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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zumindest teilweisen Lösen einer Befestigung zumindest eines Pedals in einem Fahrzeug bei einer Kollision, wobei das Pedal über eine Achse an einem Träger schwenkbar gelagert ist und wobei in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs ein Anschlagelement vom Pedal in Richtung eines Fahrzeugführers versetzt angeordnet ist und der Träger über zumindest ein Verbindungselement formschlüssig mit dem Fahrzeug verbunden ist und zwischen dem Träger und dem Fahrzeug ein unterer Bereich eines Hebelelementes angeordnet ist, dessen Hebelwirkung senkrecht zu einer Längsachse des zumindest einen Verbindungselementes ausgerichtet ist.
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Aus dem Stand der Technik ist, wie in der
EP 1 260 419 A1 beschrieben, ein System zum Lösen eines Pedals in einem Fahrzeug bei einem Frontalaufprall bekannt. Das System umfasst ein Pedal, welches ein erstes, inneres Element aufweist, das um eine in Querrichtung verlaufende Achse an einem Träger verschwenkbar gelagert ist, der am vorderen Abschnitt des Fahrzeugkörpers befestigt ist und das in der Lage ist, eine Stange zum Steuern der dem Pedal zugehörigen Vorrichtung zu betätigen. Des Weiteren weist das Pedal ein zweites, äußeres Element auf, das einen unteren Hebelabschnitt zur Betätigung durch den Fahrer und einen oberen Abschnitt aufweist, der um eine quer verlaufende Achse schwenkbar an dem inneren Element gelagert ist. Zudem weist das Pedal lösbare Kopplungseinrichtungen zum Verbinden des ersten Elements mit dem zweiten Element auf. Das System umfasst des Weiteren ein Anschlagelement, das an einem Abschnitt des Fahrgastraums hinter dem Pedal angebracht ist. Das System ist in der Lage, einen ersten, normalen Betriebszustand einzunehmen, in dem das innere Element und das äußere Element des Pedals durch die vorgenannten lösbaren Kopplungseinrichtungen aneinander befestigt sind, und einen zweiten Betriebszustand im Falle eines Frontalaufpralls des Fahrzeugs einzunehmen, in dem eine Rückwärtsbewegung des Pedals in Richtung auf das Anschlagelement ein Lösen der Kopplungseinrichtung bewirkt, wodurch es dem äußeren Element ermöglicht wird, sich relativ zum inneren Element zu drehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Vorrichtung zum zumindest teilweisen Lösen einer Befestigung zumindest eines Pedals in einem Fahrzeug bei einer Kollision anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Bei der Vorrichtung zum zumindest teilweisen Lösen einer Befestigung zumindest eines Pedals in einem Fahrzeug bei einer Kollision ist das Pedal über eine Achse an einem Träger schwenkbar gelagert und in einem Fahrgastraum des Fahrzeugs ein Anschlagelement vom Pedal in Richtung eines Fahrzeugführers versetzt angeordnet und der Träger über zumindest ein Verbindungselement formschlüssig mit dem Fahrzeug verbunden und zwischen dem Träger und dem Fahrzeug ein unterer Bereich eines Hebelelementes angeordnet, dessen Hebelwirkung senkrecht zu einer Längsachse des zumindest einen Verbindungselementes ausgerichtet ist.
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Erfindungsgemäß ist das zumindest eine Verbindungselement verlagerbar angeordnet und derart ausgebildet, dass dieses eine Sollbruchstelle aufweist, wobei das Hebelelement bei einer durch die Kollision verursachten Verformung des Fahrzeugs gegen das Anschlagelement pressbar und dadurch derart bewegbar ist, dass ein unterer Bereich des Hebelelements ein Verlagern des zumindest einen Verbindungselementes in eine Sollposition realisiert und anschließend aus der Hebelwirkung aufgrund der weiteren Bewegung des Hebelelementes (7) ein Zerstören des zumindest einen Verbindungselementes im Bereich der Sollbruchstelle und dadurch zumindest ein teilweises Lösen des Trägers vom Fahrzeug resultiert.
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Eine starre Pedalanlage kann im Kollisionsfall durch in den Fahrgastraum geschobene Pedale zu Beinverletzungen bei Fahrzeuginsassen führen. Durch das zumindest teilweise Lösen der Verbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Träger mit dem Pedal, verursacht durch einen auf das Hebelelement einwirkenden Impuls aufgrund der Kollision, ist dies verhindert. Durch das zumindest teilweise Lösen der Verbindung ist das Pedal nahezu kraftfrei.
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Zusätzlich erhalten durch die Hebelwirkung der Träger und über diesen die Achse, über die das Pedal am Träger gelagert ist, einen Bewegungsimpuls, so dass das Pedal von Beinen des Fahrzeugführers in Richtung einer Stirnwand und/oder eines Bodens des Fahrgastraums wegschwenkt. Auf diese Weise ist nicht nur das Vordringen des Pedals in den Fahrgastraum in Richtung der Beine des Fahrzeugführers verhindert, sondern auch ein Abrutschen vom Pedal und nachfolgendes Einklemmen der Beine des Fahrzeugführers zwischen dem Pedal und der Stirnwand und/oder dem Boden des Fahrgastraums, welches ebenfalls zu Beinverletzungen führen kann und insbesondere ein schnelles Befreien des Fahrzeugführers aus dem Fahrzeug erheblich erschwert.
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Eine Verbindungsfestigkeit der Verbindung zwischen dem Träger und dem Fahrzeug ist durch die Anordnung der Sollbruchstelle an einer definierten Position an dem Verbindungselement oder einer Mehrzahl solcher Verbindungselemente optimal auslegbar, so dass die Verbindung während einer Betriebslast auftretende Kräfte und beispielsweise auch zusätzliche Kräfte bei kleineren Kollisionen unbeschadet aufnimmt. Bei Kollisionen, bei denen größere Kräfte ausgeübt werden, beispielsweise Kräfte einer vorgegebenen Crashlast, verlagert sich das Hebelelement in der beschriebenen Weise. Das Hebelelement ist derart ausgebildet, dass dieses bei Erreichen einer vorgegebenen Crashlast mit einer Anzahl von Verbindungselementen in mechanischem Wirkzusammenhang steht und die Anzahl von Verbindungselementen in die Sollposition verlagert, wobei die Anzahl von Verbindungselementen in dieser Position einen deutlich geringeren Querschnitt zur Bildung der Sollbruchstelle aufweisen. Das Hebelelement zerstört anschließend die Anzahl von Verbindungselementen im Bereich der jeweiligen Sollbruchstelle und ein sicheres Lösen des Trägers vom Fahrzeug ist sichergestellt. Die Betriebslast und die Crashlast der Pedalanlage sind somit in vorteilhafter Weise unabhängig einstellbar und die Betriebskraft wirkt im Gegensatz zum Stand der Technik nicht in eine Richtung einer Auslösekraft. Weiterhin weist die Vorrichtung eine kompakte Bauweise auf. Dies ist bei einem nur begrenzt vorhandenen Bauraum in einem Fußbereich des Fahrgastraums von großer Bedeutung.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
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Dabei zeigen:
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1 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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2 schematisch eine Draufsicht von vorn eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
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3 schematisch eine Seitenansicht eines Ausschnitts der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Pedal und
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4 schematisch eine perspektivische Darstellung eines Hebelelements und eines Fangelements der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Die 1 bis 4 zeigen verschiedene Ansichten eines möglichen Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum zumindest teilweisen Lösen einer Befestigung zumindest eines Pedals 2 in einem nicht näher dargestellten Fahrzeug bei einer Kollision. Das Pedal 2, beispielsweise ein Bremspedal, ist über eine Achse 3 an einem Träger 4 schwenkbar gelagert. Der Träger 4 wird auch als oberer Lagerbock bezeichnet.
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Der Träger 4 ist hierbei über zwei Verbindungselemente 5 formschlüssig mit dem Fahrzeug verbunden, beispielsweise direkt mit einer Stirnwand einer Karosserie des Fahrzeugs oder, wie hier dargestellt, über einen Grundträger 6, welcher an der Stirnwand des Fahrzeugs beispielsweise durch Verschweißen oder Verschrauben befestigt ist. Der Grundträger 6 wird auch als unterer Lagerbock bezeichnet.
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Die Verbindungselemente 5, auch als Sicherungsstifte oder Crashpins bezeichnet, sind als stiftförmige oder bolzenförmige Elemente ausgebildet und weisen trägerseitig eine keilförmige Verjüngung 5.1 auf. Die Verbindungselemente 5 sind aus Metall und/oder Kunststoff gebildet. Diese Verbindungselemente 5 sind horizontal und quer zu einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet und erstrecken sich ausgehend vom Träger 4 seitlich in den Grundträger 6. Weiterhin weisen die Verbindungselemente 5 eine Sollbruchstelle 5.2 in einem definierten Bereich auf, wobei die Sollbruchstelle 5.2 in einer Sollposition abscherbar zwischen dem Träger 4 und dem Grundträger 6 angeordnet ist.
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Zwischen dem Träger 4 und dem an der Stirnwand befestigten Grundträger 6 ist ein unterer Bereich 7.1 eines Hebelelementes 7 angeordnet. Das Hebelelement 7 ist über eine Hebelachse 8 schwenkbar am Grundträger 6 befestigt. Ein unterer Bereich 7.1 des Hebelelementes 7 ist durch zwei Hebelarme gekennzeichnet, welche mittels einer Querstrebe 7.3 verbunden sind. Die Querstrebe 7.3 dient als eine Versteifung der Hebelarme des Hebelelements 7 gegen eine in Fahrzeugquerrichtung wirkende Kraft. Alternativ kann in nicht dargestellten Ausführungsbeispielen, bei einer ausreichenden Dimensionierung der Hebelarme des Hebelelements 7, die Querstrebe 7.3 entfallen. Das Hebelelement 7 ist in dem unteren Bereich 7.1 derart abgewinkelt ausgebildet, dass bei einer Bewegung des Hebelelements 7 um die Hebelachse 8 mittels der Verjüngungen 5.1 die Verbindungselemente 5 nach einem Prinzip einer Türfalle in die Sollposition in positive Richtung +y bzw. negative y-Richtung –y verlagert werden. Weiterhin erstreckt sich der untere Bereich 7.1 des Hebelelementes 7 bis zu einer Halterung für die Achse 3 des Pedals 2 im Träger 4. Ein oberer Bereich 7.2 des Hebelelementes 7 erstreckt sich über eine obere Kante des Grundträgers 6 hinaus.
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Zusätzlich ist der Träger 4 in einer nicht dargestellten Weise über eine weitere Verbindung mit dem Fahrzeug formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig verbunden. Diese weitere Verbindung ist beispielsweise als eine Rastverbindung ausgebildet. Dazu weist der Träger 4 Rastelemente auf, welche in entsprechende Hinterschneidungen am Grundträger 6 eingerastet sind, so dass eine weitere formschlüssige Verbindung ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich sind auch andere Verbindungsmöglichkeiten für diese weitere Verbindung möglich, um den Träger 4 formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Fahrzeug zu verbinden, beispielsweise durch Verkleben, Verschweißen, Verlöten, Verklemmen, Verspannen, Verschrauben und/oder Vernieten.
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Weiterhin ist in einem nicht näher dargestellten Fahrgastraum des Fahrzeugs entgegen der Fahrtrichtung, d. h. in Richtung des Fahrzeugführers versetzt, ein Anschlagelement 9 an der Karosserie angeordnet, alternativ kann das Anschlagelement 9 an einer Lenksäule oder an einer Instrumententafel des Fahrzeugs angeordnet sein. Aus einer starken Kollision, insbesondere Frontalkollision des Fahrzeugs, resultiert eine Verformung des Fahrzeugs bis in den Bereich der Stirnwand mit dem Grundträger 6 hinein. Dies hat eine Verschiebung des Grundträgers 6 und des daran befestigten Trägers 4 mit dem Pedal 2 in Richtung des Fahrzeugführers zur Folge.
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Bei der hier dargestellten Vorrichtung 1 ist jedoch durch die kollisionsbedingte Verschiebung des Trägers 4, des Grundträgers 6 und des dazwischen angeordneten Hebelelementes 7 mit dessen oberem Bereich 7.2 gegen das Anschlagelement 9 pressbar. Das Anschlagelement 9 ist an einem Bereich des Fahrzeugs befestigt, der bei derartigen Kollisionen nicht oder erst wesentlich später verformbar ist, so dass das Anschlagelement 9 während des Entgegenpressens des Hebelelementes 7 in seiner Position verharrt und auf diese Weise die kollisionsbedingte Bewegung des oberen Bereichs 7.2 des Hebelelementes 7 entgegen der Fahrtrichtung stoppt, während sich der Träger 4 mit dem Grundträger 6 und dem dazwischen angeordneten unteren Bereich 7.1 des Hebelelementes 7 durch die kollisionsbedingte Verformung des Fahrzeugs weiter entgegen der Fahrtrichtung bewegt.
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Daraus resultiert aufgrund der Kollision ein Impuls, welcher auf den gegen das Anschlagelement 9 gepressten oberen Bereich 7.2 des Hebelelementes 7 einwirkt, so dass das Hebelelement 7 bestrebt ist, um seine Hebelachse 8 zu schwenken. Eine daraus resultierende Hebelwirkung des unteren Bereichs 7.1 des Hebelelementes 7 ist senkrecht zu einer Längsachse der Verbindungselemente 5 ausgerichtet. Das Schwenken des Hebelelements 7 bewirkt mittels des mechanischen Wirkzusammenhangs des unteren Bereichs 7.1 des Hebelelements 7 und der Verjüngungen 5.1 der Verbindungselemente 5 ein Verlagern der Verbindungselemente 5 in die Sollposition. Eine aus der Hebelwirkung resultierende Krafteinwirkung durch den unteren Bereich 7.1 des Hebelelementes 7 auf den Träger 4 zerstört bei einer entsprechenden Stärke der Krafteinwirkung, d. h. bei einer entsprechenden Stärke der Kollision des Fahrzeugs, die Verbindungselemente 5 an deren Sollbruchstelle 5.2 und löst zumindest teilweise die Verbindung zwischen dem Träger 4 und dem Grundträger 6 und daraus resultierend die Verbindung zwischen dem Träger 4 und dem daran gelagerten Pedal 2 zum Fahrzeug mit dem an diesem befestigten Grundträger 6. D. h. die Verbindungselemente 5 wirken als Sicherungsstifte, welche bei einer entsprechend großen Krafteinwirkung an deren Sollbruchstelle 5.2 abscheren.
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Dadurch löst sich die beispielsweise als Rastverbindung ausgebildete weitere Verbindung zwischen dem Träger 4 mit dem Pedal 2 und dem Grundträger 6, so dass der Träger 4 mit dem Pedal 2 vom an der Stirnwand des Fahrzeugs befestigten Grundträger 6 gelöst ist.
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Um ein vollständig gelöstes Pedal 2 zu vermeiden, welches sich aufgrund bei der Kollision auftretender Kräfte und Beschleunigungen unkontrolliert im Fahrgastraum bewegen könnte und dadurch Verletzungen von Fahrzeuginsassen verursachen könnte, ist der Träger 4 nach dem Lösen mittels eines Fangelementes 10 weiterhin mit dem Grundträger 6 verbunden, so dass der Träger 4 in einer vorgegebenen relativen Position zum Fahrzeug haltbar ist. Auf diese Weise sind der Träger 4 und das an diesem gelagerte Pedal 2, welche nun nahezu kraftfrei mit dem Grundträger 6 verbunden sind, in Richtung der Stirnwand schwenkbar.
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Durch diese Schwenkbewegung schwenkt das Pedal 2 von Beinen des Fahrzeugführers in Richtung einer vorderen Wand und/oder des Bodens des Fahrgastraums weg. Das weggeschwenkte Pedal 2 ist in der 1 durch gestrichelte Linien L angedeutet. Auf diese Weise ist nicht nur das Vordringen des Pedals 2 in den Fahrgastraum in Richtung der Beine des Fahrzeugführers verhindert, sondern auch ein Abrutschen vom Pedal 2 und nachfolgendes Einklemmen der Beine des Fahrzeugführers zwischen dem Pedal 2 und der Stirnwand und/oder dem Boden des Fahrgastraums, welches ebenfalls zu Beinverletzungen führen kann und insbesondere ein schnelles Befreien des Fahrzeugführers aus dem Fahrzeug erheblich erschwert.
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Eine Verbindungsfestigkeit der Verbindung zwischen dem Träger 4 und dem Fahrzeug ist durch eine Anordnung einer Sollbruchstelle 5.2 an einer definierten Position an dem Verbindungselement 5 oder einer Mehrzahl solcher Verbindungselemente 5 mit einer Sollbruchstelle 5.2 optimal auslegbar, d. h. durch eine entsprechende Werkstoffauswahl und Verbindungselementauswahl sowie durch eine Anzahl, Art und Geometrie, insbesondere der Geometrie der Sollbruchstellen 5.2, der verwendeten Verbindungselemente 5.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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