DE102009059000A1

DE102009059000A1 - Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102009059000A1
Application number: DE102009059000A
Authority: DE
Inventors: Erik Hjerpe; Christian Forsberg
Original assignee: Autoliv Development AB
Current assignee: Autoliv Development AB
Priority date: 2009-12-17
Filing date: 2009-12-17
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2029-12-18
Also published as: KR20110069712A; KR101287889B1; US8381862B2; JP5249992B2; CN102101471B; JP2011129088A; CN102101471A; DE102009059000B4; US20110308349A1

Abstract

Eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, die einen Pedalarm (11) umfasst, der über eine erste, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (12) mit der Fahrzeugstruktur verbunden ist und mit einem Kraftübertragungselement (15) über eine zweite, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (16) verbunden ist, wobei die Pedalanordnung weiterhin eine pyrotechnisch angetriebene Lösevorrichtung (19) umfasst, wobei die Lösevorrichtung (19) angepasst ist, eine Lösebewegung durchzuführen, um die zweite, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (16) zu lösen, wenn sie in Reaktion auf ein entsprechendes Aktivierungssignal angetrieben wird. Die Lösebewegung der Lösevorrichtung (19) basiert auf einer translatorischen Bewegung im Wesentlichen längs des Pedalarmes (11).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug und umfasst einen Pedalarm, der mit der Fahrzeugstruktur mittels einer ersten, als Schwenkpunkt dienenden Gelenkverbindung verbunden ist, und mit einem Kraftübertragungselement mittels einer zweiten, als Schwenkpunkt dienenden Gelenkverbindung verbunden ist; besagte Pedalanordnung umfasst ferner eine pyrotechnisch angetriebene Lösevorrichtung, wobei besagte Lösevorrichtung angepasst ist, eine Lösebewegung durchzuführen, um die besagte zweite, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung auszulösen, wenn sie als Reaktion auf ein entsprechendes Aktivierungssignal angetrieben wird.
Aufgrund der Lösung der Verbindung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Pedalarm kann sich das Pedal frei vom Fahrer wegbewegen, was das Verletzungsrisiko des Fahrers im Fußraum bei einem Unfall reduziert.
DE 195 15 852 C2 offenbart eine Pedalanordnung gemäß des Oberbegriffes von Anspruch 1 mit einem Schwenkteil, das drehbar mit dem ersten, als Schwenkpunkt dienenden Gelenk verbunden ist und eine Aufnahme für ein Ende des Kraftübertragungselementes umfasst. Bei Aktivierung ist das Schwenkteil gezwungen, um den ersten Schwenkpunkt zu schwenken, um dadurch die Aufnahme zu entfernen und die Verbindung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Pedalarm zu lösen.
EP 0 877 685 B1 offenbart eine andere Pedalanordnung gemäß des Oberbegriffes von Anspruch 1 mit einer pyrotechnisch angetriebenen drehbaren Platte, die zwischen der Kraft übertragenden Stange und dem Pedalarm angebracht ist. Die Zündung einer Pulverladung veranlasst die Platte, sich zu drehen, wobei Federzungen der Platte die Kraft übertragende Stange axial von einer Achse schieben und dabei die Kraft übertragende Stange vom Pedalarm lösen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pedalarmanordnung mit einer einfachen, stabilen und betriebssicheren Lösevorrichtung bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Kennzeichen der unabhängigen Ansprüche. Die translatorische Bewegung der Lösevorrichtung, die im Wesentlichen längs des Pedalarmes erfolgt, ist hauptsächlich senkrecht zur Fahrzeugbewegungsrichtung, so dass Störungen, die von den enormen Kräften, welche in der Fahrzeugbewegungsrichtung hervorgerufen werden, verursacht sind, verringert werden können und die Betriebssicherheit nennenswert erhöht werden kann. Darüberhinaus kann die üblicherweise lineare Bewegung des pyrotechnischen Auslösers besonders einfach in eine Schubbewegung der Lösevorrichtung umgewandelt werden.
Die Lösebewegung, die auf einer translatorischen Bewegung basiert, bedeutet im Wesentlichen, dass der Teil in der Lösevorrichtung, der direkt auf das zweite Drehgelenk wirkt, eine translatorische Bewegung ausübt. Vorzugsweise basieren sämtliche beweglichen Teile der Lösevorrichtung zwischen dem pyrotechnischen Auslöser und dem zweiten Drehgelenk auf einer Schubbewegung, was zu einer besonders einfachen Lösevorrichtung führt.
In einer bevorzugten Ausführungsform übt die Lösevorrichtung eine Schubbewegung auf ein Ende des besagten Kraftübertragungselementes aus. Dies erlaubt ein sehr stabiles Design der Lösevorrichtung. Darüberhinaus kann die Anzahl der Teile vermindert werden.
Vorzugsweise umfasst der Pedalarm eine Öffnung, um es dem Kraftübertragungselement zu gestatten, infolge Lösung hindurchzudringen. In diesem Fall ist keine seitliche Bewegung zwischen dem Kraftübertragungselement und dem Pedalarm erforderlich, um eine freie Bewegung des Pedalarms zu gestatten. Eine Öffnung im Pedalarm für das Kraft übertragende Element ist jedoch nicht unbedingt erforderlich. Alternativ können Mittel vorgesehen sein, um das Kraft übertragende Element seitlich bezüglich des Pedalarms zu leiten.
In einer anderen Ausführungsform kann die Lösevorrichtung ein translatorisch verschiebbares Gleitelement umfassen, insbesondere einen Teil eines Bechers, der im besagten Pedalarm bereitgestellt wird, um ein Ende des besagten Kraftübertragungselementes aufzunehmen, wobei das Gleitelement vorzugsweise, von einer Schließposition, in der es angeordnet ist, eine Öffnung im Pedalarm zu schließen, zu einer Löseposition, in welcher es angeordnet ist, die Öffnung im Pedalarm freizugeben, beweglich ist.
Vorzugsweise umfasst die Pedalanordnung ein Kraftbegrenzungselement, das angeordnet ist, um zwischen dem besagten Pedalarm und dem besagten Kraftübertragungselement zu wirken, um eine hohe Beschleunigung und einen unerwünschten Rückstoß des Pedals nach der Lösung zu vermeiden.
Im Folgenden soll die Erfindung auf der Basis bevorzugter Ausführungsformen bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen illustriert werden, wobei:
die 1A–1C eine Pedalanordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Zuständen zeigen;
die 2A–2C eine Pedalanordnung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Zuständen zeigen;
die 3A–3C eine perspektivische Darstellung einer Lösevorrichtung für eine Pedalanordnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in verschiedenen Zuständen zeigen;
die 4A–4C die Lösevorrichtung der 3A–3C in einer Schnittdarstellung zeigen;
die 5A–5C ein Kraftbegrenzungselement für eine Lösevorrichtung gemäß der Erfindung zeigen;
die 6A, 6B ein anderes Kraftbegrenzungselement für eine Lösevorrichtung gemäß der Erfindung zeigen; und
die 7A, 7B einen pyrotechnischen Auslöser für eine Lösevorrichtung gemäß der Erfindung zeigen.
Die Pedalanordnung 10, insbesondere ein Fußpedal in einem Kraftfahrzeug wie Brems- oder Kupplungspedal, umfasst einen Pedalarm 11, der schwenkbar mit der Fahrzeugstruktur mittels eines ersten schwenkbaren Gelenks 12 verbunden ist. Eine vom Fahrer auf den Pedalarm 11 ausgeübte Kraft wird auf einen Bremskraftverstärker 13 und den Hauptbremszylinder 14 mittels einer Schubstange 15 übermittelt, die schwenkbar mit dem Pedalarm 11 mittels eines zweiten schwenkbaren Gelenks 16 verbunden ist. Das zweite schwenkbare Gelenk 16 wird beispielsweise aus einem Schwenkkopf 17 gebildet, der an einem Ende der Schubstange 15 gelagert ist, welche in einem kugelförmigen Becher 18 gehalten wird, der in dem besagten Pedalarm 11 vorgesehen ist. Der Schwenkkopf 17 bildet das nahe Ende der Schubstange 15. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Zugstange 15 eingesetzt werden, wenn die Positionen der ersten und zweiten Schwenkgelenke 12 und 16 ausgetauscht werden.
Die Pedalanordnung 10 umfasst eine Lösevorrichtung 19 mit einem pyrotechnischen Auslöser 20, der in Reaktion auf ein entsprechendes Aktivierungssignal, das beispielsweise von einem Fahrzeugcrashsensor bereitgestellt wird, aktivierbar ist. In der bevorzugten Ausführungsform, dargestellt in den 1A bis 1C, ist der pyrotechnische Auslöser mit dem Pedalarm 11 verbunden und wirkt auf das nahe Ende 17 der Schubstange 15 über ein Antriebsmittel 21. Das nahe Ende 17 der Schubstange 15 ist im Pedalarm 11 für eine translatorische Bewegung im Wesentlichen längs des Pedalarmes 11 beweglich geführt.
1A zeigt die Pedalanordnung 10 in einem normalen Betriebszustand.
Bei Aktivierung insbesondere in Reaktion auf ein Fahrzeugaufprallsignal, treibt der pyrotechnische Auslöser 20 das Antriebsmittel 21 abwärts entlang des Pedalarms 11. Das Antriebsmittel 21 zwingt das nahe Ende der Schubstange 15 abwärts in eine Position, wo die Schubstange 15 eine Öffnung 23 erreicht, die im Pedalarm 11 an dessen Vorderseite vorgesehen ist. Der Durchmesser der Öffnung 23 ist größer als der Durchmesser des Schwenkkopfes 17, so dass die Schubstange 15 durch die Öffnung 23 auf die Vorderseite des Pedalarms 11 dringen kann, siehe 1C. Mit anderen Worten, der Pedalarm 11 wird von der Schubstange 15 gelöst und kann frei vom Fahrer wegschwingen, was somit das Verletzungsrisiko des Fahrers im Fußraum reduziert. Das Auslösemittel 19 und die Öffnung 23 sind vorzugsweise oberhalb oder hinter einer Abdeckung 24 angeordnet, so dass kein Verletzungsrisiko für den Fahrer durch die gelöste Schubstange 15 besteht.
In der in den 2A bis 2C dargestellten Ausführungsform wirkt der pyrotechnische Auslöser 20 nicht auf die Schubstange 15, sondern auf ein Gleitelement 25, das im Pedalarm 11 für eine translatorische Bewegung im Wesentlichen längs des Pedalarms 11 beweglich geführt ist. Im normalen Betriebszustand, dargestellt in 2A, verschließt das Gleitelement 25 die Öffnung 23. Bei Aktivierung veranlasst der pyrotechnische Auslöser 20 das Gleitelement 25, sich im Wesentlichen längs des Pedalarms 11 zu bewegen, um die Öffnung 23 freizugeben, siehe 2B, wobei es der Schubstange 15 gestattet, durch die Öffnung 23 zu dringen, wie in 2C dargestellt.
Die 3A bis 3C und 4A bis 4C zeigen eine weitere Ausführungsform, wo der Becher 18 für den Schwenkkopf 17 aus zwei becherbildenden Elementen 26, 27 gebildet wird, von denen jedes beispielsweise eine Hälfte des Bechers 18 bildet. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein becherbildendes Element 27 fest am Pedalarm 11 angebracht, während das andere becherbildende Element 26 im Pedalarm 11 für eine translatorische Bewegung im Wesentlichen längs des Pedalarmes 11 beweglich geführt wird. Bei Aktivierung veranlasst der pyrotechnische Auslöser 20 das Gleitelement 27, sich im Wesentlichen längs des Pedalarmes 11 zu bewegen, wobei es den Becher 18 effektiv spaltet, um die Öffnung 23 durch das Gleitelement 27 und den Pedalarm 11 freizugeben, siehe 3B, um es der Schubstange 15 zu gestatten, durch die Öffnung 23 zu dringen, wie in 3C dargestellt.
In einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform können beide becherbildende Elemente 26, 27 beweglich längs des Pedalarmes 11 in entgegengesetzte Richtungen geführt werden, und der pyrotechnische Auslöser 20 kann eingerichtet sein, den Becher 18 zu spalten, indem er beide becherbildende Elemente veranlasst, sich längs des Pedalarms 11 in entgegengesetzte Richtungen zu bewegen, um die Öffnung 23 freizugeben.
Die 5A bis 5C zeigen ein biegsames, vorzugsweise metallisches Streifenelement 28, das zwischen einem Vorderteil 29 des Pedalarmes 11 und einem becherbildenden Element 30, das den Becher 18 bildet, angeordnet ist. Die Lösevorrichtung funktioniert wie beschrieben, bezugnehmend auf die 1A bis 1C. Wenn die Position in 5B entsprechend der 1B erreicht ist, beginnt sich das Streifenelement 28 zu verformen, während es zusammen mit der Schubstange 15 durch die Öffnung 23 gepresst wird, siehe 5C. Aufgrund des Kraftbegrenzungselementes 28 können hohe Beschleunigungen des gelösten Pedalarmes 11 und ein unerwünschter Rückstoß des Pedalarmes 11 vermieden werden.
Die 6A und 6B zeigen eine andere Ausführungsform eines verformbaren Kraftbegrenzungselementes 31 in Form einer Feder, die im gelösten Zustand, der in 6B dargestellt ist, zwischen dem Teil 29 des Pedalarmes 11 und einem Kranz 32 der Schubstange 15 wirkt. Das verformbare Element 31 kann im Wesentlichen plastisches Verhalten zeigen, wodurch es das Risiko eines Rückstoßes des Pedalarmes 11 nach der Lösung vermindert. Andererseits ermöglicht ein verformbares Element 31, das ein elastisches Verhalten zeigt, eine Bremsung sogar nach der Lösung des Pedalarmes 11. Daher kann es vorteilhaft sein, wenn das verformbare Element 31 plastisch-elastisches Verhalten zeigt, was durch die Kombination von Materialien erreicht werden kann.
Die 7A und 7B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform eines pyrotechnischen Auslösers 20 für eine Lösevorrichtung 19 gemäß der Erfindung. Der Auslöser 20 umfasst einen Behälter 33, der eine pyrotechnische Ladung 34 enthält, welche Verbindungsstecker 35 aufweist, die an einem ersten Ende angebracht sind, und einen Kolben 36, der mit einem stangenförmigen Antriebsmittel 21 verbunden ist, welches durch eine Öffnung des Behälters 33 zu dessen entgegengesetztem Ende geleitet wird. Der Behälter 33 umfasst weiterhin ein eingezogenes Element 37, das einen eingezogenen Bereich 38 bildet, in dem der Kolben 36 in einem Ausgangszustand empfangen wird. Bei Zündung der pyrotechnischen Ladung 34 expandiert das eingezogene Element 37 axial zum entgegengesetzten Ende des Behälters 33, um den Kolben 36 und das Antriebsmittel 21 zu bewegen. Der Behälter 33 der Lösevorrichtung 19 verkapselt pyrotechnische Rückstände nach der Verwendung. Das geschlossene Design, das mit dem eingezogenen Element 37 einhergeht, stellt vor und nach der Verwendung eine Abschirmung gegenüber der Umwelt bereit. Der Behälter 33 ist vorzugsweise teilweise verkapselt durch eine Hülse, die die Expansion des eingezogenen Elementes 37 leitet, den Kolbenhub 36 einschränkt und den Kolben 36 daran hindert, ein loses Teil zu werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 19515852 C2 [0003]
EP 0877685 B1 [0004]

Claims

Eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, die einen Pedalarm (11) umfasst, der über eine erste, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (12) mit der Fahrzeugstruktur verbunden ist und mit einem Kraftübertragungselement (15) über eine zweite, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (16) verbunden ist, wobei die Pedalanordnung weiterhin eine pyrotechnisch angetriebene Lösevorrichtung (19) umfasst, wobei die Lösevorrichtung (19) angepasst ist, eine Lösebewegung durchzuführen, um die zweite, als Schwenkpunkt dienende Gelenkverbindung (16) zu lösen, wenn sie in Reaktion auf ein entsprechendes Aktivierungssignal angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lösebewegung der besagten Lösevorrichtung (19) auf einer translatorischen Bewegung im Wesentlichen längs des Pedalarmes (11) basiert.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 1, wobei besagte Lösevorrichtung (19) angepasst ist, eine translatorische Bewegung eines Endes (17) des besagten Kraftübertragungselementes (15) durchzuführen.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der besagte Pedalarm (11) eine Öffnung (23) umfasst, um dem Kraftübertragungselement (15) zu gestatten, bei Lösung hindurchzudringen.
Die Pedalanordnung gemäß jeglichem der vorangehenden Ansprüche, wobei besagte Lösevorrichtung (19) ein Gleitelement (25; 26) umfasst, das im Wesentlichen längs des Pedalarmes (11) translatorisch beweglich ist.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 4, wobei das Gleitelement (25; 26) von einer Schließposition, in der es angeordnet ist, eine Öffnung (23) im besagten Pedalarm (11) zu schließen, zu einer Löseposition, in der es angeordnet ist, die besagte Öffnung (23) freizugeben, beweglich ist.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei das Gleitelement ein becherbildendes Element (26) darstellt, das den Teil eines Bechers (18) bildet, der in dem Pedalarm (11) vorgesehen ist, um ein Ende (17) des besagten Kraftübertragungselementes (15) aufzunehmen.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 6, wobei der Becher (18) eingerichtet ist, sich bei Aktion der Lösevorrichtung (19) in eine Mehrzahl von Teilen (25; 26) zu spalten.
Die Pedalanordnung gemäß jeglichem der vorangehenden Ansprüche, wobei sie ein Kraftbegrenzungselement (28; 31) umfasst, das angeordnet ist, um zwischen besagtem Pedalarm (11) und besagtem Kraftübertragungselement (15) zu wirken.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 8, wobei besagtes Kraftbegrenzungselement ein biegsames Streifenelement (28) umfasst, das angeordnet ist, durch eine Löseöffnung (23) im besagten Pedalarm (11) mittels des besagten Kraftübertragungselementes (15) nach Lösung der zweiten, als Schwenkpunkt dienenden Gelenkverbindung bewegt zu werden.
Die Pedalanordnung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei das Kraftbegrenzungselement ein verformbares Element (31) umfasst, welches zwischen besagtem Kraftübertragungselement (15) und besagtem Pedalarm (11) angeordnet ist.
Die Pedalanordnung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei sie einen pyrotechnischen Auslöser (20) mit einem Behälter (33), der eine pyrotechnische Ladung (34) enthält, einem beweglichen Element (36) und einem eingezogenen Element (37), das das bewegliche Element (36) in einem Ausgangszustand aufnimmt, umfasst, wobei das eingezogene Element (37) angeordnet ist, um axial zum beweglichen Element (36) hin bei Zündung der besagten pyrotechnischen Ladung (34) zu expandieren, um das besagte bewegliche Element (36) zu bewegen.