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Die Erfindung betrifft eine Fußstützenvorrichtung eines Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, aufweisend eine Fußauflageplatte, die schwenkbar an einem Fußraumboden des Fahrzeugs anbringbar ist, und eine Stützvorrichtung, die zwischen einer Unterseite der Fußauflageplatte und dem Fußraumboden angeordnet ist und zumindest ein Stützelement zur Einleitung einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft in den Fußraumboden aufweist.
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Auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik ist die Verwendung von Fußstützen als Möglichkeit zur Abstützung eines Fußes des Fahrzeugführers zur Erhöhung des Fahrkomforts bekannt.
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Beispielsweise beschreibt bereits die
US 826,862 A eine lösbare Fußstütze für Fahrzeuge. Die Fußstütze kann mit an einem ersten Brett angebrachten Winkeln an einem Fahrzeugboden lösbar befestigt werden. Ein zweites Brett, das mit dem ersten Brett mit Scharnieren beweglich verbunden ist, kann bezüglich eines Fahrzeugbodens in verschiedenen, festen Winkeln eingestellt werden, indem ein an dem zweiten Brett schwenkbar angeordneter Bügel mit unterschiedlichen, mittels Schienen mit dem ersten Brett fest verbundenen Anschlägen in Eingriff gebracht wird.
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Zur Erhöhung des Fahrkomforts schlägt die
US 4,984,838 A eine abnehmbare Automobilbodenmatte mit abnehmbarer Fußstütze vor. Die Automobilmatte für eine Bodenposition des Fahrers eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Matte, die dazu vorgesehen ist, auf dem Bodenbereich aufgenommen zu werden, der von den Füßen des Fahrers des Kraftfahrzeugs genutzt wird. Eine Fußstütze, aufweisend eine Oberseite und eine Unterseite, nimmt auf der Oberseite während der Benutzung den Fuß des Fahrers, der gegenüber dem Gaspedal des Automobils positioniert ist, derart auf, dass der Fuß über dem Boden des Kraftfahrzeugs in einer Höhe und in einem Winkel unterstützt ist, die der Höhe und dem Winkel des Fußes des Fahrers während der Bedienung des Gaspedals angenähert ist. Ein Befestigungsmittel sichert in lösbarer und gleichzeitig sicherer Weise während des Gebrauchs die Fußstütze an der Matte und an dem Boden des Kraftfahrzeugs, um zu verhindern, dass die Matte entlang der Oberfläche des Bodens des Kraftfahrzeugs verrutscht.
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Die
US 6,375,266 B1 beschreibt eine Fußstütze mit einer Loslöseeinrichtung für ein Fahrzeug. Die Fußstütze ist am Rahmen eines Vordersitzes angebracht und schwenkbar daran befestigt, um zwischen einer angehobenen Verstauposition, die an die Rückseite des Vordersitzes angrenzt, und einer abgesenkten Gebrauchsstellung zur Abstützung der Füße eines auf der Rückbank sitzenden Fahrzeuginsassen bewegbar zu sein. Die Fußstütze reagiert auf eine Kraft oberhalb eines vorbestimmten Niveaus mit einer Loslösung, um eine Beschädigung der Fußstütze zu verhindern, die anschließend in die Gebrauchs- oder Lagerposition zurückgeführt werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Fußstütze ein allgemein U-förmiges Element mit einer Montagehalterung, die eine schwenkbare Kupplung mit einander gegenüberstehenden Enden des Elements enthält, um eine derartige Schwenkbewegung zu ermöglichen. Zusätzlich umfassen die Montagehalterung und die U-förmige Fußstütze einen elastisch verformbaren Anschlag, der sich zwischen den beiden erstreckt, und der die Fußstütze in einer Gebrauchsstellung hält und ermöglicht, dass die Fußstütze nach unten geschwenkt werden kann, wenn eine übermäßige Kraft darauf angewendet wird.
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Ferner ist auf dem Gebiet der Fahrzeugtechnik ebenfalls bekannt, dass es im Falle eines frontalen oder seitlich-frontalen Zusammenpralls von Fahrzeugen häufig zu einer Verletzung des im Normalfall auf der Fußstütze der Fahrerseite aufgestellten Fußes des Fahrzeugführers kommt. Beispielsweise können Fußfrakturen durch eine kombinierte Bewegung einer Rotation des Fußes und einer Abstützbewegung während eines Unfalls ausgelöst werden, insbesondere dann, wenn der Fuß durch Beschleunigungskräfte während des Unfalls teilweise von der Fußstütze abrutscht.
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Zur Erhöhung der Sicherheit schlägt die
US 8,727,418 B2 eine energieabsorbierende Fahrzeugfußstütze und ein Verfahren zur Bereitstellung einer abstimmbaren Fußstütze vor. Die energieabsorbierende Fußstütze umfasst eine Fußstützenplatte, eine Vielzahl von Stiften, die von einer Unterseite der Fußstützenplatte ausgehen, und eine Stützstruktur, in der eine Vielzahl von Öffnungen angeordnet ist, die die Vielzahl von Stiften aufnehmen kann. Ein Eingriff zwischen den Stiften und der Stützstruktur begrenzt das Einbringen der Vielzahl von Stiften in die Öffnungen und unterstützt dadurch die Fußstützenplatte in einer erhöhten Position relativ zu der Stützstruktur, bis eine vorbestimmte Kraft auf die Fußstützenplatte ausgeübt wird, die ein weiteres Einbringen der Vielzahl von Stiften in die Vielzahl von Öffnungen und eine Bewegung der Fußstützenplatte in Richtung der Stützstruktur bewirkt, wobei Energie in einer dauerhaften plastischen Verformung der Stützstruktur absorbiert wird.
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Die
CN 205381175 U beschreibt eine Fußabstützplatte und ein Auto mit einer derartigen Fußabstützplatte. Die Fußabstützplatte umfasst einen Hauptkörper mit einer Faltstruktur, die fest mit der Knautschzonenstruktur des Fahrzeugs im Armaturenbrett verbunden ist. Im Falle eines frontalen Aufprallunfalls des Fahrzeugs wird die Faltstruktur der Fußabstützplatte verformt und die Verletzungsgefahr hinsichtlich des auf der Fußabstützplatte abgestützten Fußes und Beines kann reduziert werden.
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In der
US 8,770,616 B1 ist eine ausfahrbare Fußstützenanordnung beschrieben. Die Fußstützenanordnung umfasst eine obere Platte, die durch einen Aktuator betätigt wird, so dass die obere Platte zwischen verstauten und ausgefahrenen Positionen betätigbar ist. Während des Ausfahrens wird die obere Platte von einem Gehäuse gelöst, indem ein Verriegelungsmechanismus in eine entriegelte Position bewegt wird. Sobald die obere Platte von dem Gehäuse freigegeben ist, stellt der Aktuator eine lineare Unterstützungsfunktion für Verbindungarme einer Gestängeanordnung bereit. Angetrieben durch den Aktuator drehen sich die Verbindungsarme zu einer festen oder eingestellten Position, wodurch es einem Fahrzeuginsassen ermöglicht wird, die Anordnung als ausgefahrene Fußstütze zu verwenden. Während des Verstauens wird die Verriegelungsanordnung derart mit einem Verstaumechanismus gekoppelt, dass, wenn die Verriegelungsanordnung betätigt wird, der Verstaumechanismus die Verbindungsarme über den eingestellten Verriegelungsschwellenwinkel hinaus zieht, wodurch es ermöglicht wird, dass die obere Platte in eine Verstauposition zurückklappt. Die Verbindungseinrichtung ist ferner dazu vorgesehen, unter einer Last zusammenzuklappen, die von einem Fahrzeuginsassen auf die obere Platte während eines Kollisionsereignisses aufgebracht wird und die eine Abscherung von Abscherbolzen bewirkt, durch die das Zusammenklappen ermöglicht wird.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet das Gebiet der Fußstützen von Fahrzeugen noch Raum für Verbesserungen.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Fußstütze eines Fahrzeugs bereitzustellen, durch die das Risiko einer Verletzung des Fußes des Fahrzeugführers im Falle eines frontalen oder seitlichen Zusammenstoßes des Fahrzeugs vermindert werden kann.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Fußstützenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die abhängigen Unteransprüche.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Die erfindungsgemäße Fußstützenvorrichtung eines Fahrzeugs weist eine Fußauflageplatte auf, die schwenkbar an einem Fußraumboden des Fahrzeugs anbringbar ist. Ferner beinhaltet die Fußstützenvorrichtung eine Stützvorrichtung, die zwischen einer Unterseite der Fußauflageplatte und dem Fußraumboden angeordnet ist und die zumindest ein Stützelement zur Einleitung einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft in den Fußraumboden aufweist.
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Erfindungsgemäß ist über das zumindest eine Stützelement unterhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes ein Krafteinleitungspfad für die auf die Fußauflageplatte ausgeübte Kraft bereitgestellt, der bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes durch reversible Formänderung des zumindest einen Stützelements im Wesentlichen vollständig entfällt.
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Unter einem „Fahrzeug“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Kraftomnibus verstanden werden. Unter dem Begriff „im Wesentlichen vollständig entfällt“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere verstanden werden, dass das zumindest eine Stützelement in dem betreffenden Zustand einen Krafteinleitungspfad bereitstellt, über den weniger als 20%, bevorzugt weniger als 15% und, besonders bevorzugt, weniger als 10% der auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft in den Fußraumboden eingeleitet wird.
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Auf diese Weise bewirkt die auf die Fußauflageplatte ausgeübte Kraft bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes eine Schwenkbewegung der Fußauflageplatte in Richtung des Fußraumbodens, so dass die Fußauflageplatte in eine Lage verbracht wird, in der sie im Wesentlichen parallel zum Fußraum angeordnet ist. Dadurch kann das Risiko einer Verletzung des Fußes des Fahrzeugführers im Falle eines frontalen oder seitlich-frontalen Zusammenstoßes des Fahrzeugs reduziert werden. Insbesondere können Verletzungen vermieden werden, die aufgrund einer Drehbewegung des Fußes unter der mechanischen Last des Aufpralls bei teilweisem Abrutschen des Fußes von der Fußauflageplatte entstehen.
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Fällt die auf die Fußauflageplatte ausgeübte Kraft nach dem Überschreiten des Kraftschwellenwertes wieder auf Werte unterhalb des Kraftschwellenwertes, wird die Fußauflageplatte durch das zumindest eine Stützelement in einer Schwenkbewegung erneut in die Ausgangslage verbracht und der Krafteinleitungspfad über das zumindest eine Stützelement erneut bereitgestellt.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Fußstützenvorrichtung bildet das zumindest eine Stützelement mit der Unterseite der Fußauflageplatte im Wesentlichen einen rechten Winkel. Der Begriff „im Wesentlichen einen rechten Winkel“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere Winkel in einem Bereich zwischen 70° und 110°, bevorzugt zwischen 75° und 105°, und, besonders bevorzugt, zwischen 80° und 100° umfassen. Auf diese Weise kann die auf die Fußauflageplatte ausgeübte Kraft besonders effektiv in den von dem zumindest einen Stützelement bereitgestellten Krafteinleitungspfad und insbesondere entlang einer Erstreckungslinie des zumindest einen Stützelements eingeleitet werden. Ferner kann das Entfallen des Krafteinleitungspfads bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes auf konstruktiv besonders einfache Weise erreicht werden.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Fußstützenvorrichtung ist ein Abstandshalter vorgesehen, der unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes auf das zumindest eine Stützelement eine Kraft ausübt, die senkrecht zu der von der Fußauflageplatte in das zumindest eine Stützelement eingeleiteten Kraft gerichtet ist, um eine bezüglich Richtung und Größe definierte seitliche Vorspannung des zumindest einen Stützelements zu bewirken. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die reversible Formänderung des zumindest einen Stützelements bei Erreichen des Kraftschwellenwertes in eine vorbestimmte Richtung erfolgt.
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Bevorzugt wirkt die senkrecht gerichtete Kraft auf eine der Unterseite der Fußauflageplatte abgewandten Seite des zumindest einen Stützelements ein. Bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes kann die reversible Formänderung des zumindest einen Stützelements in einen Raum unterhalb der Unterseite der Fußauflageplatte hinein erfolgen, so dass der Fußraum außerhalb der Fußstützenvorrichtung frei von potentiell störenden Komponenten verbleibt.
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Wenn ein Anschlagdämpfungselement vorgesehen ist, dass bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes eine Schwenkbewegung der Fußauflageplatte mechanisch dämpft und begrenzt, kann die Schwenkbewegung der Fußauflageplatte in Richtung des Fußraumbodens gefedert und ein Stoß auf den auf der Fußauflageplatte ruhenden Fuß des Fahrzeugführers abgemildert werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Fußstützenvorrichtung ist das zumindest eine Stützelement von einem elastischen Stab gebildet, der an einem oberen Ende an der Unterseite der Fußauflageplatte befestigt und an einem unteren Ende an dem Fußraumboden anbringbar ist. Auf diese Weise kann eine konstruktiv besonders einfache Lösung für das zumindest eine Stützelement bereitgestellt werden.
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Der vorbestimmte Kraftschwellenwert entspricht der an sich bekannten Knicklast eines elastischen Stabes bei Einwirken einer Druckkraft in Richtung der Stabachse. Die Knicklast ist abhängig vom Elastizitätsmodul des Stabmaterials, von einer Geometrie des Stabes, von einem axialen Flächenträgheitsmoment des Stabes und von der Art der mechanischen Anbindung des Stabes an die eingeleitete Kraft und an kraftableitende Komponenten (sogenannte Eulersche Knickfälle) und kann somit in entsprechender Weise geeignet ausgelegt werden.
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Bevorzugt beinhaltet der elastische Stab ein thermoplastisches Kunststoffmaterial, wodurch eine einfache und kostengünstige Lösung bereitgestellt werden kann.
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In vorteilhaften Ausführungsformen weist der elastische Stab eine elliptische Querschnittsfläche auf. Dabei ist eine lange Halbachse der elliptischen Querschnittsfläche senkrecht zu einer gedachten Fläche angeordnet, die von einer Erstreckungslinie der Unterseite der Fußauflageplatte und einer Mittellinie des elastischen Stabs definiert ist. Durch Erhöhung einer Festigkeit des zumindest einen Stützelements in Richtungen, die nicht mit einer vorbestimmten Richtung der reversiblen Formänderung des Stützelements übereinstimmen, kann eine besonders zuverlässige Funktion der Fußstützenvorrichtung erreicht werden.
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Unter dem Begriff „elliptische Querschnittsfläche“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine kreisförmige Querschnittsfläche als Sonderfall einer elliptischen Querschnittsfläche eingeschlossen sein. Unter dem Begriff „Erstreckungslinie“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere eine gedachte Linie verstanden werden, die parallel zu einer vorgesehenen Ausrichtung des Fußes des Fahrzeugführers auf der Fußauflageplatte angeordnet ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen der Fußstützenvorrichtung ist das zumindest eine Stützelement von einem federelastischen Stahlband gebildet, das an einem oberen Ende an der Unterseite der Fußauflageplatte befestigt und an einem unteren Ende an dem Fußraumboden anbringbar ist. Auf diese Weise kann die erforderliche Festigkeit durch eine besonders leichte Ausführung des zumindest einen Stützelements bereitgestellt werden.
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Bevorzugt ist das Stützelement aus federelastischem Stahlband im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Unter „im Wesentlichen rechteckförmig“ soll im Sinne dieser Erfindung insbesondere verstanden werden, dass eine Abweichung eines Betrags einer Fläche des Stützelements von einem Betrag einer minimalen, das Stützelement umschließenden Rechteckform geringer als 20%, bevorzugt geringer als 15%, und, besonders bevorzugt, geringer als 10% ist. Dadurch kann eine besonders einfache Herstellung des zumindest einen Stützelements erreicht werden.
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In vorteilhaften Ausbildungen weist das federelastische Stahlband unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer Richtung quer zu einer gedachten Verbindungslinie zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende in einem zusammenhängenden Bereich einer Erstreckung des federelastischen Stahlbandes eine zylindrische Krümmung auf. Dabei ist eine konvexe Oberfläche des zusammenhängenden Bereichs des federelastischen Stahlbandes der Unterseite der Fußauflageplatte zugewandt.
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Durch diese Formgebung kann bei gleicher Stärke des federelastischen Stahlbandes eine höhere mechanische Festigkeit erreicht werden, so dass eine weitere Gewichtsersparnis bei der Bereitstellung des zumindest einen Stützelements erzielt werden kann. Bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes ist die zylindrische Krümmung des federelastischen Stahlbandes zumindest in einem Teil des zusammenhängenden Bereichs der Erstreckung aufgehoben, und die reversible Formänderung des zumindest einen Stützelements beinhaltet eine Krümmung des federelastischen Stahlbandes entlang der gedachten Verbindungslinie zwischen dem unteren Ende und dem oberen Ende. Das bedeutet, dass sich das federelastische Stahlband bei dieser Ausgestaltung nach dem Knicken wieder, ähnlich einem Rollenmaßband, streckt, wobei eine Streckung stets erreichbar ist, gleich in welche Richtung das federelastische Stahlband knickte. So wird die Fußstütze quasi selbststätig wieder aufgerichtet.
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Bevorzugt weist das federelastische Stahlband neben der zylindrischen Krümmung quer zu einer Richtung der Erstreckung in einem zusammenhängenden Bereich seiner Erstreckung auch eine Vorspannung in der Richtung der Erstreckung auf, die bestrebt ist, das federelastische Stahlband in Richtung auf die Unterseite der Fußauflageplatte zu krümmen. Dabei ist diese Vorspannung unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes durch einen aufgrund der zylindrischen Krümmung bestehenden Verformungswiderstand überkompensiert.
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In dieser Ausführung weist das federelastische Stahlband zwei stabile Lagen auf. In der einen stabilen Lage ist das federelastische Stahlband entlang seiner Erstreckungsrichtung gekrümmt. Bei einer Streckung des federelastischen Stahlbandes in der Erstreckungsrichtung entgegen einer Federkraft genügt eine geringfügige Verformung quer zur Erstreckungsrichtung, um das federelastische Stahlband in die andere stabile Lage zu verbringen, in der das federelastische Stahlband quer zu seiner Erstreckungsrichtung eine zylindrische Krümmung aufweist.
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Bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes, wenn die zylindrische Krümmung des federelastischen Stahlbandes zumindest in einem Teil des zusammenhängenden Bereichs der Erstreckung aufgehoben ist, unterstützt die Vorspannung in der Richtung der Erstreckung die reversible Formänderung des federelastischen Stahlbandes in Richtung auf die Unterseite der Fußauflageplatte, wodurch ein Unterbrechen des unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes bereitgestellten Krafteinleitungspfad befördert ist. Das bedeutet, dass sich das federelastische Stahlband bei dieser Ausgestaltung, ähnlich einem Klapsband, bei der einen Knickrichtung quasi aufrollt, und sich bei der anderen Knickrichtung streckt. So ist quasi einstellbar, wie die Fußstütze nach dem Überlastfall angeordnet ist. Ist das federelastische Stahlband mit seiner Vorspannung so ausgeführt, dass sich dieses bei Erreichen oder Überschreiten des vorbestimmten Kraftschwellenwertes den Krafteinleitungspfad durch Aufrollen aufhebt, wird die Fußstütze niedergehalten, ist aber wieder aufrichtbar.
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In vorteilhaften Ausführungsformen der Fußstützenvorrichtung ist das zumindest eine Stützelement von einem Formteil gebildet, das zu einem überwiegenden Teil aus einem Kunststoff-Weichschaummaterial hergestellt ist. Das Formteil beinhaltet in einem Inneren eine Vielzahl von Hohlräumen. Die reversible Formänderung bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes umfasst eine Volumenreduzierung der Vielzahl von Hohlräumen.
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Unter dem Begriff „zu einem überwiegenden Teil“ soll im Sinne der Erfindung insbesondere ein Anteil von mehr als 50 Vol.%, bevorzugt von mehr als 60 Vol.% und, besonders bevorzugt, von mehr als 70 Vol.% verstanden werden. Insbesondere soll unter dem Begriff auch eingeschlossen sein, dass das Formteil vollständig, d.h. zu 100%, aus dem Kunststoff-Weichschaummaterial bestehen kann.
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Bevorzugt ist das zumindest eine Stützelement derart zwischen der Unterseite der Fußauflageplatte und dem Fußraumboden anordenbar, dass eine Oberseite des Formteils sich mit der Unterseite der Fußauflageplatte in mechanischer Anlage befindet und eine Unterseite des Formteils mit dem Fußraumboden in mechanische Anlage bringbar ist.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Fußstützenvorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft unterhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen Seitenansicht,
- 2 eine schematische Darstellung eines Details der Fußstützenvorrichtung gemäß der 1 in gleicher Ansicht,
- 3 eine schematische Darstellung der Fußstützenvorrichtung gemäß der 1 in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft oberhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen Seitenansicht,
- 4 eine schematische Darstellung des Details der Fußstützenvorrichtung gemäß der 1 im gleichen Zustand und in gleicher Ansicht wie in der 3,
- 5 eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Fußstützenvorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft unterhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen Seitenansicht, und
- 6 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Fußstützenvorrichtung eines Fahrzeugs in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte ausgeübten Kraft unterhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fußstützenvorrichtung 10 eines Fahrzeugs in einer perspektivischen Seitenansicht.
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Die Fußstützenvorrichtung 10 weist eine im Wesentlichen rechteckförmige Fußauflageplatte 12 auf, die an einer unteren kürzeren Seite mit einem Scharnier 24 schwenkbar an einem Fußraumboden 22 eines als Personenkraftwagen ausgebildeten Fahrzeugs angebracht ist. Die Schwenkachse 26 des Scharniers 24 verläuft parallel zum Fußraumboden 22 und senkrecht zu einer (Vorwärts-) Fahrtrichtung 54 des Fahrzeugs. Eine mögliche Schwenkbewegung der Fußauflageplatte 12 ist in Richtung des Fußraumbodens 22 durch ein senkrecht auf dem Fußraumboden 22 angeordnetes Anschlagsdämpfungselement 18 der Fußstützenvorrichtung 10 begrenzt.
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Die Fußauflageplatte 12 weist eine dem Fußraumboden 22 zugewandte Unterseite und eine gegenüberliegend angeordnete Oberseite 14 auf. Die Oberseite 14 ist teilweise mit einem rutschfesten Bezug 16 versehen, der ein Abrutschen eines auf der Oberseite 14 der Fußauflageplatte 12 aufgestellten Fußes eines Fahrzeugführers vermeiden soll.
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Ferner weist die Fußstützenvorrichtung 10 eine Stützvorrichtung 28 auf, die zwischen einer Unterseite der Fußauflageplatte 12 und dem Fußraumboden 22 angeordnet ist. Die Stützvorrichtung 28 umfasst ein Stützelement zur Einleitung einer durch den Fuß des Fahrzeugführers auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübten Kraft F in den Fußraumboden 22.
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Das Stützelement ist beispielhaft von einem federelastischen Stahlband 30 gebildet, das im Wesentlichen eine Rechteckform aufweist mit einem unteren Ende 34, das nahe des Fußraumbodens 22 und einem oberen Ende 32, das nahe der Fußauflageplatte 12 angeordnet ist. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen dem unteren Ende 34 und dem oberen Ende 32 stimmt im unbelasteten Zustand mit einer Mittellinie der Rechteckform überein. Das obere Ende 32 des federelastischen Stahlbandes 30 ist mittels einer geeigneten Aufnahme an der Unterseite der Fußauflageplatte 12 befestigt. Derartige geeignete Aufnahmen sind dem Fachmann bekannt und müssen daher hier nicht weiter erläutert werden. Das untere Ende 34 des federelastischen Stahlbandes 30 ist mit einem beweglichen Teil eines zusätzlichen Scharniers 38 fest verbunden. Ein zweiter Teil des zusätzlichen Scharniers 38 ist lösbar fest durch Schraubverbindungen an dem Fußraumboden 22 angebracht.
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Die 1 zeigt die Fußstützenvorrichtung 10 in einem Zustand, in dem die durch den Fuß des Fahrzeugführers auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F unterhalb eines vorbestimmten Kraftschwellenwertes liegt. In dieser speziellen Ausführungsform hat der Kraftschwellenwert einen Wert von 600 N. In anderen Ausführungsformen kann die Fußstützenvorrichtung 10 auf einen anderen vorbestimmten Kraftschwellenwert ausgelegt sein.
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In diesem Zustand ist über das Stützelement 30 ein Krafteinleitungspfad für die auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F bereitgestellt. Die eingeleitete Kraft F wird über das zusätzliche Scharnier 38 an den Fußraumboden 22 übertragen.
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Wie am besten aus der 2 ersichtlich weist das federelastische Stahlband 30 unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer Richtung quer zu der gedachten Verbindungslinie zwischen dem unteren Ende 34 und dem oberen Ende 32 in einem zusammenhängenden Bereich einer Erstreckung eine zylindrische Krümmung 36 mit einer konkav geformten Oberfläche und einer konvex geformten Oberfläche auf, wobei eine gedachte Zylinderachse der zylindrischen Krümmung 36 parallel zur Verbindungslinie angeordnet ist. Die konvex geformte Oberfläche des federelastischen Stahlbandes 30 ist der Unterseite der Fußauflageplatte 12 zugewandt.
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Des Weiteren weist das federelastische Stahlband 30 in einer Erstreckungsrichtung eine Vorspannung auf, die bestrebt ist, das federelastische Stahlband 30 in Richtung auf die Unterseite der Fußauflageplatte 12 zu krümmen. In dem in der 1 dargestellten Zustand der Fußstützenvorrichtung 10 unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes ist diese Vorspannung durch einen aufgrund der zylindrischen Krümmung 36 bestehenden Verformungswiderstand überkompensiert.
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Das Stützelement 30 bildet mit der Unterseite der Fußauflageplatte 12 im Wesentlichen einen rechten Winkel (1), so dass die Einleitung der auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübten Kraft F in Richtung der Verbindungslinie zwischen dem unteren 34 Ende und dem oberen Ende 32 des federelastischen Stahlbandes 30 erfolgt.
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In einem Bereich nahe des unteren Endes 34 des federelastischen Stahlbandes 30 ist ein Abstandshalter 20 vorgesehen (2), der in dem in den 1 und 2 dargestellten Zustand eine Kraft auf das federelastische Stahlband 30 ausübt, indem er sich mit dem Anschlagsdämpfungselement 18 in mechanischer Anlage befindet und von dem Anschlagsdämpfungselement 18 abdrückt. Diese Kraft ist senkrecht zu der über die Fußauflageplatte 12 in das federelastische Stahlbandes 30 eingeleiteten Kraft F gerichtet und bewirkt eine definierte seitliche Vorspannung des federelastischen Stahlbandes 30, die auf die Unterseite der Fußauflageplatte 12 gerichtet ist.
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Eine Erhöhung der von dem Fuß des Fahrzeugführers auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübten Kraft F wird durch die zylindrische Krümmung 36 des federelastischen Stahlbandes 30 kompensiert, wobei sich die zylindrische Krümmung 36 aufgrund der ausgeübten Kraft F verringert (d.h. der Krümmungsradius wird größer). Die Stützvorrichtung 28 der Fußstützenvorrichtung 10 bleibt dennoch bis zum Erreichen des Kraftschwellenwertes stabil.
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Wie aus 3 erkennbar ist bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes die aufgrund der zylindrischen Krümmung 36 wirkende Federkraft des federelastischen Stahlbandes 30 durch die auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F zumindest in einem Teil des zusammenhängenden Bereichs der Erstreckung vollständig kompensiert (4). Die von dem Fuß des Fahrzeugführers auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F und die Vorspannung des federelastischen Stahlbandes 30, die bestrebt ist, das federelastische Stahlband 30 in Richtung auf die Unterseite der Fußauflageplatte 12 zu krümmen, bewirken gemeinsam, dass das federelastische Stahlband 30 bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes in Richtung der Unterseite der Fußauflageplatte 12 reversibel deformiert wird und der zuvor bestehende Krafteinleitungspfad dadurch im Wesentlichen vollständig entfällt.
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Die von dem Fuß des Fahrzeugführers auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F setzt bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes eine Schwenkbewegung der Fußauflageplatte 12 in Richtung des Fußraumbodens 22 in Gang, die von dem Anschlagsdämpfungselement 18 mechanisch gedämpft und begrenzt wird. Die auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F wird dann über das Anschlagsdämpfungselement 18 in den Fußraumboden 22 eingeleitet.
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Fällt die auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübte Kraft F nach dem Überschreiten des Kraftschwellenwertes wieder auf Werte unterhalb des Kraftschwellenwertes, wird die Fußauflageplatte 12 durch das federelastische Stahlband 30 in einer Schwenkbewegung erneut in die Ausgangslage gemäß 1 verbracht und der Krafteinleitungspfad über das federelastische Stahlband 30 erneut bereitgestellt.
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In 5 ist eine schematische Darstellung einer alternativen erfindungsgemäßen Fußstützenvorrichtung 10' eines Fahrzeugs in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübten Kraft F unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen Seitenansicht gezeigt.
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Um Wiederholungen zu vermeiden, werden nachfolgend nur die Unterschiede der alternativen Ausführungsform der Fußstützenvorrichtung 10' gegenüber dem Ausführungsbeispiel der Fußstützenvorrichtung 10 gemäß den 1 bis 4 beschrieben.
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Bei der alternativen Ausführungsform der Fußstützenvorrichtung 10' ist das Stützelement von einem elastischen Stab 40 mit einem oberen Ende 42 und einem unteren Ende 44 gebildet, der vollständig aus einem thermoplastischen Kunststoffmaterial besteht. Die Befestigung des oberen Endes 42 an der Unterseite der Fußauflageplatte 12 und die Anbringung des unteren Endes 44 am Fußraumboden 22 erfolgt mittels geeigneter, dem Fachmann bekannter Aufnahmen, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll.
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Der elastische Stab 40 weist durchgängig eine elliptische Querschnittsfläche 46 auf. Eine lange Halbachse 48 der elliptischen Querschnittsfläche 46 ist senkrecht zu einer gedachten Fläche angeordnet, die von einer Erstreckungslinie der Fußauflageplatte 12 und einer Mittellinie des elastischen Stabs 40 definiert ist. Die Wirkungsweise des elastischen Stabs 40 entspricht derjenigen des federelastischen Stahlbandes 30; die Funktionen des Abstandshalters 20 und des Anschlagsdämpfungselements 18 bleiben unverändert erhalten.
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6 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Fußstützenvorrichtung 10" eines Fahrzeugs in einem Zustand einer auf die Fußauflageplatte 12 ausgeübten Kraft F unterhalb des vorbestimmten Kraftschwellenwertes in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Seitenansicht.
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Bei der weiteren Ausführungsform der Fußstützenvorrichtung 10" gemäß dem Ausführungsbeispiel zu 6 ist das Stützelement von einem Formteil 50 gebildet, das zu einem überwiegenden Teil aus einem Kunststoff-Weichschaummaterial, z.B. zu 100% aus Polyurethan (PUR)-Weichschaum, hergestellt ist. Generell können aber auch andere Kunststoff-Weichschaummaterialien, die dem Fachmann geeignet erscheinen, zur Herstellung des Formteils verwendet werden.
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Das Formteil 50 ist derart zwischen der Unterseite der Fußauflageplatte 12 und dem Fußraumboden 22 angeordnet, dass eine der Schräge der Fußauflageplatte 12 angepasste Oberseite des Formteils 50 sich mit der Unterseite der Fußauflageplatte 12 in mechanischer Anlage befindet und eine Unterseite des Formteils 50 mit dem Fußraumboden in mechanische Anlage gebracht ist. Eine in Fahrtrichtung 54 zuvorderst angeordnete Seitenfläche befindet sich in mechanischer Anlage mit dem Anschlagsdämpfungselement 18.
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Das Formteil 50 ist in der 6 in einer geschnittenen Ansicht dargestellt, wobei die Schnittebene senkrecht zum Fußraumboden 22 und parallel zur Erstreckungslinie der Fußauflageplatte 12 angeordnet ist. Das Formteil 50 beinhaltet in einem Inneren eine Vielzahl von Hohlräumen 52, die in zwei horizontalen Reihen parallel zur Fahrtrichtung 54 gleichmäßig voneinander beabstandet sind, wobei die beiden horizontalen Reihen in einer Richtung senkrecht zum Fußraumboden 22 mit Abstand übereinander angeordnet sind. Die reversible Formänderung bei Erreichen oder Überschreiten des Kraftschwellenwertes umfasst eine Volumenreduzierung der Vielzahl von Hohlräumen 52.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fußstützenvorrichtung
- 12
- Fußauflageplatte
- 14
- Oberseite
- 16
- rutschfester Bezug
- 18
- Anschlagsdämpfungselement
- 20
- Abstandshalter
- 22
- Fußraumboden
- 24
- Scharnier
- 26
- Schwenkachse
- 28
- Stützvorrichtung
- 30
- federelastisches Stahlband (Stützelement)
- 32
- oberes Ende
- 34
- unteres Ende
- 36
- zylindrische Krümmung
- 38
- Scharnier
- 40
- elastischer Stab
- 42
- oberes Ende
- 44
- unteres Ende
- 46
- elliptische Querschnittsfläche
- 48
- lange Halbachse
- 50
- Weichschaum-Formteil
- 52
- Hohlraum
- 54
- Fahrtrichtung
- F
- Kraft
