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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fußhebelanordnung für ein Fahrzeug, die einen in einer Haltevorrichtung befestigten Lagerbock mit einer Schwenkachse und einen Pedalarm umfasst. Der Pedalarm ist schwenkbar um die Schwenkachse im Lagerbock gelagert und mit einer Hydraulikstange verbunden. Die Fußhebelanordnung umfasst des Weiteren einen Hydraulikzylinder, welcher mit der Hydraulikstange derart verbunden ist, dass durch eine Bewegung des Pedalarms der Hydraulikzylinder durch die Hydraulikstange betätigbar ist, und eine Fahrzeuginnenwand, an welcher die Haltevorrichtung und der Hydraulikzylinder an mehreren Befestigungspunkten derart befestigt sind, dass sie in relativ zueinander ortsfester Position gehalten werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug mit einer solchen Fußhebelanordnung.
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Da bei einer Betätigung des Pedalarms z. B. mittels einer am unteren Ende des Pedalarms befestigten Pedalplatte der Hydraulikzylinder über die Hydraulikstange am Angriffspunkt an den Pedalarm einen Widerstand darstellt, wirken auf den Lagerbock am oberen Ende des Hebelarms Hebelkräfte, die je nach Pedalgeometrie in einen Winkelbereich gerichtet sind, der der Richtung der auf die Pedalplatte ausgeübten Betätigungskraft im Wesentlichen entgegengerichtet ist.
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Bei bekannten Befestigungskonzepten für Fußhebelanordnungen, insbesondere für Brems- und Kupplungsfußhebelwerke, werden daher zur Ableitung bzw. Aufnahme der ausgeübten Betätigungskräfte auf die Pedalplatte verschiedene Befestigungspunkte der den Lagerbock haltenden Haltevorrichtung an der Fahrzeuginnenwand vorgesehen. Typischerweise ist die Fußhebelanordnung so ausgerichtet, dass eine Betätigungsrichtung nach vorne vorgesehen ist, wobei die Fahrzeuginnenwand insbesondere die im Wesentlichen vertikal ausgerichtete Querwand und der sich nach oben daran anschließende, im Wesentlichen horizontal abknickende Teil im Fußraum des Cockpits ist. Die Befestigungspunkte sind daher aus Stabilitätsgründen nach vorne, nach oben und teilweise vorwärtsgerichtet schräg nach unten vorgesehen. Der Hydraulikzylinder wird dabei aus Sicht des Fußraums rückseitig an der Querwand befestigt, sodass sich die Haltevorrichtung des Lagerbocks und der Hydraulikzylinder an Vor- und Rückseite der Querwand gegenüberstehen.
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Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Fußhebelanordnungen bekannt, die nicht nur einen festen Sitz des Fußhebels im Fahrzeug sicherstellen sollen, sondern insbesondere auch bei einem Unfall verhindern sollen, dass der Fahrer des Fahrzeugs durch verschobene Teile der Fußhebelanordnung verletzt wird. Als weiteren Aspekt bei der Konzeption von Fußhebelwerken ist zu berücksichtigen, dass sich das Fußhebelwerk leicht montieren lässt.
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In der
DE 35 33 420 A1 wird eine leicht anzuordnende Pedallagerung beschrieben, die bei einer Rückkraft eines Bremskraftverstärkers auf das Bremspedal dieses möglichst ortsfest halten soll. Dabei ist die Pedallagerung an einem vorderen Befestigungspunkt an der Position der Stirnwand zwischen Motorraum und Fußraum des Cockpits befestigt, an der der Bremskraftverstärker motorraumseitig an der Stirnwand befestigt ist, und sie ist des Weiteren an einem über die Lagerachse gezogenen, oberen Abschnitt der Stirnwand befestigt. Bei großer Kraftausübung auf das Pedal kann sich der Lagerbock von der Lagerachse lösen, weil diese durch einen nach vorne offenen Schlitz sich relativ zum Lagerbock bewegen kann.
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In der
DE 699 31 977 T2 sind nach vorne gerichtete Befestigungspunkte des Fußhebelwerks im Bereich der Befestigungspunkte des Hydraulikzylinders sowie eine Verschraubung des Pedalträgers nach oben an der Unterseite des Armaturenbretts im Cockpit vorgesehen. Innerhalb des Pedalgestänges ist in dem Angriffsbereich der Hydraulikstange an den Pedalarm ein Eingriffsbereich vorgesehen, der im Falle eines Unfalls außer Eingriff gebracht werden kann.
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Die
DE 43 44 386 A1 beschreibt Umformbereiche in den Strebenschenkeln, in denen das Fußhebelwerk befestigt ist, sodass ab einer bestimmten Krafteinwirkung die Pedalachse ausgeklinkt wird. Es wird dabei von Befestigungspunkten des im nach vorne gerichteten Bereich unterhalb der Lagerachse des Fußhebels und einer nach oben gerichteten Befestigung an der Lenksäule ausgegangen.
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In der
DE 39 04 616 A1 wird das Pedal im Falle eines Unfalls mittels einer Abweisvorrichtung vom Hebelwerk getrennt. Die Abweisvorrichtung kann aus lösbaren Nieten oder ähnlichen mechanischen Lösungen bestehen. Die Befestigungspunkte liegen im vorderen Bereich unterhalb und oberhalb der Lagerachse des Pedals.
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In der
DE 603 08 806 T2 wird das Fußhebelwerk von einer Pedalkonsolenstruktur, z. B. in Form einer nach oben und unten flach auslaufenden Blechstruktur gehalten, die an verschiedenen Befestigungspunkten oberhalb und unterhalb der Lagerachse des Pedals an der davorliegenden Wand befestigt wird. Im Falle eines Frontalzusammenstoßes wird die Pedalanordnung durch einen Querträger zwischen Pedal und Fahrer zurückgehalten.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Fußhebelanordnung für ein Fahrzeug bereitzustellen, welche einfach zu montieren ist und ein günstiges Verhalten bei einem Unfall aufweist, so dass die Verletzungsgefahr für den Fahrer reduziert wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Fußhebelanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie einem Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die erfindungsgemäßen Fußhebelanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass alle Befestigungspunkte in oder unterhalb der Befestigungsebene liegen, die sich vom höchstgelegenen Befestigungspunkt des Hydraulikzylinders an der Fahrzeuginnenwand parallel zur Fahrzeugquerachse und parallel zur Ausrichtung der Hydraulikstange erstreckt. Dies hat den Vorteil, dass auf weiter oben gelegene Befestigungspunkte verzichtet wird und dadurch die Montage der Fußhebelanordnung erleichtert und der Bauraumbedarf der Befestigung reduziert wird. Außerdem wird bei einem Unfall verhindert, dass bei einer Deformation des oberen Abschnitts der Fahrzeuginnenwand die Fußhebelanordnung nach hinten gerissen und somit der Fahrer verletzt werden könnte.
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Bei der erfindungsgemäßen Fußhebelanordnung ist insbesondere der Pedalarm ist mit seinem oberen Ende schwenkbar um die Schwenkachse im Lagerbock gelagert. An seinem unteren Ende kann er eine Pedalplatte zur Fußbetätigung aufweisen. Die Hydraulikstange ist den zwischen den beiden Enden mit dem Pedalarm verbunden.
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Die Richtungsbezeichnungen oben und unten beziehen sich dabei auf die vorgesehene operative Fahrzeughauptausrichtung, die z. B. durch die Lage der Räder (unten) und die Lage des Fahrzeugdachs (oben) definiert sind. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass der höchstgelegene Befestigungspunkt des Hydraulikzylinders an der Fahrzeuginnenwand unmittelbar am Rand des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Der Hydraulikzylinder ist z. B. auf der vom Pedalarm aus gesehenen Rückseite der Fahrzeuginnenwand mittels eines umlaufenden Flansches oder mittels diskreter Befestigungslöcher am Rand des Hydraulikzylinders an der Fahrzeuginnenwand befestigt. Der höchstgelegene Befestigungspunkt des Hydraulikzylinders liegt dabei im projizierten Querschnitt des Hydraulikzylinders auf die Fahrzeuginnenwand. Weil die Befestigungspunkte der Haltevorrichtung auf der Vorderseite nun auf oder unterhalb dieses höchstgelegenen Befestigungspunktes liegen, sind diese für Montage- und Reparaturzwecke leicht zugänglich.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung sind die Befestigungspunkte wenigstens des Hydraulikzylinders an einem im Wesentlichen senkrecht verlaufenden Abschnitt der Fahrzeuginnenwand angeordnet und die Hydraulikstange ist im Wesentlichen parallel zur Flächennormalen der Fahrzeuginnenwand ausgerichtet. Hierdurch wird eine überschaubare Geometrie mit in Wesentlichen rechten Winkeln ermöglicht, sodass sich die abzuleitenden Kräfte leicht berechnen lassen.
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Die Schwenkachse im Lagerbock liegt typischerweise oberhalb der Befestigungsebene. Hierdurch wird sichergestellt, dass unabhängig von der Geometrie der Fußhebelanordnung eine ausreichende Hebelwirkung bei der Betätigung der Bremsplatte erzielt wird. Dabei kann bei einer nicht horizontalen Ausrichtung der Hydraulikachse die Schwenkachse gegebenenfalls höher angeordnet werden, wenn dies für die erforderliche Hebelwirkung benötigt wird.
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Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass ein oder mehrere Befestigungspunkte der Haltevorrichtung mit Befestigungspunkten des Hydraulikzylinders zusammenfallen. Dieser Gegengriff sorgt für eine erhöhte Stabilität der Anordnung und ist einfach zu montieren.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Haltevorrichtung einen oder mehrere untere Befestigungspunkte mit der Fahrzeuginnenwand auf, die unterhalb des tiefstgelegenen Befestigungspunktes des Hydraulikzylinders an der Fahrzeuginnenwand angeordnet sind. Die durch die Betätigung der Pedalplatte ausgeübte Krafteinwirkung auf die Fußhebelanordnung kann über diese untere Befestigung abgeleitet werden und somit Kippmomente vermeiden oder zumindest deutlich reduzieren. Dabei kann die Struktur oder Materialwahl der Haltevorrichtung derart ausgestaltet und auf die zu erwartende Krafteinwirkung abgestimmt sein, dass bei einer vorab definierten maximalen Kraftausübung auf die Pedalplatte die relative Lageveränderung des Lagerbocks innerhalb der Fußhebelanordnung kleiner als eine vorab definierte, maximal zulässige relative Lageveränderung ist.
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Die Haltevorrichtung ist beispielsweise im unteren Bereich, d. h. unterhalb der Befestigungspunkte des Hydraulikzylinders, durch zusätzliche Verstrebungen verstärkt. Die Verstärkung im unteren Bereich kann auch alternativ oder zusätzlich durch eine geeignete Materialwahl erfolgen, z. B. durch eine Strukturverstärkung aus Aluminium, Stahl oder einem unelastischen, zug- bzw. spannungsfesten Kunststoff.
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Die Haltevorrichtung und/oder der Hydraulikzylinder können insbesondere mittels Verschrauben, Verschweißen und/oder Vernieten mit der Fahrzeuginnenwand befestigt sein. Die Haltevorrichtung kann in einem unteren Befestigungspunkt alternativ auch mittels einer Abstützung gehalten werden, die an eine Anlage an der Fahrzeuginnenwand angreift. Dies vereinfacht das Verbindungskonzept, ohne dabei die mechanische Stabilität zu beeinträchtigen.
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In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Haltevorrichtung als Formblech ausgebildet. Das Formblech kann in einfacher Weise hergestellt und der Form der Fahrzeuginnenwand angepasst werden, sodass die ausgeübte Kraft gleichmäßig auf alle Berührungspunkte des Formblechs mit der Fahrzeuginnenwand verteilt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Fußhebelanordnung kann der Hydraulikzylinder insbesondere der Hauptbremszylinder oder ein Bremskraftverstärker des Bremssystems des Fahrzeugs sein.
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Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Fußhebelanordnung ausgestattet. Die Fahrzeuginnenwand ist dabei insbesondere die Querwand im Fußraum des Cockpits.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein Cockpit eines Fahrzeugs, das mit einer Fußhebelanordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist,
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2 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Fußhebelanordnung in Richtung der Fahrzeugquerachse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
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3 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer Fußhebelanordnung in Richtung der Fahrzeugquerachse nach dem Stand der Technik.
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In der 1 ist ein Cockpit eines Fahrzeugs 1 dargestellt, welches mit einer Fußhebelanordnung 2–9 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgerüstet ist. In der 2 ist dazu schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Fußhebelanordnung 2–9 in einer Seitenansicht entlang der Querachse des Fahrzeugs 1 dargestellt. Bei der dargestellten Fußhebelanordnung 2–9 handelt es sich um eine Anordnung eines Bremspedals an die Stirnwand 9 im Cockpitfußraum des Fahrzeugs 1. Alternativ kann es sich auch um andere Fußhebelwerke handeln, z. B. um eine Fußhebelanordnung für eine Kupplung.
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Die Fußhebelanordnung 2–9 umfasst einen Pedalarm 2, der an seinem oberen Ende um eine Schwenkachse 4 in einem Lagerbock 3 schwenkbar gelagert ist. Der Lagerbock 3 ist dabei an einer aus einem Formblech gebildeten Befestigungsplatte 5 befestigt, sodass er relativ zu dieser ortsfest gehalten wird. Der Pedalarm 2 weist an seinem unteren Ende eine Pedalplatte 6 auf, welche bei Betätigung in die Betätigungsrichtung F den Pedalarm 2 und eine mit dem Pedalarm 2 verbundene Hydraulikstange 7 nach vorne bewegt. Die Hydraulikstange 7 bewegt bei dieser Betätigung den Stempel eines Hydraulikzylinders 8 (siehe 2), in diesem Falle der Hauptbremszylinder oder der Bremskraftverstärker, sodass dadurch ein Bremsvorgang des Fahrzeugs 1 auslösbar ist.
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Der Hydraulikzylinder 8 ist im Motorraum des Fahrzeugs 1 auf die aus der Blickrichtung vom Cockpit rückseitige Stirnwand 9 montiert und bildet mit der Stirnwand 9 eine Anlagefläche 8'. Die Befestigungsplatte 5, die den Lagerbock 3 des Pedalarms 2 hält, und der Hydraulikzylinder 8 sind an mehreren Befestigungspunkten 12–14 an der vorderseitigen Stirnwand 9 befestigt, sodass sie in relativ zueinander ortsfester Position gehalten werden, wie dies weiter unten noch näher mit Bezug zu der 2 erläutert wird.
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Ein nach dem Stand der Technik beschriebenes Befestigungskonzept von gattungsgemäßen Fußhebelanordnungen ist in der 3 schematisch in einer Seitenansicht entlang der Querachse eines Fahrzeugs dargestellt. Die Befestigung der Befestigungsplatte 5 ist dabei an verschiedenen vorderen Befestigungspunkten 12, 13 in der Nähe der Anlagefläche 8' des Hydraulikzylinders 8 an die Stirnwand 9 vorgesehen. Der Abschnitt der Stirnwand 9, an dem die Befestigungspunkte 12, 13 angeordnet sind und an dem die Hydraulikstange 7 in den Hydraulikzylinder 8 hindurchtritt, verläuft im Wesentlichen vertikal, wobei die Flächennormale der Stirnwand 9 im Wesentlichen parallel mit der Hydraulikstange 7 ausgerichtet ist.
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Um die schräg wirkenden Kräfte aufzunehmen, ist des Weiteren ein oberer Befestigungspunkt 15 vorgesehen, der über dem Lagerbock 3 in einem horizontal abknickenden Abschnitt an der Stirnwand 9 unterhalb des Wasserkastens 11 befestigt ist.
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Das erfindungsgemäße, in der 2 dargestellte Befestigungskonzept sieht vor, dass neben den Befestigungspunkten 12, 13 der Befestigungsplatte 5, die mit den Befestigungspunkten 12, 13 des Hydraulikzylinders 8 auf der Rückseite der Stirnwand 9 zusammenfallen, keine höher gelegenen Befestigungspunkte 15 vorgesehen sind. In diesem Beispiel ist der Hydraulikzylinder 8 mit einem umlaufenden Flansch rückseitig an die Stirnwand 9 geschraubt, sodass die Befestigungspunkte 12, 13 unmittelbar am Rand des Hydraulikzylinders 8 angeordnet sind.
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Es ist lediglich ein unterer Befestigungspunkt 14 oder es sind mehrere untere Befestigungspunkte 14 mit der Stirnwand 9 vorgesehen, die unterhalb des tiefstgelegenen Befestigungspunktes 13 des Hydraulikzylinders 8 an der Stirnwand 9 angeordnet sind. Die Befestigungsplatte 5 kann dabei im unteren Befestigungspunkt 14 wie die anderen Befestigungspunkte 12, 13 mit der Stirnwand 9 verschraubt sein. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass die Befestigungsplatte 5 an einem Anlagepunkt 10 an einem unteren Punkt der Stirnwand 9 angreift und dort ohne Verschraubung abgestützt wird. Der Anlagepunkt 10 liegt beispielsweise in dem Bereich der Stirnwand 9, in dem die Stirnwand 9 im Cockpitfußraum konkav verläuft und von einer im Wesentlichen vertikal nach unten verlaufenden Richtung in den Fußraum zunächst schräg und schließlich horizontal in Richtung Fahrersitz abknickt.
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Alle Befestigungspunkte 12–14 der Befestigungsplatte 5 liegen somit in oder unterhalb der Befestigungsebene B, die sich vom höchstgelegenen Befestigungspunkt 12 des Hydraulikzylinders 8 an der Stirnwand 9 parallel zur Fahrzeugquerachse und parallel zur Ausrichtung der Hydraulikstange 7 erstreckt. Die Schwenkachse 4 im Lagerbock 3 liegt dabei oberhalb der Befestigungsebene B. Auf diese Weise kann einerseits eine gute Hebelwirkung der Fußhebelanordnung sichergestellt werden, wobei andererseits die Anforderungen an Stabilität, Montagefreundlichkeit und Sicherheit im Falle eines Crashs mit berücksichtigt werden, weil der untere Befestigungspunkt 14 in Betätigungsrichtung F liegt und weil kein schlecht zugänglicher oberer Befestigungspunkt oberhalb der Befestigungsebene B vorgesehen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Pedalarm
- 3
- Lagerbock
- 4
- Schwenkachse
- 5
- Befestigungsplatte
- 6
- Pedalplatte
- 7
- Hydraulikstange
- 8
- Hydraulikzylinder
- 8'
- Anlagefläche des Hydraulikzylinders
- 9
- Stirnwand im Cockpitfußraum
- 10
- Anlagepunkt
- 11
- Wasserkasten
- 12–15
- Befestigungspunkte
- B
- Befestigungsebene
- F
- Betätigungsrichtung der Pedalplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3533420 A1 [0005]
- DE 69931977 T2 [0006]
- DE 4344386 A1 [0007]
- DE 3904616 A1 [0008]
- DE 60308806 T2 [0009]
