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Die Erfindung betrifft eine mit einer Sicherheitseinrichtung ausgestattete Pedalanordnung für Fahrzeuge. Sie bezieht sich auf eine Pedalanordnung, mit mindestens einem Pedal dessen Pedalhebel über einen Lagerbock schwenkbar an der Karosserie eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Sicherheitseinrichtung verhindert, dass eine das Pedal bedienende Person bei einem Aufprall des Fahrzeugs auf ein Hindernis infolge Intrusion des Pedalhebels in die Fahrgastzelle und/oder bei einer starken Verzögerung des Fahrzeugs durch den Pedalhebel an ihren Beinen verletzt wird.
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In den letzten Jahrzehnten sind durch die Hersteller von Kraftfahrzeugen große Anstrengungen zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuge unternommen worden. Maßnahmen zur Erhöhung der passiven Sicherheit der Fahrzeuginsassen sind dabei insbesondere darauf ausgerichtet, das Risiko von Verletzungen aufgrund im Falle eines Aufpralls auftretender Intrusion von Fahrzeugteilen in die Fahrgastzelle und von Verformungen der Fahrgastzelle sowie aufgrund starker auf die Insassen wirkender Beschleunigungs- beziehungsweise Verzögerungskräfte zu verringern.
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Zum Schutz des Beinbereichs von Fahrzeuginsassen ist es erforderlich, Maßnahmen zu ergreifen, welche verhindern, dass sich diese zum Beispiel bei einem Aufprall an starren und/oder scharfkantigen Teilen der Pedalerie des Fahrzeugs verletzen. Besonderes Augenmerk gilt dabei den starren Pedalhebeln und den mit ihnen gekoppelten Betätigungsgliedern, wie beispielsweise der bei Betätigung des Bremspedals auf den Bremsdruckzylinder beziehungsweise den Bremskraftverstärker wirkenden Druckstange.
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Es sind Lösungen bekannt geworden und bereits auch in größerem Umfang im Einsatz, bei denen infolge einer Relativbewegung zwischen dem Fußhebelwerk und einem anderen Fahrzeugbauteil, wie beispielsweise einem Fahrzeugquerträger, die Teile der Pedalerie, von denen eine Verletzungsgefahr ausgeht, verlagert oder teilweise zerstört werden. Aufgrund der insgesamt verbesserten Fahrzeugsicherheit konnten aber Verformungen der Fahrgastzelle und auftretende Intrusionen von Fahrzeugteilen in die Fahrgastzelle deutlich reduziert werden. Dies hat auch zur Folge, dass im Falle eines Aufpralls die zur Auslösung von Sicherheitseinrichtungen der vorbeschriebenen Art erforderlichen Relativbewegungen teilweise nicht mehr oder nicht in ausreichendem Maße auftreten. Dadurch sind die zuvor erläuterten Lösungen für Sicherheitseinrichtungen der Pedalerie mit dem Risiko behaftet, dass sie gar nicht oder nicht ordnungsgemäß auslösen.
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Dem gegenüber vorteilhafter sind Sicherheitseinrichtungen für Pedalwerke, die vergleichbar einem Airbag mit einem Gasgenerator ausgestattet sind, wobei ihre Funktionsweise nicht an Relativbewegungen von Fahrzeugeilen gebunden ist, welche direkt und unmittelbar durch einen Aufprall oder eine starke Verzögerung infolge einer Verformung der Karosserie verursacht werden. Eine entsprechende Lösung wird beispielsweise durch die
DE19617372C1 beschrieben. Die Druckschrift beschreibt eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, bei der ein Pedalhebel gemäß einer der beschriebenen Ausbildungsformen schwenkbar an einem Lagerbock gelagert ist, indem die Endabschnitte zweier Kolben durch eine Feder im Bereich der Lagerachse in eine dafür am Pedalhebel vorgesehene Hohlachse hineingedrückt werden. Im Normalbetrieb der Pedalanordnung werden die Kolben außerdem zusätzlich jeweils durch ein mit Federdruck beaufschlagtes Verriegelungselement arretiert. Der Ausgang eines Gasgenerators ist mit der Durchtrittsöffnung im Bereich der Lagerachse des Pedalhebels verbunden. Beim Auslösen des Gasgenerators strömt schlagartig Gas in die Durchtrittsöffnung des Pedalhebels ein und drückt die in die Hohlachse hineinragenden Enden der Kolben aus dieser heraus. Hierzu muss zum einen die die Kolben nach innen drückende Federkraft überwunden werden und zum anderen das den jeweiligen Kolben arretierende Verriegelungselement gelöst werden. Durch die Mehrzahl der Federelemente besteht dabei ein gewisses Risiko, dass sich die Bolzen verklemmen und den Pedalhebel nicht zuverlässig entkoppeln. Zudem ist durch die vergleichsweise vielen Teile der Einrichtung doch ein verhältnismäßig aufwendiger Aufbau gegeben, welcher in nachteiliger Weise zu einem erhöhten Materialaufwand, aber auch zu einem erhöhten Montageaufwand bei der Fertigung der Pedalanordnung beziehungsweise der Montage des Pedalhebels am Pedallager führt. Auch muss ein erhöhter Aufwand betrieben werden, um sicherzustellen, dass ein das ausströmende Gas aufnehmendes Volumen innerhalb der Hohlachse des Pedalhebels im Einströmbereich des Gases gasdicht ist, so dass sich ein zur Verschiebung der Kolben gegen die Federkraft ausreichender Gasdruck aufbaut. Ferner muss sichergestellt werden, dass eine an anderer Stelle zur Verhinderung eines die Kolben wieder zurückdrückenden Überdruckes vorgesehene Entlüftungsöffnung freibleibt.
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Die zuvor beschriebenen Nachteile werden durch die alternative Lösung der erfindungsgemäßen Pedalanordnung vermieden, welche durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 charakterisiert ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gegeben. Dabei stellt die Pedalanordnung trotz ihres einfachen Aufbaus mit hoher Zuverlässigkeit sicher, dass der Pedalhebel im Falle eines Fahrzeugaufpralls oder einer starken Verzögerung des Fahrzeugs nicht als starres, gegebenenfalls Verletzungen im Fuß- beziehungsweise Beinbereich eines Fahrzeuginsassen verursachendes Hindernis in die Fahrgastzelle hineinragt.
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Wesentliche Bestandteile der vorgeschlagenen Pedalanordnung sind ein Pedalhebel, ein Lagerbock zur schwenkbaren Lagerung des Pedalhebels an der Karosserie eines Fahrzeugs und eine Sicherheitseinrichtung. An dem Lagerbock ist der Pedalhebel mittels Gleitlagern gelagert, die in einem Pedalrohr angeordnet sind, welches den Pedalhebel quer zu seiner Längsachse vorzugsweise vollständig durchragt. Dabei ist der Pedalhebel über in das Pedalrohr und in die darin angeordneten Gleitlager hineinragende Lagerzapfen zwischen dafür an dem Lagerbock ausgebildeten Wangen beidseitig gelagert. Bei den vorgenannten Wangen handelt es sich um zwei Erhebungen oder Aufwölbungen mit zueinander zugewandten Innenflächen, zwischen denen im Normalbetrieb der Anordnung, also bei nicht ausgelöster Sicherheitseinrichtung, das an dem Lagerbock gelagerte Ende des Pedalhebels angeordnet ist, wobei der Flächenvektor beziehungsweise die Flächennormale der vorgenannten Innenflächen vorzugsweise mit der Längsachse des Pedalrohrs zusammenfällt, sich aber zumindest im Wesentlichen in Richtung des Pedalrohrs erstreckt.
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Die angesprochene Sicherheitseinrichtung ist derart konzipiert, dass sie den Lagerhebel im Falle eines Aufpralls oder einer starken Verzögerung des Fahrzeugs durch Auslösung mindestens eines vorzugsweise als Mikrogasgenerator ausgebildeten Gasgenerators von dem Lagerbock entkoppelt. Bei der vorgeschlagenen Pedalanordnung besteht jeder der beiden Lagerzapfen, auf welchen die Gleitlager des Pedalhebels gelagert sind, jeweils aus zwei Buchsen und einem sich gleitbeweglich innerhalb beider Buchsen erstreckenden Bolzen. Eine der jeweils beiden Buchsen eines Lagerzapfens ist in einer der Wangen des Lagerbocks angeordnet, vorzugsweise in die betreffende Wange eingepresst. Die jeweils andere Buchse eines Lagerzapfens stützt sich außerhalb der jeweiligen Wange auf deren der Durchtrittsöffnung, also dem Pedalrohr des Pedalhebels zugewandten Innenseite auf dem aus der in die Wange angeordneten Buchse herausragenden Bolzen ab. Durch den sich innerhalb beider Buchsen erstreckenden Bolzen sind die beiden Buchsen eines Lagerzapfens zumindest bezüglich einer ihnen hierdurch gegeneinander in der radialen Richtung nicht ermöglichten Relativbewegung mechanisch miteinander gekoppelt. Die außerhalb der Wange angeordnete und sich auf dem Bolzen abstützende Buchse ist dabei als ein dickwandiger Hohlzylinder ausgebildet. Eine entsprechend dickwandige und damit stabile Ausbildung dieser Buchse ist erforderlich, um zu verhindern, dass sich diese Buchse beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Pedalanordnung, bei welchem der Pedalhebel bei seiner Betätigung um diese und um die in gleicher Weise an der jeweils anderen Wange des Lagerbocks angeordnete Buchse eine Schwenkbewegung ausführt, durch dabei auftretende Belastungen verformt oder gar auf dem sie abstützenden Bolzen abgeschert wird. Unter einer dickwandigen Buchse wird dabei eine Buchse verstanden, deren Außendurchmesser mindestens das 1,2-fache oder vorzugsweise ein Vielfaches ihres Innendurchmessers beträgt, wobei das konkret zu wählende Verhältnis zwischen den Durchmessern selbstverständlich vom Material der Buchse abhängt.
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Der jeweilige, die beiden Buchsen koppelnde Bolzen eines Lagerzapfens ist dabei derart in eine Wirkverbindung mit einem Gasgenerator gebracht, dass er im Falle eines Auslösens des Gasgenerators unter Nutzung der kinetischen Energie des explosionsartig freigesetzten Gases aus der an der Innenseite der jeweiligen Wange des Lagerbocks angeordneten, sich auf dem Bolzen abstützenden Buchse herausgezogen wird. Im Ergebnis dessen wird sowohl die betreffende Buchse von der zugehörigen, innerhalb der Wange angeordneten Buchse als auch der Pedalhebel gegenüber der betreffenden Seite des Lagerbocks entkoppelt.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausbildungsform der vorgeschlagenen Pedalanordnung ragen die Bolzen der Lagerzapfen jeweils von der Außenseite der jeweiligen Wange des Lagerbocks her über eine Durchtrittsöffnung der Wange in die zugehörigen Buchsen, also die in der Wange angeordnete Buchse und die mit dieser gekoppelte, sich auf der Innenseite der Wange auf dem Bolzen abstützende Buchse, hinein. Durch entsprechende, dafür vorgesehene und an der jeweiligen Wange angeordnete Mittel wird ein Herausrutschen der Bolzen aus der auf der Innenseite der betreffenden Wange angeordneten Buchse verhindert. Jedem der Bolzen und damit jeder Wange des Lagerbocks ist ein Gasgenerator zugeordnet, durch dessen im Auslösefall ausströmendes Gas die vorgenannten die Bolzen bis dahin gegen ein Herausrutschen sichernden Mittel so betätigt werden, dass der Bolzen aus der an der Innenseite der betreffenden Wange angeordneten Buchse herausgezogen wird. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass beide Gasgeneratoren der zuvor erläuterten Ausbildungsform gemeinsam angesteuert werden. Dies kann vermittels einer gemeinsamen, die Signale eines Aufprallsensors auswertenden Steuereinrichtung und eines von dieser ausgegebenen, auf beide Gasgeneratoren geführten Steuersignals erfolgen. An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass es grundsätzlich durchaus denkbar ist, die Anordnung mit nur einem Gasgenerator auszubilden, der beziehungsweise dessen Gas auf die Bolzen beider jeweils aus den Bolzen und einem Paar von Buchsen bestehenden Lagerzapfen wirkt. Hierzu wäre dann eine entsprechende, den Gasgenerator mit beiden Bolzen in eine Wirkverbindung bringende Mechanik erforderlich. Da dies aber möglicherweise wieder etwas zu Lasten des angestrebten einfachen Aufbaus der Anordnung gehen würde, wird die zuletzt beschriebene Ausbildungsform mit einem Gasgenerator pro Wange des Lagerbocks beziehungsweise pro Bolzen eines Lagerzapfens präferiert.
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Gemäß einer als praxisgerecht angesehenen, besonders bevorzugten Weiterbildung der Pedalanordnung mit einem Gasgenerator je Lagerzapfen beziehungsweise zugehörigem Bolzen sind die Gasgeneratoren und der jeweilige im Falle ihres Auslösens durch das ausströmende Gas aus der sich auf ihm abstützenden Buchse herausbewegte Bolzen Bestandteile eines pyrotechnischen Aktivators. Dabei wird der jeweilige Bolzen teilweise von einem Zylinder des Aktivators aufgenommen, in welchen ein aus dem Zylinder herausragendes Ende des betreffenden Bolzens bei einer Auslösung des Gasgenerators hineingezogen wird. Im Falle einer entsprechenden Ausführung der zuletzt beschriebenen Ausbildungsform mit zwei Gasgeneratoren und von außen über die Wangen des Lagerbocks in die Buchsen eingeführten Bolzen, dient dabei der vorgenannte Zylinder eines Aktivators im Normalbetrieb der Anordnung, das heißt in Abwesenheit eines die Gasgeneratoren auslösenden Ereignisses, aufgrund seiner Anordnung unmittelbar an der Außenseite der zugehörigen Wange des Lagerbocks, gleichzeitig zur Sicherung des zugehörigen Bolzens gegen ein Herausgleiten aus der an der Innenseite einer jeweiligen Wange des Lagerbocks angeordneten Buchse.
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Ein mögliches Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Pedalanordnung soll anhand von Zeichnungen nachfolgend erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: einen Ausschnitt einer möglichen Ausbildungsform der Pedalanordnung im normalen Gebrauchszustand,
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2: die Pedalanordnung nach der 1 nach dem Auslösen des Gasgenerators.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Pedalanordnung in einer räumlichen Ansicht. Die Figur zeigt den betreffenden Ausschnitt im Normalzustand der Pedalanordnung, also bei nicht ausgelöstem, hier als Mikrogasgenerator ausgebildeten Gasgenerator 9, 9‘ der Sicherheitseinrichtung. In der Darstellung sind die wesentlichen Elemente der Pedalanordnung erkennbar. Diese besteht, soweit man die Sicherheitseinrichtung beziehungsweise deren Teile zunächst außer Betracht lässt, aus einem Pedalhebel 1 und einem Lagerbock 3, mittels welchem der Pedalhebel 1 an der Karosserie eines hier nicht gezeigten Fahrzeugs schwenkbar gelagert beziehungsweise lagerbar ist. An seinem an dem Lagerbock 3 angelenkten Ende weist der Pedalhebel 1 eine sich quer zu seiner Längsachse 14 erstreckende, als Pedalrohr 2 bezeichnete Durchtrittsöffnung auf. Innerhalb des Pedalrohrs 2 sind an dessen Enden Gleitlager 4, 4‘ angeordnet, über welche der Pedalhebel 1 an den in das Pedalrohr 2 hineinragenden Lagerzapfen des Lagerbocks 3 gelagert ist.
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Die vorgenannten Lagerzapfen bestehen jeweils aus zwei Buchsen 6, 7, 6‘, 7‘ und einem sich in gleitbeweglicher Anordnung innerhalb der Buchsen 6, 7, 6‘, 7‘ erstreckenden Bolzen 8, 8‘. Wie aus der Figur ersichtlich, ist jeweils eine der Buchsen 6, 6‘ in eine Wange 5, 5‘ des Lagerbocks 3 eingepresst. Die jeweils andere, zugehörige Buchse 7, 7‘ stützt sich auf der Innenseite 10, 10‘ dieser Wange 5, 5‘ auf dem Bolzen 8, 8‘ ab, über welchen die Buchsen 6, 7, 6‘, 7‘ miteinander gekoppelt sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der betreffende Bolzen 8, 8‘ integraler Bestandteil eines pyrotechnischen Aktivators, welcher seinerseits Teil der Sicherheitseinrichtung für die Pedalanordnung ist. Der genannte Aktivator besteht aus einem Mikrogasgenerator, dem in die Buchsen hineinragenden Bolzen 8, 8‘ und einem einen Abschnitt des an seinem Ende aus ihm herausragenden Bolzens 8, 8‘ aufnehmenden Zylinder 13, 13‘. Der Zylinder 13, 13‘ ist an der Außenseite 11, 11‘ der Wange 5, 5‘ des Lagerbocks 3 angeordnet und das Ende des aus ihm herausragenden Bolzens 8, 8‘ ragt über eine Durchtrittsöffnung der Wange 5, 5‘ des Lagerbocks 3, wie ersichtlich, in die beiden zugehörigen, mit ihm gemeinsam einen Lagerzapfen ausbildenden Buchsen 6, 7, 6‘, 7‘ hinein. Im Falle eines Fahrzeugaufpralls wird der Gasgenerator 9, 9 durch eine ihn auf der Grundlage des Signals eines hier nicht gezeigten Aufprallsensors ansteuernden, ebenfalls nicht dargestellten Steuereinheit ausgelöst. Der entsprechende pyrotechnische Aktivator ist dabei so gestaltet, dass der jeweilige Bolzen 8, 8‘ beim Auslösen des Gasgenerators 9, 9‘ durch die kinetische Energie des freigesetzten Gases in den ihn zuvor gegen eine Herausgleiten aus der Wange 5, 5‘ sichernden Zylinder 13, 13‘ des Aktivators zurückgezogen wird. Infolge dieser Rückzugsbewegung gleitet der betreffende Bolzen 8, 8‘ mit hoher Geschwindigkeit aus der sich auf ihm abstützenden Buchse 7, 7‘ des jeweiligen Lagerzapfens heraus. Die betreffende Buchse 7, 7‘ wird dadurch gegenüber der anderen zum Lagerzapfen gehörenden, in die Wange 5, 5‘ des Lagerbocks 3 eingepressten Buchse 6, 6‘ des Lagerzapfens entkoppelt, was einer Entkopplung des Pedalhebels 1 gegenüber der betreffenden Seite des Lagerbocks 3 entspricht. Diese Situation, also der Zustand der in der 1 gezeigten Anordnung nach dem Auslösen des beziehungsweise der Gasgeneratoren 9, 9‘ ist durch die 2 veranschaulicht. In der Praxis werden selbstverständlich beide Gasgeneratoren 9, 9‘ der gezeigten Pedalanordnung gleichzeitig, vorzugsweise durch dasselbe Signal einer beide Gasgeneratoren 9, 9 ansteuernden Steuereinheit ausgelöst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalhebel
- 2
- Pedalrohr
- 3
- Lagerbock
- 4, 4‘
- Gleitlager
- 5, 5‘
- Wange
- 6, 6‘
- Buchse
- 7, 7‘
- Buchse
- 8, 8‘
- Bolzen
- 9, 9‘
- Gasgenerator
- 10, 10‘
- Innenseite
- 11, 11‘
- Außenseite
- 12, 12‘
- Durchtrittsöffnung
- 13, 13‘
- Zylinder
- 14
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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