gelagert.
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Alternativ
hierzu kann die Lagerachse auch durch einen vorzugsweise hohlen
Bolzen gebildet werden, der durch zwei einander gegenüberliegende Lagerwangen
hindurchgeführt
und an diesen axial gesichert ist, wobei der Pedalhebel unmittelbar
an einem Außenumfangsabschnitt
des hohlen Bolzens schwenkbar gelagert ist.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels
für ein
Fußhebelwerk
nach der Erfindung,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Pedallagerung und des Torsionshebels
des Fußhebelwerks
aus 1,
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3 eine
Explosionsdarstellung des Fußhebelwerks
nach 1,
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4 eine
Schnittansicht der Pedallagerung des Fußhebelwerks nach 1,
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5 eine
Schnittansicht einer Pedallagerung einer alternativen Ausführungsvariante,
und in
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6 eine
Ansicht auf eine Stirnseite des Lagerbolzens der Pedallagerung nach 5.
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Das
in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
zeigt ein Fußhebelwerk
eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst einen Lagerbock 1 sowie einen
schwenkbar an diesem gelagerten hängenden Pedalhebel 2.
Aus Gründen
der Anschaulichkeit ist hier lediglich ein Pedalhebel 2 dargestellt, über den beispielsweise
eine Fahrzeugbremse betätigt
werden kann. Ein Pedalhebel zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung
kann entsprechend ausgeführt
und gegebenenfalls am gleichen Lagerbock gelagert werden.
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Der
Lagerbock 1 weist einen Sockel 3 auf und ist über diesen
an einer Spritzwand des Fahrzeugaufbaus befestigt. An dem Lagerbock 1 sind zwei
einander gegenüberliegende
Lagerwangen 4 und 5 ausgebildet, zwischen denen
ein oberer Endabschnitt 6 des Pedalhebels 2 angeordnet
ist. Der Pedalhebel 2 ist über eine Lagerachse 7 gegenüber dem
Lagerbock 1 verschwenkbar, um bei einer Betätigung des
Pedalhebels 2 ein Schwenken desselben um die Drehachse
A zu ermöglichen.
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Es
ist jedoch auch möglich,
die Lagerachse 7 an einer einzigen Lagerwange 4 bzw. 5 fliegend
zu lagern. In diesem Fall wird lediglich eine Lagerwange benötigt.
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Die
Lagerachse 7 des ersten Ausführungsbeispiels wird durch
einen Bolzen 8 gebildet, der durch die Lagerwangen 4 und 5 hindurchgeführt und an
diesen axial festgelegt ist. Gleichzeitig ist die Lagerachse 7 bzw.
der Bolzen 8 an den Lagerwangen 4 und 5 gegen
Verdrehen gesichert. An dem oberen Endabschnitt 6 des Pedalhebels 2 ist
ferner eine Buchse 9 vorgesehen, über die der Pedalhebel 2 relativ
zu der Lagerachse 7 um die Achse A drehen kann.
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Weiterhin
weist das Fußhebelwerk
einen Torsionshebel 10 auf, der mit der Lagerachse 7 drehfest gekoppelt
ist. Der Torsionshebel 10 stützt sich über ein Widerlager an einem
Abschnitt des Fahrzeugaufbaus ab, der im Crashfall weniger stark
in Richtung der Fahrerposition verschoben wird, als die Spritzwand
bzw. der an dieser befestigte Lagerbock 1.
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Bei
einer Relativverschiebung im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung
zwischen dem Lagerbock 1 und dem Widerlager wird der Torsionshebel 10 zunächst um
die Drehachse A in Richtung der Spritzwand bzw. des Lagerbocks 1 verschwenkt. Hierbei
wird aufgrund der drehfesten Kopplung der Lagerachse 7 sowohl
mit dem Torsionshebel 10 als auch mit dem Lagerbock 1 in
der Lagerachse 7 ein Torsionsmoment erzeugt. Gleichzeitig
sind die Aufnahmen der Lagerachse 7 am Lagerbock 1 wie
auch am Torsionshebel 10 derart bemessen, dass das crashbedingte
Torsionsmoment zuerst zu einer Überlastung
der Lagerachse 7 führt,
so dass diese gezielt zerstört
und damit Lagerung des Pedalhebels 2 am Lagerbock 1 aufgehoben
wird. Im Crashfall wird folglich der Pedalhebel 2 im Wesentlichen
kraftfrei, wodurch das von diesem verursachte Verletzungsrisiko erheblich
vermindert wird.
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An
dem Torsionshebel 10 ist weiterhin ein Bügel 11 vorgesehen,
der den Pedalhebel 2 unterhalb der Drehachse A fahrerseitig übergreift.
Bei einem Verschwenken des Torsionshebels 10 nimmt folglich
der Bügel 11 den
Pedalhebel 2 in Richtung der Spritzwand mit, so dass der
Pedalhebel 2 im Crashfall niedergehalten oder sogar vom
Fahrer weggezogen wird. Hierdurch wird die Intrusion des Pedalhebels 2 auf
ein Minimum reduziert und das Verletzungsrisiko im Fußbereich
weiter vermindert.
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Bei
dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird
das Widerlager durch eine Strebe 12 gebildet, die sich
an einem sich im Crashfall wenig verformenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus
wie beispielsweise einem Modulquerträger abstützt. Das freie Ende 13 der
Strebe 12 ist dem Torsionshebel 10 nachgelagert,
so dass der Torsionshebel 10 bei einem Vordringen des Lagerbocks 1 in
Richtung einer Fahrerposition gegen das Ende 13 der Strebe 12 anläuft. Gegebenenfalls
kann das Ende 13 der Strebe 12 auch unmittelbar
an dem Torsionshebel 10 anliegen, wodurch der Leerweg im
Crashfall minimal bleibt. Zudem ist eine solche lose Anordnung montagetechnisch
vorteilhaft.
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Alternativ
hierzu können
die aufbauseitig abgestützte
Strebe 12 und der Torsionshebel 10 fest miteinander
verbunden sein, wodurch im Normalbetrieb auftretende Betriebskräfte des
Fußhebelwerks über die
Strebe 12 abgeleitet werden können, so dass sich eine besonders
stabile Haltestruktur für den
Pedalhebel 2 ergibt. Überdies
ist eine einstückige
Ausführung
der Strebe 12 und des Torsionshebels 10 möglich.
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4 zeigt
eine Schnittansicht der Pedallagerung des ersten Ausführungsbeispiels.
Die Lagerachse 7 wird hierbei durch den Bolzen 8 gebildet,
der formschlüssig
mit den Lagerwangen 4 und 5 sowie mit dem Torsionshebel 10 gekoppelt
ist. Dazu weist der Bolzen 8 einen Abschnitt 14 mit
einem Vierkantprofil auf, der sich durch entsprechend profilierte,
das heißt
viereckige Öffnungen 15 bzw. 16 an
den Lagerwangen 4 und 5 sowie dem Torsionshebel 10 hindurcherstreckt.
Anstelle eines Vierkantprofils können selbstverständlich auch
andere, unrunde Profilformen verwendet werden, die eine drehfeste
Kopplung bewirken. Der Bolzen 8 stützt sich mit einem Kopf 17 an
einer Außenseite
einer Lagerwange 4 ab. Am gegenüberliegenden Ende des Bolzens 8 ist
ein Gewindeabschnitt 18 vorgesehen, auf den ein Spannorgan 19 in
Form einer Mutter aufgeschraubt ist, um den Bolzen zwischen den
Lagerwangen 4 und 5 axial zu verspannen.
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Zur
Gewährleistung
einer Drehbewegung des Pedalhebels 2 im normalen Betrieb
sitzt auf dem profilierten Abschnitt 14 eine Hülse 20,
an der eine Buchse 21 drehbar gelagert ist. An letzterer
ist wiederum der Pedalhebel 2 mit seinem oberen Endabschnitt 6 befestigt.
Der Pedalhebel 2 kann auch integral mit der Buchse 21 ausgeführt sein.
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Um
bei einer Torsionsüberlastung
der Lagerachse 7 eine gezielte Freigabe des Pedalhebels 2 zu ermöglichen,
wird an dieser zwischen einer Lagerwange 4 bzw. 5 des
Lagerbocks 1 und einer benachbarten Wange 22 bzw. 23 des
Torsionshebels 10 eine Sollbruchstelle vorgesehen. Infolge
des Verschwenkens des Torsionshebels 10 entstehen in diesem
Bereich die größten Torsionsspannungen.
Vorzugsweise wird die Lagerachse 7 bzw. der Bolzen 8 aus
einem Material hergestellt, das bei Torsionsbelastung im Wesentlichen
quer zur Drehachse A bricht. Zusätzlich
kann in diesem Bereich an der Lagerachse 7 bzw. an dem
Bolzen 8 eine gezielte Materialschwächung 24, beispielsweise
in Form einer Kerbe oder einer umlaufenden Nut, vorgesehen werden.
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Eine
Abwandlung der Pedallagerung ist anhand der 5 und 6 dargestellt.
Die Lagerachse 7 wird in diesem Fall durch einen hohlen
Bolzen 30 gebildet, an dem der Pedalhebel 2 unmittelbar schwenkgelagert
ist. Eine drehfeste Verbindung zum Lagerbock 1 sowie zum
Torsionshebel 10 zwecks Einleitung eines Torsionsmoments
in den hohlen Bolzen 30 kann wiederum über einen Formschluss erfolgen.
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Bei
der in den 5 und 6 dargestellten Abwandlung
weist der Bolzen 30 einen ersten Abschnitt 31 mit
einem unrunden Profilquerschnitt auf, beispielsweise ein Vierkantprofil,
der mit entsprechend geformten Öffnungen 32 und 33 einer
ersten Lagerwange 4 und der benachbarten Wange 22 des Torsionshebels 10 in
Eingriff steht. An den profilierten ersten Abschnitt 31 schließt ein zweiter
Abschnitt mit einem runden Profilquerschnitt 34 an, an
dem der Pedalhebel 2 mit einer an diesem ausgebildeten
Buchse 21' schwenkbar
gelagert ist. Daran anschließend
ist wiederum ein profilierter dritter Abschnitt 35 mit
einem unrunden Profilquerschnitt, beispielsweise einem Vierkantprofil
vorgesehen, der mit entsprechend geformten Öffnungen 36 und 37 der
weiteren Wange 23' des
Torsionshebels 10 und der zweiten Lagerwange 5' in Eingriff
steht. Die Profilquerschnitte der Abschnitt 31, 34 und 35 sind
so ausgeführt,
dass diese zumindest durch eine Lagerwange 4 hindurchführbar sind
und ferner die Buchse 21' des
Pedalhebels 2 auf den mittleren, runden Abschnitt 34 aufgeschoben
werden kann.
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Gegebenenfalls
können
wie bei der Ausführungsform
nach 4 Materialschwächungen
zur Förderung
einer gezielten Bruchlinie im Crashfall vorgesehen werden.
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Zur
Axialsicherung ist an dem ersten Abschnitt 31, welcher
die größte Radialerstreckung
aufweist, ein Kragen 38 angeformt, der im Einbauzustand
gegen eine Außenseite
der Lagerwange 4 anliegt. Weiterhin weist der Bolzen 30 am
gegenüberliegenden
Ende einen Widerhaken 39 zum Verrasten mit der Öffnung 37 der
gegenüberliegenden
Lagerwange 5 auf. Durch einen Schlitz 40 kann
das Verrasten erleichtert werden. Alternativ hierzu können selbstverständlich auch
andere Mittel zur Axialsicherung zum Einsatz kommen.
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In
sämtlichen
Fällen
wird im Crashfall die Lagerachse 7 durch Torsion zerstört und dadurch
der Pedalhebel 2 freigegeben. Durch einen gegebenenfalls
vorgesehenen Bügel 11 bzw.
Niederhalter am Torsionshebel 10 kann der Pedalhebel 2 an
einem Vordringen in Richtung des Fahrers gehindert werden. Hierdurch
wird eine hohe Crashsicherheit im Fußbereich erzielt.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Sie
ist jedoch nicht auf das konkret beschriebene Ausführungsbeispiel
und die beschriebene Abwandlung beschränkt, sondern umfasst alle durch
die Patentansprüche
definierten Ausgestaltungen.
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- 1
- Lagerbock
- 2
- Pedalhebel
- 3
- Sockel
- 4
- Lagerwange
- 5
- Lagerwange
- 6
- Endabschnitt
des Pedalhebels
- 7
- Lagerachse
- 8
- Lagerbolzen
- 9
- Buchse
- 10
- Torsionshebel
- 11
- Bügel
- 12
- Strebe
- 13
- freies
Ende der Strebe
- 14
- Profilabschnitt
- 15
- Öffnung
- 16
- Öffnung
- 17
- Kopf
- 18
- Gewindeabschnitt
- 19
- Sicherungselement
- 20
- Hülse
- 21
- Buchse
- 22
- Wange
des Torsionshebels
- 23
- Wange
des Torsionshebels
- 24
- Materialschwächung
- 30
- hohler
Bolzen
- 31
- unrunder
Profilabschnitt
- 32
- Öffnung
- 33
- Öffnung
- 34
- runder
Profilabschnitt
- 35
- unrunder
Profilabschnitt
- 36
- Öffnung
- 37
- Öffnung
- 38
- Kragen
- 39
- Widerhaken
- 40
- Schlitz
- A
- Drehachse
des Pedalhebels