DE19642123A1 - Rastvorrichtung für crashsichere Betätigungseinrichtung insbesondere von Bremssystemen - Google Patents

Description

Bremssysteme, aber auch Kupplungen, werden mit Hilfe eines Pedalwerks durch Fußkraft betätigt. Dabei verschwenkt der Fahrer zum Betätigen des Bremssystems einen Pedalhebel, wo­ durch eine Betätigungsstange in eine Bremsvorrichtung einge­ schoben und damit der Bremsvorgang ausgelöst wird. Derartige Pedalwerke besitzen eine große Wegübersetzung, so daß eine geringfügige, in Achsenlängsrichtung stattfindende Verschie­ bung der Betätigungsstange einem erheblichen Schwenkwinkel des Pedalhebels entspricht. Da bei Crashfall die Bremsvor­ richtungen wie beispielweise Hauptzylinder oder Bremskraft­ verstärker erheblich verschoben werden können, kann dies zu gefährlichen Schwenkbewegungen des Pedalhebels führen. Auf­ grund des Hebelausschlages kann somit entweder der Fuß des Fahrers gegen die Spritzwand eingeklemmt oder aber der Fuß des Fahrers durch einen unkontrollierten Ausschlag in den ohnedies recht engen Bodenbereich des Fahrzeugs führen. Ein derartiger Ausschlag ist besonders dann gefährlich, wenn der Fahrer ohnedies durch den Aufprall an das vordere Ende des Fahrgastraumes rutscht.

Man hat sich daher Gedanken gemacht, wie bei einem Crashfall eine derartige Schwenkbewegung des Pedalhebels vermieden werden kann. Ein Vorschlag geht beispielsweise dahin, die Tatsache auszunutzen, daß bei einem Crashfall die Betäti­ gungsstange gegenüber dem Pedalhebel einen besonders großen Schwenkwinkel zurücklegen wird. Diese Tatsache wird dazu ausgenutzt, die Verbindung zwischen Betätigungsstange und Pedalhebel zu unterbrechen, indem die Betätigungsstange aus dem Drehlager am Pedalhebel geschoben wird. Dabei geht ein Vorschlag dahin, an der Betätigungsstange die Möglichkeit vorzusehen, daß diese beim Überschreiten eines bestimmten Schwenkwinkels seitlich von dem Lagerbolzen geschoben wird. Hierzu ist es nötig, die Lagerbohrung der Betätigungsstange seitlich mit einer Öffnung vorzusehen, die groß genug ist, daß unter Kraftwirkung der Lagerbolzen des Pedalhebels die Öffnung passieren kann.

Ein anderer Vorschlag geht dahin, die Drehbewegung der Be­ tätigungsstange dazu auszunutzen, daß die Betätigungsstange axial zum Lagerbolzen aus dem Drehlager gehoben wird, in dem eine in diese Richtung wirkende Kraft die Bolzensicherung überwindet.

Die vorliegende Erfindung geht daher aus von einer Einrich­ tung der sich aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ergebenden Gattung. Bei den bekannten Rastvorrichtungen besteht die Schwierigkeit, daß diese bei schlechten Sichtverhältnissen im unteren Fahrgastraum schnell und sicher montiert werden müssen. Die bekannten Rastmittel hatten dabei den Nachteil, daß nicht erkennbar war, ob diese tatsächlich sicher verra­ stet waren.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, bei einer gattungsgemä­ ßen Einrichtung Rastmittel anzugeben, welche sich bei schlechten Sichtverhältnissen schnell und sicher montieren lassen. Die Aufgabe wird durch die sich aus dem kennzeich­ nenden Teil des Anspruchs 1 ergebende Merkmalskombination gelöst. Die Erfindung besteht im Prinzip darin, daß Auffä­ deln der Rastmittel au die Betätigungsstange oder auf den Bolzen des Pedalhebels zu vermeiden, indem die Rastmittel schon vor der Herstellung der Gelenkverbindung vormontiert (vorzugsweise auf der Betätigungsstange) geliefert werden.

Vielfach ist es wichtig, daß nicht nur die Rastmittel bei schlechter Beleuchtung schnell an die richtige Stelle ge­ bracht werden, sondern es muß auch sichergestellt werden, daß die Rastmittel vollständig eingerastet sind. Hierzu schlägt die Erfindung die sich aus Anspruch 2 ergebenden Merkmale vor. Das Prinzip besteht hier darin, daß an der Rastvorrichtung Federelemente vorgesehen sind, welche der zum Einrasten benötigten Kraft entgegenstehen. Dabei sind diese Federkräfte derart bemessen, daß sie bei unvollständi­ ger Verrastung die Rastvorrichtung aus der unvollständigen Rastverbindung herausheben, so daß die Rastvorrichtung nur locker auf dem Rastbolzen aufliegt. Erst wenn die Rastver­ bindung vollständig ist, sind die Federkräfte nicht in der Lage, diese Verbindung zu trennen. Dabei können die Feder­ elemente gleichzeitig zu einer Schnappwirkung führen, die sicherstellt, daß mit hinreichender Kraft die Rastvorrich­ tung auf den mit Rastmittel versehenen Bolzen aufgepreßt wird. Ist die gewählte Kraft zu klein, so kann die Raststel­ lung nicht erreicht werden und die Rastvorrichtung drückt sich von selbst aus der Raststellung heraus. Hinsichtlich der Federelemente können diese sowohl die Rastvorrichtung herausdrücken, indem sie an der Oberfläche der Betätigungs­ stange angreifen oder aber sich herausziehen, indem sie am Bolzenkopf angreifen.

Eine besonders einfache Art der Vormontage der Rastvorrich­ tung auf der Betätigungsstange ergibt sich durch die Merkma­ le nach Anspruch 5. Dabei können auch zusätzliche Rastmittel vorgesehen sein, welche die Rastvorrichtung an einer be­ stimmten Stelle der Betätigungsstange halten, indem etwa federnde Lappen an der Oberfläche der Betätigungsstange an­ greifen und in dort befindliche geeignete Ausnehmungen ein­ greifen.

Eine einfache Rastmöglichkeit der Rastvorrichtung auf dem Bolzen ist durch die Merkmalskombination nach Anspruch 6 gegeben. Dabei wird die Rastvorrichtung mit den Rastmitteln über den Bolzen geschoben, die bei dieser Bewegung um ein hinreichendes Stück ausgelenkt werden und dann schließlich in eine umlaufende Nut des Bolzens einrasten.

Für die erfindungsgemäße Rastvorrichtung ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau durch die Verwendung der Merkmale nach Anspruch 7. Danach ist die Rastvorrichtung einstückig aus Blech herausgestanzt und dann entsprechend geformt. Eine sehr praktische Form stellte dabei eine Manschette dar, die die Betätigungsstange umgreift. Entsprechend der Merkmals­ kombination nach Anspruch 7 kann die Rastvorrichtung auch noch mit einem Haltearm versehen sein, welcher mit einer federnden Klaue an der Betätigungsstange angreift und so die Haltevorrichtung in geeigneter Stellung auf der Betätigungs­ stange hält.

Um zu verhindern, daß die Rastvorrichtung seitenverkehrt montiert wird oder die mit der vormontierten Rastvorrichtung versehene Betätigungsstange seitenverkehrt auf den Bolzen aufgerastet wird, empfiehlt sich in Weiterbildung der Erfin­ dung die Anwendung der Merkmalskombination nach Anspruch 8. Durch die Finger wird verhindert, daß die seitenverkehrte Rastvorrichtung auf den Bolzen aufgesteckt werden kann, da diese die Rastmittel im Abstand von dem Bolzen halten.

Da zur Verbesserung der Drehlagereigenschaften ohnedies auf den Bolzen eine Lagerhülse aufgesteckt wird, die den Raum zwischen der Innenfläche der Öffnung in der Betätigungsstan­ ge und der äußeren Mantelfläche des Bolzens füllt, ergibt sich eine vorteilhafte Rastvorrichtung nach Anwendung der Merkmale nach Anspruch 9. Danach wird eine Kunststoffhülse in die Öffnung der Betätigungsstange vormontiert, die nicht nur gleichzeitig Rastmittel gegenüber dem Bolzen besitzt, sondern gleichzeitig die Laufeigenschaften der Betätigungs­ stange gegenüber dem Bolzen auf dem Pedalhebel verbessert.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 die Vormontage eines ersten Ausführungsbeispiels einer Rastvorrichtung auf eine Betätigungsstange,

Fig. 3 bis 6 das Aufrasten der Betätigungsstange nach Fig. 1 auf einen Bolzen am Pedalhebel,

Fig. 7 und 8 eine den Fig. 1 und 2 entsprechende Vormontage eines zweiten Ausführungsbeispiels,

Fig. 9 bis 12 die Aufrastung einer Betätigungsstange entspre­ chend dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 7 und 8,

Fig. 13 bis 16 die Anwendung eines dritten Ausführungsbeispiels,

Fig. 17 bis 22 die Anwendung eines vierten Ausführungsbeispiels,

Fig. 23 bis 34 die Ausführung eines fünften Ausführungsbeispiels und

Fig. 39 bis 43 ein sechstes Ausführungsbeispiel.

Eine mögliche Verbindung zwischen einer Betätigungsstange und dem Pedalhebel ist beispielsweise in der DE-OS 40 13 284 beschrieben. Im Gegensatz zu diesem Stand der Technik, bei dem eine am Ende der Betätigungsstange befindliche Gabel mittels einer Öffnung in der Gabel und einen dem Bremspedal durchgreifenden Bolzen drehbar gelagert ist, geht die vor­ liegende Anmeldung davon aus, daß wie in Fig. 3 bis 6 ange­ deutet, die mit einer Öffnung versehene Betätigungsstange auf einen von dem Bremspedal abstehenden Bolzen aufgesteckt und mit diesem verrastet wird. Fig. 1 zeigt einen Quer­ schnitt durch eine Betätigungsstange 1 mit durchgehender Öffnung 2. Auf diese Betätigungsstange wird in Form der Vor­ montage eine Rastvorrichtung 3 aufgesteckt. Die Rastvorrich­ tung kann in Draufsicht etwa wie in den Fig. 23, 24 oder 37, 38 gezeigt aussehen. Die Rastvorrichtung kann dabei im wesentlichen aus einer Blechmanschette, welche mit Rastvor­ sprüngen in das Innere eines in die Manschette eingearbeite­ ten Durchgangslochs ragen. Wie aus Fig. 2 zu erkennen, grei­ fen Laschen 4 an den Innenwänden der Öffnung 2 der Betäti­ gungsstange 1 an. Die vormontierte Einheit nach Fig. 2 wird auf einen von dem Pedalhebel 5 abstehenden Bolzen 6 aufge­ steckt und kräftig so lange niedergedrückt, bis die Rastvor­ sprünge 7 in die umlaufende Nut 8 des Bolzens 6 eingreifen. Die Fig. 7 bis 12 zeigen einen entsprechenden Vorgang, nur daß hier die Rastvorrichtung 3 eine größere Breite hat, so daß die Rastvorsprünge länger sind und damit ein elastische­ res Verhalten zeigen.

In den Fig. 3 bis 6 bzw. 9 bis 12 sind die einzelnen Statio­ nen des Einrastvorgangs gezeigt.

Fig. 16 zeigt ausschnittsweise eine Rasthülse, die in eine Durchgangsöffnung 2 der Betätigungsstange 1 eingesetzt wird. Die Betätigungsstange selbst kann dabei die in den Fig. 29 bis 32 angedeutete Form haben, so daß sie über ihre wesent­ liche Länge zylinderförmig ist und dann an dem die Öffnung 2 aufnehmenden Ende eine vierkantige Form besitzt. Die Kunst­ stoffhülse 10 ist über einen Haltearm 11 mit der Be­ tätigungsstange 1 verbunden, wobei am Ende des Haltearms 11 eine Federkralle 12 elastisch angreift. Auf diese Weise ist die Lage der Kunststoffhülse 10 gegenüber der Betätigungs­ stange 1 festgelegt, wobei die Kunststoffhülse 10 in vormon­ tierter Form mit der Betätigungsstange 1 angeliefert wird. Die Kunststoffhülse 10 besitzt weiterhin radial vorstehende Rastvorsprünge 13, die in die umlaufende Nut 8 des Bolzens 6 einrasten. Fig. 15 zeigt gleichzeitig noch zwei Rampen, de­ ren schräge Keilflächen dafür sorgen, daß bei einer einen bestimmten Drehwinkel überschreitenden Drehbewegung der Be­ tätigungsstange 1 gegenüber dem Pedalhebel 5 diese in Rich­ tung des Pfeiles F von dem Bolzen 6 heruntergehoben wird. Hierdurch wird die zwangsweise Aufhebung der Lagerverbindung zwischen Bolzen 6 und Betätigungsstange 1 im Crashfall er­ reicht.

Die Fig. 17 bis 19 zeigen ein gegenüber der vorstehend be­ schriebenen Kunststoffhülse etwas abgeändertes viertes Aus­ führungsbeispiel der Erfindung. Dabei wird die Hülse nicht wie in Fig. 11 durch einen Haltearm 11 vormontiert auf der Betätigungsstange 1 gehalten, sondern mit Hilfe elastischer Haltefinger 18, 19, die an der Oberfläche der Betätigungs­ stange 1 angreifen. Dabei wird die Kunststoffhülse 19 in Fig. 18 zur Vormontage von unten nach oben eingedrückt, bis sie die in Fig. 18 gezeigte Lage eingenommen hat. Fig. 20 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt von Fig. 17. Fig. 19 unterscheidet sich von Fig. 15 nur dadurch, daß statt zwei Rampen nur eine Rampe 14 vorgesehen ist. In den Fig. 21 und 22 ist die Kunststoffhülse nach den Fig. 18, 20 mehr ins einzelne gehend dargestellt. Durch die Einfügung der Schlit­ ze 20 wird eine verbesserte elastische Wirkung hinsichtlich der Haltefinger 18 und der Rastvorsprünge 13 erreicht. Wäh­ rend die Ausführungsbeispiele der Rastvorrichtungen nach den Fig. 13 bis 22 aus Kunststoff gebildet sind, zeigen die Fig. 25 bis 34 ein fünftes, aus Blech geformtes Ausführungsbei­ spiel. Die Rastvorrichtung besteht dabei im wesentlichen aus einer Blechmanschette, die auf ihrer einen Seite (siehe Fig. 23) geschlitzt ist. Während Fig. 23 die obere Fläche der Rastmanschette zeigt, ist in Fig. 24 die Oberfläche der der Betätigungsstange zugewandte Unterseite zu sehen. Die Fig. 26, 27, 28 zeigen Schnitte durch die Manschette an den be­ zeichneten Stellen. Für die Erfindung wichtig ist, daß der für die Fertigung aus einem einzigen Blechteil sowieso not­ wendige Längsschlitz 21 gleichzeitig für die Elastizität der Rastvorsprünge 22 sorgt, welche in die umlaufende Nut 8 des Bolzens 6 eingreifen sollen. Die Fig. 26 bis 28 zeigen Schnitte durch die manschettenartige Rastvorrichtung an den angegebenen Stellen. Für die Erfindung bedeutend ist auch, daß an mindestens zwei Seiten der Rastvorrichtung 3 elasti­ sche Federlappen 23 vorgesehen sind, welche in entsprechende Ausnehmungen an den Seitenflächen der Betätigungsstange 1 einrasten können und somit die Lage der Rastvorrichtung 3 gegenüber der Betätigungsstange 1 sichern. Dies ist in Fig. 32 deutlich gezeigt. Für die Erfindung weiterhin wichtig sind die Federelemente 24, die vom Boden (Fig. 26) der Rast­ vorrichtung ausgehend vergleichsweise lang sind und bis in den Bereich der Rastvorsprünge 22 auf der Oberseite gemäß Fig. 23 der Rastvorrichtung 3 reichen. Diese Federelemente 24 haben nun nicht die Aufgabe, ebenfalls für eine Verra­ stung zu sorgen, sondern sie sollen eine Vorspannung schaf­ fen, welche die Rastvorrichtung von dem Bolzen 6 herunter­ zieht, falls die Verrastung nicht vollständig durchgeführt wurde. Die Federelemente schaffen somit eine ständige Vor­ spannung in Richtung der Lösung der Verrastung. Gleichzeitig kann hierdurch ein Klappern der Rasthülse bzw. des Drehla­ gers durch die Vorspannung verhindert werden. Die Wirkung der Vorspannung ist sehr gut in Fig. 34 zu erkennen, während die Fig. 30 und 32 die auf der Betätigungsstange 1 vormon­ tierte Rastvorrichtung 3 zeigen.

Fig. 34 zeigt im übrigen noch die Verwendung einer Lagerhül­ se 25 zur Verbesserung des Drehlagers zwischen der Betäti­ gungsstange 1 und dem Bolzen 6.

Die Fig. 35 bis 43 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbei­ spiel der Rastvorrichtung gemäß den Fig. 23 bis 34. Ein we­ sentlicher Unterschied des sechsten Ausführungsbeispiels gegenüber dem genannten fünften Ausführungsbeispiel ist die Anordnung der Federelemente 24, die wie aus Fig. 39 ersicht­ lich, versuchen, die Rastvorrichtung 3 durch Anlage gegen die Oberfläche des Pedalhebels 5 aus der Verrastung zu drücken. Eine gewisse Änderung haben auch die Rastvorsprünge 22 erfahren, wobei statt vier Rastvorsprüngen in den Fig. 22 bis 34 nur noch zwei Rastvorsprünge 22 mit verminderter Ela­ stizität vorgesehen sind, die sich an den Längsschlitz 21 anschließen.

Aus Fig. 29 ist noch das Prinzip zur Lösung der Drehverbin­ dung im Crashfall zu entnehmen. Dabei sind die Rampen 14, 15 von oben gesehen gezeigt, die dafür sorgen, daß bei einer weiteren Drehung der Betätigungsstange 1 im Uhrzeigersinn die Betätigungsstange 1 in Richtung zum Betrachter hin von dem Bolzen 6 abgezogen wird.

Claims (9)

1. Einrichtung zur Betätigung einer Vorrichtung eines Brem­ sensystems für Fahrzeuge, bestehend aus einem schwenkbar angeordneten Pedalhebel (5) sowie einer Betätigungsstan­ ge (1), die an einem mit dem Pedalhebel (5) starr ver­ bundenen Bolzen (6) begrenzt drehbar angelenkt ist, wo­ bei die Verbindung zwischen Pedalhebel (5) und Betäti­ gungsstange (1) durch die Wirkung einer bei einem zu Verformungen des Fahrzeugvorderteils führenden Unfall auftretenden Kraft lösbar ist und wobei die Verbindung zwischen der Betätigungsstange (1) und dem Bolzen (6) durch eine Rastvorrichtung gesichert ist, welche durch Einwirkung einer in Richtung Achse des Bolzens (6) auf­ tretenden Kraft lösbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (3) mit einem Halteelement (11, 23) versehen ist, welches die Rastvorrichtung (3) vor dem Verrasten auf der Betätigungsstange (1) oder dem Betäti­ gungspedal hält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (3) mit mindestens einem Federele­ ment (24) versehen ist, dessen gegen die Verrastungs­ richtung der Rastvorrichtung (3) wirkende Kraft überwun­ den werden muß, um den Rastvorgang sicherzustellen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federkraft des bzw. der Federelemente (24) so groß gewählt ist, daß bei nicht ordnungsgemäß erfolg­ ter Rastung die Rastvorrichtung (3) außer Rasteingriff zum Bolzen (6) gehalten wird.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die Federelemente (24) sich am Kopf des Bolzens (6) und/oder an dem Pedalhebel (5) im Bereich des Bolzenfußes abstützen.

5. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (3) die Betätigungsstange (1) manschettenartig umgreift.

6. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (3) als Rastmittel (22) federnde Vorsprünge besitzt, die in eine zugeordnete umlaufende Nut (8) am Bolzen (6) einrastbar sind.

7. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung einstückig aus Blech gefertigt ist und vorzugsweise mit einem Haltearm (11) versehen ist, welcher im Abstand zu den Rastmitteln (22) an der Betätigungsstange (11) angreift.

8. Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (3) an ihrer die Rastmittel (22) aufweisenden Seite im wesent­ lichen senkrecht zur Oberfläche der Vorrichtung abste­ hende Finger besitzt, die derart lang gewählt sind, daß ein Verrasten in verkehrter Einbaulage nicht möglich ist, in der die Finger auf die Oberfläche der Betäti­ gungsstange (1) weisen.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastvorrichtung (10) eine Kunst­ stoffhülse ist, deren Rastmittel (13) senkrecht von der inneren Mantelfläche abstehen und daß die Rastvorrich­ tung vorzugsweise mit von der äußeren Mantelfläche ab­ stehenden Haltefingern (18, 19) versehen ist, welche die Hülse (10) in einer Lageröffnung (2) in der Betätigungs­ stange (1) sichern.