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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 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
DE 19617372 C1 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 Bolzen durch eine Feder im Bereich der Lagerachse in eine dafür am Pedalhebel vorgesehene Hohlachse hineingedrückt werden. Im Normalbetrieb der Pedalanordnung werden die Bolzen 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 Bolzen aus dieser heraus. Hierzu muss zum einen die die Bolzen nach innen drückende Federkraft überwunden werden und zum anderen das den jeweiligen Bolzen 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 Bolzen gegen die Federkraft ausreichender Gasdruck aufbaut. Ferner muss sichergestellt werden, dass eine an anderer Stelle zur Verhinderung eines die Bolzen 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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Die vorgeschlagene Pedalanordnung besteht mindestens aus einem Pedalhebel und einem Lagerbock und ist mit einer pyrotechnischen Sicherheitseinrichtung ausgestattet. Der Pedalhebel ist an dem Lagerbock schwenkbar gelagert und dadurch über den fest mit dem Fahrzeug verbundenen Lagerbock an der Fahrzeugkarosserie angelenkt. Dabei ist der Pedalhebel mittels in einem Pedalrohr angeordneter oder ausgebildeter Gleitlager über in das Pedalrohr hineinragende Lagerbolzen beidseitig an Wangen des Lagerbocks gelagert. Bei dem vorgenannten Pedalrohr handelt es sich um beidseits des Pedalhebels quer zu dessen Längsachse in diesen hineinragende Bohrungen oder um ein ihn in der angegebenen Richtung durchragende hohlzylindrische Durchtrittsöffnung. Bei den Wangen handelt es sich um zwei Erhebungen oder Aufwölbungen mit zueinander zugewandten Innenflächen, zwischen denen im Normalbetrieb der Anordnung, also bei nicht ausgelöstem Gasgenerator, das an dem Lagerbock gelagerte Ende des Pedalhebels angeordnet ist, wobei der Flächenvektor beziehungsweise die Flächennormale der vorgenannten Innenflächenvorzugsweise mit der Längsachse des Pedalrohrs zusammenfällt, sich aber zumindest im Wesentlichen in Richtung des Pedalrohrs erstreckt.
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Das Pedalrohr ist beidseitig auf den verhältnismäßig kurzen, dazu in das Pedalrohr und die darin angeordneten oder ausgebildeten Gleitlager hineinragenden Lagerbolzen gelagert, welche ihrerseits fest an den Wangen des Lagerbocks gehalten sind.
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Die bereits angesprochene Sicherheitseinrichtung bewirkt, dass im Falle eines Aufpralls oder einer starken Verzögerung des Fahrzeugs die insoweit zwischen dem Pedalhebel und dem Lagerbock gegebene Kopplung durch Aktivierung eines vorzugsweise als Mikrogasgenerator ausgebildeten Gasgenerators der Sicherheitseinrichtung aufgehoben wird.
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Dazu ist in den Lagerbolzen je mindestens eine Kammer ausgebildet. Die Lagerbolzen, auf denen das Pedalrohr gelagert ist, sind unter Verbleib eines Freiraums an ihren in das Pedalrohr hineinragenden Enden jeweils mit einem Längenabschnitt in den Wangen des Lagerbocks angeordnet und dort durch entsprechende Mittel zumindest bezüglich der Erstreckungsrichtung des Pedalrohrs lagefixiert. Dabei ist die Länge der Lagerbolzen so bemessen, dass der vorgenannte Freiraum sich innerhalb des auf den Lagerbolzen gelagerten Pedalrohrs insgesamt über eine Länge erstreckt, welche mindestens der Summe der Längen der von den Wangen des Lagerbocks jeweils aufgenommenen Längenabschnitte der Lagerbolzen entspricht, vorzugsweise jedoch deutlich größer ist. Zu jedem der Lagerbolzen benachbart ist an den Wangen des Lagerbocks, vorzugsweise an deren Außenseiten, je ein Gasgenerator der Sicherheitseinrichtung angeordnet. Das Gas eines Gasgenerators strömt bei seiner Aktivierung schlagartig in die Kammer des benachbart zu dem betreffenden Gasgenerator angeordneten Lagerbolzens hinein. Dabei werden durch den Druck des in die Kammer einströmenden Gases die den betreffenden Lagerbolzen bezüglich der Erstreckungsrichtung des Pedalrohrs fixierenden Mittel zumindest teilweise zerstört oder deformiert. Ferner wird der betreffende Lagerbolzen in den Freiraum des Pedalrohrs hineingedrückt und dadurch der Pedalhebel zumindest auf der Seite dieses Lagerbolzens vom Lagerbock gelöst. In der Praxis sind selbstverständlich die beiden Gasgeneratoren so ausgelegt, dass sie zumindest nahezu gleichzeitig aktiviert werden und der Pedalhebel hierdurch beidseits infolge der sich in das Pedalrohr hineinbewegenden Lagerbolzen vom Lagerbock gelöst wird.
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Bei einer bevorzugten Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Pedalanordnung weisen die Lagerbolzen zur Fixierung ihrer Lage bezüglich der Erstreckungsrichtung des Pedalohrs an ihren einander abgewandten Enden eine Auskragung auf. Diese Auskragungen hintergreifen jeweils einen Absatz, der in einer Durchtrittsöffnung derjenigen Wange des Lagerbocks ausgebildet ist, in welcher der jeweilige Lagerbolzen mit einem Längenabschnitt angeordnet ist. Vorzugsweise ist ferner an den vorgenannten Auskragungen jeweils mindestens eine Nase ausgebildet, welche zur Sicherung des betreffenden Lagerbolzens gegen eine Verdrehung innerhalb der ihn mit einem Längenabschnitt aufnehmenden Wange des Lagerbocks mit einer in diesem Falle vorhandenen komplementären Ausnehmung auf dem Umfang des von der jeweiligen Auskragung hintergriffenen Absatzes in Eingriff gebracht ist. Im Falle einer Aktivierung des zugehörigen Gasgenerators wird die Auskragung des jeweiligen Lagerbolzens durch den Druck des in seine Kammer einströmenden Gases von dem betreffenden Lagerbolzen abgerissen und, wie bereits ausgeführt, in den bis dahin zwischen den Lagerbolzen innerhalb des Pedalrohrs bestehenden Freiraum hineingedrückt.
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Um das Abreißen der vorgenannten Kragen der Lagerbolzen durch den Druck des einströmenden Gases sicherzustellen sind unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. Gemäß einer möglichen Variante der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ist dabei die Materialstärke der Auskragungen so gewählt, das heißt entsprechend gering, dass der Druck des aus dem aktivierten Gasgenerators beziehungsweise Mikrogasgenerators ausströmenden Gases ausreicht, die Auskragung von dem jeweiligen Lagerbolzen abzureißen. Insoweit ist zwischen einem Lagerbolzen und seiner jeweiligen Auskragung gewissermaßen eine Sollbruchstelle ausgebildet. Gegebenenfalls kann das bei einer Aktivierung des jeweils zugehörigen Gasgenerators erfolgende Abreißen der Auskragungen an dieser Sollbruchstelle auch noch durch zusätzliche Maßnahmen unterstützt werden. Hierzu kann beispielsweise in dem entsprechenden Übergangsbereich zwischen einem Lagerbolzen und seiner Auskragung eine umlaufende Einkerbung ausgebildet sein, durch welche die Materialstärke der betreffenden Auskragung im Übergangsbereich noch zusätzlich verringert ist. Denkbar ist es aber auch, in diesem Übergangsbereich eine Art Perforation auszubilden, welche auf dem Umfang des Lagerbolzens beziehungsweise seiner Auskragung umlaufend vorgesehen ist. Die Lagerbolzen und folglich die an ihnen ausgebildeten Auskragungen bestehen vorzugsweise aus einem Kunststoff.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß gestalteten Pedalanordnung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert werden. Hierzu zeigen die zugehörigen Zeichnungen:
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1: einen Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Pedalanordnung im Bereich der Lagerung des Pedalhebels,
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2: den Bereich der 1 nach der Aktivierung der Gasgeneratoren und der Entkopplung des Pedalhebels vom Lagerbock.
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Die 1 zeigt den Teil einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Pedalanordnung, nämlich den Bereich der Lagerung des Pedalhebels 1, in einer teilweise geschnittenen Darstellung. Dargestellt sind insbesondere der Lagerbock 4 mit den Wangen 6, 6’, der über sein Pedalrohr 2 an den Wangen 6, 6’ mit den Lagerbolzen 5, 5’ gelagerte Pedalhebel 1 und die beiden als Mikrogasgeneratoren ausgebildeten Gasgeneratoren 7, 7’ als Kernbestandteile der Sicherheitseinrichtung. Der Pedalhebel 1, dessen am Lagerbock 4 angelenktes Ende quer zur Längsachse 3 des Pedalhebels 1 von einer das Pedalrohr 2 ausbildenden hohlzylindrischen Durchtrittsöffnung durchragt wird, ist in der Figur lediglich teilweise dargestellt. Das Pedalrohr 2 ist über Gleitlager 14’ 14’ auf den kurzen, mit ihren einander zugewandten Enden 9, 9’ in das Pedalrohr 2 hineinragenden Lagerbolzen 5, 5’ gelagert. Die einander abgewandten Enden der Lagerbolzen 5, 5’ sind mit je einem Längenabschnitt 10, 10’ in den Wangen 6, 6’ des Lagerbocks 4 angeordnet. Zwischen den Lagerbolzen 5, 5’ verbleibt innerhalb des Pedalrohrs 2 ein Zwischenraum 8, dessen Länge 16, wie ersichtlich deutlich größer ist als die sich aus den Längen der Längenabschnitte 10, 10’ ergebende Gesamtlänge beziehungsweise Summe. Jeweils benachbart zu den Lagerbolzen 5, 5’ sind die Gasgeneratoren 7, 7’ an den Außenseiten der Wangen 6, 6’ angeordnet, wobei sie mit einem flanschförmigen Endabschnitt 17, 17’ in die Wangen 6, 6’ hineinragen. An den in den Wangen 6, 6’ angeordneten Längenabschnitten 10, 10’ der Lagerbolzen 5, 5’ ist jeweils eine Auskragung 11, 11’ ausgebildet, welche einen in der jeweiligen Wange 6, 6’ ausgebildeten Absatz 12, 12’ hintergreift und den betreffenden Lagerbolzen 5, 5’ hierdurch bezüglich der Erstreckungsrichtung 15 des Pedalrohrs 2 lagefixiert. Innerhalb einer Durchtrittsöffnung 18, 18’ der jeweiligen Wange 6, 6’ des Lagerbocks 4 sind die Auskragungen 11, 11’ der Lagerbolzen 5, 5’ zwischen dem von ihnen hintergriffenen Absatz 12, 12’ und dem von derselben Durchtrittsöffnung 18, 18’ der Wange 6, 6’ aufgenommenen flanschförmigen Endabschnitt 17, 17’ des benachbarten Gasgenerators 7, 7’ angeordnet. Durch eine hier nicht zu erkennende, in den Auskragungen 11, 11’ ausgebildete Nase, welche in einen komplementäre (ebenfalls nicht dargestellte) Ausnehmung auf dem Umfang des von der betreffenden Auskragung 11, 11’ hintergriffenen Absatzes 12, 12’ in Eingriff gebracht ist, sind die Lagerbolzen 5, 5’ zudem gegen eine Verdrehung bezüglich ihrer Umfangsrichtung fixiert. In den Lagerbolzen 5, 5’ ist, wie in der Figur gut erkennbar, jeweils eine Kammer 13, 13’ ausgebildet.
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Im Falle einer Aktivierung des dem jeweiligen Lagerbolzen 5, 5’ benachbarten Gasgenerators 7, 7’ strömt das von diesem freigesetzte Gas mit hohem Druck in die vorgenannte Kammer 13, 13’. Dabei ist der Druck des einströmenden Gases so hoch, dass die entsprechend dimensionierten Auskragungen 11, 11’ der Lagerbolzen 5, 5’ abgerissen werden. Der beziehungsweise die Lagerbolzen 5, 5’ sind nach dem Abreißen ihrer Auskragungen 11, 11’ (in der Praxis ist sichergestellt, dass bei einem Aufprall oder dergleichen beide Gasgeneratoren im Wesentlichen zeitgleich auslösen und hierdurch die Auskragungen beider Lagerbolzen abreißen) nicht mehr lagefixiert und werden durch das mit Druck einströmende Gas in den vor dem Auslösen der Gasgeneratoren 7, 7’ zwischen den Enden 9, 9’ der beiden Lagerbolzen 5, 5’ innerhalb des Pedalrohrs 2 bestehenden Freiraum 8 hineingedrückt, so dass sich ihre zuvor in den Wangen 6, 6‘ angeordneten Längenabschnitte 10, 10‘ aus den Wangen 6, 6‘ herausbewegen und der Pedalhebel 1 beziehungsweise dessen Pedalrohr 2 vom Lagerbock 4 entkoppelt wird. Letzteres ist nochmals in der 2 verdeutlicht, welche den in der 1 gezeigten Teil der erfindungsgemäßen Anordnung nach dem Auslösen der Gasgeneratoren 7, 7‘ zeigt. In dem Freiraum 8 enthaltene Luft wird von den in das Pedalrohr 2 beziehungsweise in den Freiraum 8 hineingedrückten Lagerbolzen 5, 5’ über die Öffnung 19 verdrängt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalhebel
- 2
- Pedalrohr
- 3
- Längsachse (des Pedalhebels)
- 4
- Lagerbock
- 5, 5’
- Lagerbolzen
- 6, 6’
- Wange
- 7, 7’
- Gasgenerator
- 8
- Freiraum
- 9, 9’
- Ende
- 10, 10’
- Längenabschnitt
- 11, 11’
- Mittel zur Lagefixierung, Auskragung
- 12, 12’
- Mittel zur Lagefixierung, Absatz
- 13, 13’
- Kammer
- 14, 14’
- Gleitlager
- 15
- Erstreckungsrichtung (des Pedalrohrs)
- 16
- Länge
- 17, 17
- Endabschnitt
- 18, 18’
- Durchtrittsöffnung
- 19
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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