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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 gelagert ist: Dabei wird durch die Sicherheitseinrichtung verhindert, dass eine das Pedal bedienende Person im Falle eines Aufpralls des Fahrzeugs auf ein Hindernis oder einer starken Verzögerung des Fahrzeugs durch Intrusion des Pedalhebels in die Fahrgastzelle beziehungsweise durch einen eventuell unkontrollierten Aufprall ihrer Beine auf den Pedalhebel verletzt wird.
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In den letzten Jahrzehnten sind durch die Hersteller von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen große Anstrengungen zur Erhöhung der Sicherheit der Fahrzeuge unternommen worden. Dies betrifft neben Maßnahmen zur Erhöhung der aktiven Sicherheit in besonderem Maße auch die passive Sicherheit. 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 aufgrund starker auf die Insassen wirkender Beschleunigungs- beziehungsweise Verzögerungskräfte zu verringern. Insbesondere Pkw’s sind daher heute zumeist mit einer größeren Zahl von Airbags ausgestattet.
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Zum Schutz des Beinbereichs, insbesondere des Fahrers, aber gegebenenfalls auch des Beifahrers in einem Fahrschulauto, ist es erforderlich, Maßnahmen zu ergreifen, welche verhindern, dass sich die jeweilige Person zum Beispiel bei einem Aufprall an starren und/oder scharfkantigen Teilen der Pedalerie des Fahrzeugs verletzt. Besonderes Augenmerk gilt dabei den starren Pedalhebeln und den mit ihnen gekoppelten, auf entsprechende Aktoren wirkenden Betätigungsgliedern, wie beispielsweise der bei Betätigung des Bremspedals auf den Bremskraftverstärker wirkenden Druckstange. 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. Eine derartige Lösung wird beispielsweise durch die
DE 100 64 770 C2 offenbart. Gemäß der in dieser Druckschrift beschriebenen Lösung wird die Lagerstelle eines Fußpedals durch eine von einem Trennkeil auf sie ausgeübte Scherkraft abgeschert. Die entsprechende Scherkraft resultiert dabei aus einer durch Verformungen von Teilen der Fahrzeugkarosserie verursachten Relativbewegung zwischen dem Trennkeil und der Lagerstelle des Fußpedals.
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Aufgrund der insgesamt verbesserten Fahrzeugsicherheit konnten jedoch 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, welche auf der Ausnutzung von Relativbewegungen basieren, mit dem Risiko behaftet, dass sie gar nicht oder nicht ordnungsgemäß auslösen. Dennoch kann es bei einem Aufprall aufgrund der starken Fahrzeugverzögerung und der Masseträgheit der Fahrzeuginsassen zu Relativbewegungen mit hoher Beschleunigung der Fahrzeuginsassen kommen, so dass im Falle des Nichtauslösens einer vorhandenen Sicherheitseinrichtung insbesondere für den Fahrer weiterhin ein hohes Risiko besteht, sich durch die starren Teile der Pedale an seinen Beinen möglicherweise schwer zu verletzen.
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Die vorgenannten Nachteile können durch Sicherheitseinrichtungen für Pedalwerke vermieden, welche vergleichbar einem Airbag mit einem Gasgenerator ausgestattet sind. Eine entsprechende Lösung wird beispielsweise durch die
DE 196 17 372 C1 beschrieben. Die Druckschrift beschreibt eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, gemäß welcher ein Pedal der Anordnung mit einer Entkopplungseinrichtung ausgestattet ist, durch welche das betreffende Pedal bei einem Aufprall entweder von einem Eingangsglied, wie einer beim Treten des Bremspedals auf den Hauptbremszylinder wirkenden Strebe, oder von dem Pedallager, über welches das Pedal schwenkbar an dem Fahrzeug gelagert ist, entkoppelt wird. Die Entkopplung geschieht durch die Aktivierung eines pyrotechnischen Gasgenerators, dessen bei dem Aufprall freigesetztes Gas auf entsprechende mechanische Elemente der Entkopplungseinrichtung wirkt, so dass diese in eine Position bewegt werden, bei welcher das Pedal freigegeben, also von dem Betätigungsglied oder dem Pedallager entkoppelt wird. Allerdings weist die Anordnung einen grundsätzlich vergleichsweise komplizierten und dadurch möglicherweise auch störungsanfälligen mechanischen Aufbau auf.
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Entsprechend einer sich auf die Entkopplung des Pedalhebels an dem Pedallager beziehenden Ausbildungsform werden die Endabschnitte zweier Kolben durch eine Feder im Bereich der Lagerachse in eine dafür am Pedalhebel vorgesehene Hohlachse hineingedrückt. Darüber hinaus werden die Kolben im Normalbetrieb der Pedalanordnung in dieser Position jeweils durch ein mit Federdruck beaufschlagtes Verriegelungselement arretiert. Der Ausgang des bereits erwähnten 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. Dabei 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 und dass eine, an anderer Stelle zur Verhinderung eines die Kolben wieder zurückdrückenden Überdruckes vorgesehene Entlüftungsöffnung freibleibt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Lösung für eine Pedalanordnung mit einer Sicherheitseinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche einen einfachen Aufbau aufweist, aber dennoch im Falle eines Aufpralls oder einer starken Verzögerung eines mit ihr ausgestatteten Fahrzeugs unabhängig von der Stärke des Aufpralls oder der Verzögerung und unabhängig vom Ausmaß dadurch gegebenenfalls entstehender Verformungen von Fahrzeugteilen zuverlässig eine dauerhafte Entkopplung des Pedalhebels vom Pedallager gewährleistet, so dass der Pedalhebel in einem solchen Fall nicht als starres, verletzungsgefährdendes Hindernis in die Fahrgastzelle hineinragt.
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Die Aufgabe wird durch eine Pedalanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Mögliche Ausbildungen beziehungsweise Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pedalanordnung sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die vorliegende Erfindung löst die gestellte Aufgabe, indem sie das Prinzip einer Entkopplung des Pedalhebels von der Lagerstelle mittels eines Trenn- beziehungsweise Crash-Keils mit den Vorteilen pyrotechnischer Lösungen zusammenführt. Die hierzu vorgeschlagene Pedalanordnung besteht im Wesentlichen aus einem Pedalhebel, einem Lagerbock zur schwenkbaren Lagerung des Pedalhebels an einer Fahrzeugkarosserie und der mit einem entsprechenden Trennkeil ausgestatteten Sicherheitseinrichtung, welche bei einem Aufprall oder einer starken Verzögerung des Fahrzeugs ausgelöst wird. Dabei ist der Pedalhebel über ein Pedalrohr, in Form einer sich quer zu Längsachse des Pedalhebels erstreckenden Durchtrittsöffnung und über in das Pedalrohr hineinragende Lagerzapfen an dem Lagerbock gelagert. Vorzugsweise sind dazu in dem Pedalrohr entsprechende Gleitlager angeordnet oder ausgebildet. Die mittels der vorgenannten, in das Pedalrohr hineinragenden Lagerzapfen erfolgende Lagerung des Pedalhebels ist dabei derart, dass zwischen dem Pedalrohr und einer Grundfläche des Lagerbocks oder der Fahrzeugkarosserie ein Freiraum verbleibt, durch welchen auch die Schwenkbewegung des Pedalhebels ermöglicht ist. Bei einem Auslösen der Sicherheitseinrichtung wird in diesen Freiraum ein Trennkeil zunächst mit seiner nur eine geringe Höhe aufweisenden Seite unter das vorzugsweise zwischen Wangen des Lagerbocks gelagerte Pedalrohr gedrückt. Diese Bewegung fortsetzend, schiebt sich der Trennkeil dann aufgrund seiner kinetischen Energie und der damit verbundenen, ihn in den genannten Freiraum hineindrückenden Kraft mit hoher Geschwindigkeit so weit in den Freiraum vor, dass er aufgrund seiner ansteigenden Höhe gegen das Pedalrohr prallt. Im Zusammenhang mit dem Aufprall des sich weiter vorwärts bewegenden Trennkeils wird auf das Pedalrohr eine Kraft ausgeübt, welche von dem Pedalrohr als Scherkraft auf die Lagerzapfen übertragen wird und schließlich zum Abscheren der Lagerzapfen und damit zur Entkopplung des Pedalhebels von dem Lagerbock führt.
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Der zur Entkopplung des Pedalhebels von dem Lagerbock dienende Trennkeil wird jedoch nicht infolge von Relativbewegungen in den Freiraum unterhalb des Pedalrohrs gedrückt, welche aus der Verformung von Teilen der Karosserie des Kraftfahrzeugs resultieren. Vielmehr umfasst die Sicherheitseinrichtung der vorgeschlagenen Pedalanordnung einen Gasgenerator und mindestens ein Wirkvermittlungselement, welches beim Auslösen der Sicherheitseinrichtung durch das von dem Gasgenerator freigesetzte Gas betätigt wird und hierdurch den Trennkeil in den genannten Freiraum hineindrückt. Dies erfolgt, wie von Airbags her bekannt, aufgrund der explosionsartigen Freisetzung des Gases des vorzugsweise als Mikrogasgenerator ausgebildeten Gasgenerators mit einer hohen Geschwindigkeit, so dass die von dem auf das Pedalrohr auftreffenden Trennkeil ausgeübte Kraft mit Sicherheit zu einem Abscheren der Lagerzapfen führt. Selbstverständlich ist der Trennkeil im Normalbetrieb der Pedalanordnung, also bei nicht ausgelöster Sicherheitseinrichtung, zunächst lagefixiert. Hierfür sind unterschiedliche Möglichkeiten gegeben. So ist es zum Beispiel denkbar, dass der Trennkeil durch ein in eine Nut oder dergleichen des Trennkeils eingreifendes federdruckbeaufschlagtes Element lagefixiert wird. Die Beschaffenheit der erfindungsgemäßen Lösung bietet hierfür jedoch noch eine andere Möglichkeit, auf welche nachfolgend noch im Zusammenhang mit der Erläuterung einer Ausbildungsform eingegangen werden soll.
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In jedem Falle weist die Anordnung durch die Nutzung der einfachen, aber effektiven Technik der Verwendung eines Trennkeils und deren Kombination mit pyrotechnischen Mitteln, wie für den Fachmann insbesondere auch aus den Zeichnungen und den dazu gegebenen Erläuterungen sofort klar wird, einen sehr einfachen Aufbau auf. Auch im Hinblick auf die Forderung eines sicheren Auslösens wird die Anordnung hohen Ansprüchen gerecht. Dadurch, dass beim Auslösen der Sicherheitseinrichtung eine Entkopplung des Pedalhebels durch Abscheren der Lagerzapfen erfolgt, ist zudem sichergestellt, dass die Entkopplung dauerhaft gegeben ist, so dass von dem Pedalhebel jedenfalls kein Verletzungsrisiko mehr ausgeht.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausbildungsform der vorgeschlagenen Pedalanordnung sind der Gasgenerator und ein stabförmig ausgebildetes Wirkvermittlungselement integrale Bestandteile eines pyrotechnischen Aktivators. Dabei wird das stabförmige Wirkvermittlungselement zumindest teilweise von einem Zylinder eines solchen pyrotechnischen Aktivators aufgenommen und beim Auslösen der Sicherheitseinrichtung beziehungsweise beim Zünden den Gasgenerators durch das infolge dessen freigesetzte Gas aus dem Zylinder herausbewegt. Durch das sich insoweit schlagartig aus dem Zylinder herausbewegende stabförmige Wirkvermittlungselement wird der Trennkeil mit hoher Kraft in den Freiraum unterhalb des Pedalrohrs hineingedrückt. Bei einer solchen Ausbildungsform sind das stabförmige Wirkelement und der Trennkeil vorzugsweise starr miteinander verbunden. Hierbei ist die bis zum Auslösen der Sicherheitseinrichtung erforderliche Lagefixierung des Trennkeils problemlos durch eine entsprechende Festlegung des das stabförmige Wirkvermittlungselement zumindest teilweise aufnehmenden Zylinders an dem Lagerbock oder an der Fahrzeugkarosserie gegeben. Bei einer praxisgerechten Ausbildungsform der vorgeschlagenen Pedalanordnung ist der aus dem Gasgenerator, dem Zylinder und dem vom Zylinder zumindest teilweise aufgenommenen stabförmigen Wirkvermittlungselement bestehende pyrotechnische Aktivator im Bereich der Lagerstelle des Pedalhebels mittels eines Bügels festgelegt. Hierfür bietet sich eine Befestigung des Zylinders oder des mit ihm starr verbundenen oder einstückig ausgebildeten Gasgenerators an Wangen des Lagerbocks auf der dem Pedalhebel abgewandten Seite an.
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Die Lagerzapfen bestehen vorzugsweise aus einem glasfaserverstärkten und damit harten, unelastischen, das heißt in gewisser Weise spröden Kunststoff. Die Verwendung eines harten, unelastischen Kunststoffs stellt dabei in besonders günstiger Weise sicher, dass der Pedalhebel im Normalbetrieb der Vorrichtung sicher und stabil an dem Lagerbock angelenkt ist, aber im Auslösefall das Abscheren der Lagerzapfen durch die von dem Trennkeil auf das Pedalrohr ausgeübte Kraft zuverlässig erreicht wird. Der Trennkeil selbst kann ebenfalls aus einem Kunststoff bestehen. Möglich ist aber auch eine Ausbildung aus Aluminiumdruckguss oder als Stahlformteil.
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Anhand der Zeichnungen soll nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
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1: einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Pedalanordnung in einer räumlichen Darstellung,
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2: die Anordnung gemäß 1 nach dem Auslösen der Sicherheitseinrichtung in einer Draufsicht.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Pedalanordnung in einer räumlichen Darstellung. Die Figur zeigt die Anordnung im normalen Gebrauchszustand, also bei nicht ausgelöster Sicherheitseinrichtung, wobei in der 1 nur der Lagerbock 3 mit einer Seite der eigentlichen Lagerstelle, ohne vollständige beziehungsweise mit ausgebrochener Darstellung des Pedalhebels 1 und ohne das Pedalrohr 2 gezeigt ist, so dass die nachstehenden Erläuterungen auch im Kontext mit der 2 zu sehen sind. Soweit man die Sicherheitseinrichtung zunächst außer Betracht lässt, besteht die Pedalanordnung, wie grundsätzlich bekannt und aus 1 und 2 ersichtlich, aus einem Lagerbock 3 und dem daran angelenkten Pedalhebel 1. An dem freien Ende 15 des Pedalhebels 1 ist eine Trittfläche 16 zu dessen Betätigung ausgebildet. An dem der Trittfläche 16 gegenüberliegenden Ende weist der Pedalhebel 1 eine sich quer zu seiner Längsachse 14 erstreckende Durchtrittsöffnung, ein so genanntes Pedalrohr 2 auf. In dem Pedalrohr 2 ist im Bereich seiner beiden äußeren Enden jeweils ein Gleitlager 4, 4‘ angeordnet. Über das Pedalrohr 2 mit den darin angeordneten Gleitlagern 4, 4‘ ist der Pedalhebel an Lagerzapfen 5, 5‘ zwischen zwei Wangen 8, 8‘ des Lagerbocks 3 schwenkbar gelagert. Damit dem Pedalhebel 1 bei entsprechender Betätigung eine Schwenkbewegung ermöglicht ist, ist er zwischen den beiden Wangen 8, 8‘ unter Verbleib eines Freiraums 6 zwischen dem Pedalrohr 2 und einer Grundfläche 7 des Lagerbocks 3 angelenkt. Wesentlicher Bestandteil der bisher nicht betrachteten Sicherheitseinrichtung ist ein pyrotechnischer Aktivator, welcher aus einem Gasgenerator 10 beziehungsweise Mikrogasgenerator, einem Zylinder 12 und einem von dem Zylinder 12 teilweise aufgenommenen stabförmigen Wirkvermittlungselement 11 besteht. Letzteres ist starr mit dem Trennkeil 9 verbunden, welcher aufgrund dessen, dass der pyrotechnische Aktivator mittels eines Bügels 13 an Wangen 8, 8‘ des Lagerbocks 3 festgelegt ist, lagefixiert ist. Im Falle eines Aufpralls oder einer sehr starken Fahrzeugverzögerung wird die Sicherheitseinrichtung durch Zünden des Gasgenerators 10 ausgelöst. Dies erfolgt durch eine hier nicht gezeigte Steuereinrichtung auf der Grundlage der Auswertung eines Signals eines entsprechenden, ebenfalls nicht dargestellten Sensors. Die dabei genutzten pyrotechnischen sind Prinzipien bereits von Sicherheitssystemen wie dem Airbag bekannt.
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Bei einem Auslösen der Sicherheitseinrichtung, also einem Zünden ihres Gasgenerators 10, wird durch das dabei freigesetzte Gas das stabförmige Wirkvermittlungselement 11 schlagartig aus dem Zylinder 12 herausbewegt. Hierdurch wird der starr mit dem Wirkvermittlungselement 11 verbundene Trennkeil 9 mit hoher Geschwindigkeit und Kraft so weit in den Freiraum 6 mit dem Abstand a zwischen dem Pedalrohr 1 und der Grundfläche 7 hineingedrückt, bis die sich unterhalb des Pedalrohrs 1 befindende Keilhöhe h dem Abstand a entspricht und diesen schließlich übersteigt, so dass der Trennkeil gegen das Pedalrohr 1 prallt. Durch die hohe kinetische Energie des Trennkeils 9 wirkt auf das Pedalrohr 1 eine Kraft, welche von diesem auf die Lagerzapfen 5, 5‘ als Scherkraft übertragen wird und deren Abscheren bewirkt. Hierdurch wird der Pedalhebel 1 augenblicklich von dem Lagerbock 3 entkoppelt und ragt nicht mehr als ein möglicherweise Verletzungen im Beinbereich verursachendes Hindernis in die Fahrgastzelle hinein. Letzteres ist durch die 2 veranschaulicht, welche die Pedalanordnung nach der 1 nochmals in einer Draufsicht nach dem Auslösen der Sicherheitseinrichtung zeigt. Wie hier ersichtlich ist, wird der Pedalhebel 1 durch den mit hoher Wucht auf ihn auftreffenden Trennkeil 9 nach dem Abscheren der Lagerzapfen 5, 5‘ aus dem Bereich zwischen den beiden Wangen 8, 8‘ des Lagerbocks 3 herausbewegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pedalhebel
- 2
- Pedalrohr
- 3
- Lagerbock
- 4, 4‘
- Gleitlager
- 5, 5‘
- Lagerzapfen
- 6
- Freiraum
- 7
- Grundfläche
- 8, 8‘
- Wange
- 9
- Trennkeil
- 10
- Gasgenerator
- 11
- Wirkvermittlungselement
- 12
- Zylinder
- 13
- Bügel
- 14
- Längsachse
- 15
- freies Ende
- 16
- Trittfläche
- a
- Abstand
- h
- Keilhöhe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10064770 C2 [0003]
- DE 19617372 C1 [0005]
