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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Crashsicherheit von Kraftfahrzeugen und insbesondere auf ein Fußhebelwerk für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Lagerbock mit mindestens einer Lagerwange, eine Lagerachse und einen Pedalhebel, der zwischen über die Lagerachse schwenkbar gelagert ist.
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Fußhebelwerke mit hängenden Pedalhebeln werden in der Regel an einem Abschnitt einer Spritzwand des Fahrzeugaufbaus befestigt. Im Crashfall wird die Spritzwand und damit der an dieser befestigte Lagerbock des Fußhebelwerks in Richtung der Fahrerposition verschoben. Um in einem solchen Fall das Verletzungsrisiko im Fußbereich des Fahrers gering zu halten, kann der Pedalhebel durch geeignete Maßnahmen entkoppelt oder aktiv von den Füßen des Fahrers wegbewegt werden. Im Stand der Technik existieren hierzu bereits eine Vielzahl von unterschiedlichen Lösungsvorschlägen.
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So ist beispielsweise aus der
DE 100 64 770 C2 ein Fußhebelwerk bekannt, bei dem im Crashfall die Lagerachse des Pedalhebels mittels eines Trennkeils abgeschert wird, so dass der Pedalhebel freigegeben wird. Dadurch wird ein Vordringen des Pedalhebels in den Fußraum verhindert und der Fahrer geschützt. Ein weiteres Fußhebelwerk dieser Bauart wird in der
EP 0 965 506 B1 beschrieben.
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Ferner ist aus der
DE 100 17 794 A1 bekannt, an einem sich im Crashfall weniger stark verformenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus einen Lösehebel anzuordnen, der bei einem Vordringen des Lagerbocks gegen den Pedalhebel in Anlage gelangt und bei einem weiteren Vordringen den Pedalhebel aus seiner Lagerung am Lagerbock drückt. Der Lagerbock weist hierzu Solltrennstellen auf, so dass dieser bei einer Überlastung im Bereich der Lagerung bricht und der Pedalhebel freigegeben wird.
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Weiterhin wird in der
DE 101 17 407 A1 ein Fußhebelwerk beschrieben, bei dem der Pedalhebel durch eine zielgerichtete Verformung des Lagerbocks freigegeben wird. Zudem ist ein Niederhalter vorgesehen, der im Crashfall den Pedalhebel in Richtung der Spritzwand verschwenkt, wobei die Schwenkbewegung um den Anlenkpunkt einer Betätigungsstange einer Fahrzeugbremse erfolgt.
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Aus der
DE 199 26 604 C1 ist ein Fußhebelwerk mit einem Lagerblock und einer Lagerachse für den Pedalhebel bekannt. Um bei einem Crash die Verschiebbarkeit des Pedalhebel aus dem Fahrgastraum zu realisieren, ist ein Abreißelement vorgesehen, dass die Lagerachse abtrennt. Das Abreißelement wird durch ein geeignetes Widerlager auf die Lagerachse verschoben. Einen ähnlichen Aufbau zeigen die
DE 101 05 546 B4 ,
DE 103 54 378 A1 ,
DE 10 2004 010 035 A1 und
EP 1 479 578 A2 .
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Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein weiteres Fußhebelwerk zu schaffen, das das Risiko von Fußverletzungen weiter vermindert.
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Diese Aufgabe wird durch ein Fußhebelwerk gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Fußhebelwerk umfasst einen Lagerbock mit mindestens einer Lagerwange, eine Lagerachse und einen Pedalhebel, der über die Lagerachse schwenkbar gelagert ist. Das erfindungsgemäße Fußhebelwerk zeichnet sich dadurch aus, dass ein Torsionshebel drehfest mit der Lagerachse gekoppelt ist, die ihrerseits drehfest an der mindestens einen Lagerwange gelagert ist, und dass der Torsionshebel gegen ein Widerlager derart abgestützt ist, dass bei einer Relativbewegung zwischen dem Lagerbock und dem Widerlager der Torsionshebel relativ zu dem Lagerbock verschwenkt und die Lagerachse tordiert wird.
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Wird im Crashfall der Lagerbock in Richtung der Fahrgastzelle verschoben, so bewirkt das Verschwenken des Torsionshebels einen Torsionsbruch der Lagerachse, so dass die Anbindung des Pedalhebels am Lagerbock aufgehoben und der Pedalhebel damit kraftfrei wird.
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Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen angegeben.
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Gemäß einer ersten, vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Lagerachse zwischen dem Lagerbock und dem Torsionshebel eine Sollbruchstelle vorgesehen. Dies begünstigt das Brechen der Lagerachse an einer für die Freigabe des Pedals besonders vorteilhaften Stelle.
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Eine drehfeste Verbindung zwischen der Lagerachse und dem Lagerbock lässt sich besonders einfach durch eine formschlüssige Verbindung zwischen diesen erzielen. Beispielsweise kann an der Lagerachse hierzu ein unrunder Profilquerschnitt vorgesehen werden, für den eine entsprechend geformte Aufnahmeöffnung an der jeweiligen Lagerwange ausgebildet wird.
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Auch die drehfeste Kopplung zwischen der Lagerachse und dem Torsionshebel wird vorzugsweise durch eine formschlüssige Verbindung erzielt, die, wie im vorgenannten Fall, beispielsweise durch einen unrunden Profilquerschnitt und eine entsprechende Aufnahmeöffnung realisiert werden kann.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Widerlager durch eine aufbauseitige abgestützte Strebe gebildet, wobei der Torsionshebel der Strebe vorgelagert ist. Dabei kann die Strebe gegen den Torsionshebel anliegen. Dies ermöglicht einen einfachen Toleranzausgleich zwischen dem Torsionshebel und der Strebe und gestattet eine einfache Montage.
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Es ist jedoch auch möglich, die aufbauseitig abgestützte Strebe fest mit dem Torsionshebel zu verbinden. Hierdurch werden eventuelle Leerwege auf ein Minimum reduziert. Überdies können Betriebskräfte des Fußhebelwerks, die bei einer normalen Pedalbetätigung auftreten, über die Strebe am Fahrzeugaufbau abgestützt werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Torsionshebel ein Bügel ausgebildet, der den Pedalhebel fahrerseitig übergreift. Im Crashfall, das heißt bei einem Verschwenken des Torsionshebels relativ zu dem Lagerbock wird der Pedalhebel durch den Bügel niedergehalten. Dazu kann der Pedalhebel gegebenenfalls auch in Richtung des Lagerbocks mit einer Kraft beaufschlagt werden, so dass dieser in Richtung der Spritzwand und damit vom Fahrer weggedrückt wird. Dies kann unabhängig von der Auslösung des Pedalhebels erfolgen. Hierdurch wird das Verletzungsrisiko im Fußbereich weiter vermindert.
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Vorzugsweise greift das Widerlager an dem Bügel des Torsionshebels an. Dabei ist die Kraftwirkungslinie des Widerlagers von der Drehachse des Pedalhebels beabstandet, so dass sich im Crashfall ein ausreichender Hebelarm zum Verschwenken des Pedalhebels ergibt.
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Die Lagerachse kann beispielsweise einen Bolzen aufweisen, der durch zwei einander gegenüberliegende Lagerwangen hindurchgeführt und mittels eines Spannorgans axial an diesen festgelegt ist. Dieser Bolzen wird im Crashfall durch Torsionsüberlastung zerstört. Zur Gewährleistung der Schwenkbewegbarkeit des Pedalhebels im normalen Betrieb ist der Pedalhebel mittels einer Buchse schwenkbar an dem Bolzen gelagert.
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Alternativ hierzu kann die Lagerachse auch durch einen vorzugsweise hohlen Bolzen gebildet werden, der durch zwei einander gegenüberliegende Lagerwangen hindurchgeführt und an diesen axial gesichert ist, wobei der Pedalhebel unmittelbar an einem Außenumfangsabschnitt des hohlen Bolzens schwenkbar gelagert ist.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
- 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels für ein Fußhebelwerk nach der Erfindung,
- 2 eine perspektivische Ansicht der Pedallagerung und des Torsionshebels des Fußhebelwerks aus 1,
- 3 eine Explosionsdarstellung des Fußhebelwerks nach 1,
- 4 eine Schnittansicht der Pedallagerung des Fußhebelwerks nach 1,
- 5 eine Schnittansicht einer Pedallagerung einer alternativen Ausführungsvariante, und in
- 6 eine Ansicht auf eine Stirnseite des Lagerbolzens der Pedallagerung nach 5.
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Das in den 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt ein Fußhebelwerk eines Kraftfahrzeugs. Dieses umfasst einen Lagerbock 1 sowie einen schwenkbar an diesem gelagerten hängenden Pedalhebel 2. Aus Gründen der Anschaulichkeit ist hier lediglich ein Pedalhebel 2 dargestellt, über den beispielsweise eine Fahrzeugbremse betätigt werden kann. Ein Pedalhebel zur Betätigung einer Fahrzeugkupplung kann entsprechend ausgeführt und gegebenenfalls am gleichen Lagerbock gelagert werden.
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Der Lagerbock 1 weist einen Sockel 3 auf und ist über diesen an einer Spritzwand des Fahrzeugaufbaus befestigt. An dem Lagerbock 1 sind zwei einander gegenüberliegende Lagerwangen 4 und 5 ausgebildet, zwischen denen ein oberer Endabschnitt 6 des Pedalhebels 2 angeordnet ist. Der Pedalhebel 2 ist über eine Lagerachse 7 gegenüber dem Lagerbock 1 verschwenkbar, um bei einer Betätigung des Pedalhebels 2 ein Schwenken desselben um die Drehachse A zu ermöglichen.
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Es ist jedoch auch möglich, die Lagerachse 7 an einer einzigen Lagerwange 4 bzw. 5 fliegend zu lagern. In diesem Fall wird lediglich eine Lagerwange benötigt.
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Die Lagerachse 7 des ersten Ausführungsbeispiels wird durch einen Bolzen 8 gebildet, der durch die Lagerwangen 4 und 5 hindurchgeführt und an diesen axial festgelegt ist. Gleichzeitig ist die Lagerachse 7 bzw. der Bolzen 8 an den Lagerwangen 4 und 5 gegen Verdrehen gesichert. An dem oberen Endabschnitt 6 des Pedalhebels 2 ist ferner eine Buchse 9 vorgesehen, über die der Pedalhebel 2 relativ zu der Lagerachse 7 um die Achse A drehen kann.
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Weiterhin weist das Fußhebelwerk einen Torsionshebel 10 auf, der mit der Lagerachse 7 drehfest gekoppelt ist. Der Torsionshebel 10 stützt sich über ein Widerlager an einem Abschnitt des Fahrzeugaufbaus ab, der im Crashfall weniger stark in Richtung der Fahrerposition verschoben wird, als die Spritzwand bzw. der an dieser befestigte Lagerbock 1.
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Bei einer Relativverschiebung im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung zwischen dem Lagerbock 1 und dem Widerlager wird der Torsionshebel 10 zunächst um die Drehachse A in Richtung der Spritzwand bzw. des Lagerbocks 1 verschwenkt. Hierbei wird aufgrund der drehfesten Kopplung der Lagerachse 7 sowohl mit dem Torsionshebel 10 als auch mit dem Lagerbock 1 in der Lagerachse 7 ein Torsionsmoment erzeugt. Gleichzeitig sind die Aufnahmen der Lagerachse 7 am Lagerbock 1 wie auch am Torsionshebel 10 derart bemessen, dass das crashbedingte Torsionsmoment zuerst zu einer Überlastung der Lagerachse 7 führt, so dass diese gezielt zerstört und damit Lagerung des Pedalhebels 2 am Lagerbock 1 aufgehoben wird. Im Crashfall wird folglich der Pedalhebel 2 im Wesentlichen kraftfrei, wodurch das von diesem verursachte Verletzungsrisiko erheblich vermindert wird.
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An dem Torsionshebel 10 ist weiterhin ein Bügel 11 vorgesehen, der den Pedalhebel 2 unterhalb der Drehachse A fahrerseitig übergreift. Bei einem Verschwenken des Torsionshebels 10 nimmt folglich der Bügel 11 den Pedalhebel 2 in Richtung der Spritzwand mit, so dass der Pedalhebel 2 im Crashfall niedergehalten oder sogar vom Fahrer weggezogen wird. Hierdurch wird die Intrusion des Pedalhebels 2 auf ein Minimum reduziert und das Verletzungsrisiko im Fußbereich weiter vermindert.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird das Widerlager durch eine Strebe 12 gebildet, die sich an einem sich im Crashfall wenig verformenden Abschnitt des Fahrzeugaufbaus wie beispielsweise einem Modulquerträger abstützt. Das freie Ende 13 der Strebe 12 ist dem Torsionshebel 10 nachgelagert, so dass der Torsionshebel 10 bei einem Vordringen des Lagerbocks 1 in Richtung einer Fahrerposition gegen das Ende 13 der Strebe 12 anläuft. Gegebenenfalls kann das Ende 13 der Strebe 12 auch unmittelbar an dem Torsionshebel 10 anliegen, wodurch der Leerweg im Crashfall minimal bleibt. Zudem ist eine solche lose Anordnung montagetechnisch vorteilhaft.
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Alternativ hierzu können die aufbauseitig abgestützte Strebe 12 und der Torsionshebel 10 fest miteinander verbunden sein, wodurch im Normalbetrieb auftretende Betriebskräfte des Fußhebelwerks über die Strebe 12 abgeleitet werden können, so dass sich eine besonders stabile Haltestruktur für den Pedalhebel 2 ergibt. Überdies ist eine einstückige Ausführung der Strebe 12 und des Torsionshebels 10 möglich.
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Die Lagerachse 7 wird hierbei durch den Bolzen 8 gebildet, der formschlüssig mit den Lagerwangen 4 und 5 sowie mit dem Torsionshebel 10 gekoppelt ist. Dazu weist der Bolzen 8 einen Abschnitt 14 mit einem Vierkantprofil auf, der sich durch entsprechend profilierte, das heißt viereckige Öffnungen 15 bzw. 16 an den Lagerwangen 4 und 5 sowie dem Torsionshebel 10 hindurcherstreckt. Anstelle eines Vierkantprofils können selbstverständlich auch andere, unrunde Profilformen verwendet werden, die eine drehfeste Kopplung bewirken. Der Bolzen 8 stützt sich mit einem Kopf 17 an einer Außenseite einer Lagerwange 4 ab. Am gegenüberliegenden Ende des Bolzens 8 ist ein Gewindeabschnitt 18 vorgesehen, auf den ein Spannorgan 19 in Form einer Mutter aufgeschraubt ist, um den Bolzen zwischen den Lagerwangen 4 und 5 axial zu verspannen.
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Zur Gewährleistung einer Drehbewegung des Pedalhebels 2 im normalen Betrieb sitzt auf dem profilierten Abschnitt 14 eine Hülse 20, an der eine Buchse 21 drehbar gelagert ist. An letzterer ist wiederum der Pedalhebel 2 mit seinem oberen Endabschnitt 6 befestigt. Der Pedalhebel 2 kann auch integral mit der Buchse 21 ausgeführt sein.
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Um bei einer Torsionsüberlastung der Lagerachse 7 eine gezielte Freigabe des Pedalhebels 2 zu ermöglichen, wird an dieser zwischen einer Lagerwange 4 bzw. 5 des Lagerbocks 1 und einer benachbarten Wange 22 bzw. 23 des Torsionshebels 10 eine Sollbruchstelle vorgesehen. Infolge des Verschwenkens des Torsionshebels 10 entstehen in diesem Bereich die größten Torsionsspannungen. Vorzugsweise wird die Lagerachse 7 bzw. der Bolzen 8 aus einem Material hergestellt, das bei Torsionsbelastung im Wesentlichen quer zur Drehachse A bricht. Zusätzlich kann in diesem Bereich an der Lagerachse 7 bzw. an dem Bolzen 8 eine gezielte Materialschwächung 24, beispielsweise in Form einer Kerbe oder einer umlaufenden Nut, vorgesehen werden.
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Eine Abwandlung der Pedallagerung ist anhand der 5 und 6 dargestellt. Die Lagerachse 7 wird in diesem Fall durch einen hohlen Bolzen 30 gebildet, an dem der Pedalhebel 2 unmittelbar schwenkgelagert ist. Eine drehfeste Verbindung zum Lagerbock 1 sowie zum Torsionshebel 10 zwecks Einleitung eines Torsionsmoments in den hohlen Bolzen 30 kann wiederum über einen Formschluss erfolgen.
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Bei der in den 5 und 6 dargestellten Abwandlung weist der Bolzen 30 einen ersten Abschnitt 31 mit einem unrunden Profilquerschnitt auf, beispielsweise ein Vierkantprofil, der mit entsprechend geformten Öffnungen 32 und 33 einer ersten Lagerwange 4 und der benachbarten Wange 22 des Torsionshebels 10 in Eingriff steht. An den profilierten ersten Abschnitt 31 schließt ein zweiter Abschnitt mit einem runden Profilquerschnitt 34 an, an dem der Pedalhebel 2 mit einer an diesem ausgebildeten Buchse 21' schwenkbar gelagert ist. Daran anschließend ist wiederum ein profilierter dritter Abschnitt 35 mit einem unrunden Profilquerschnitt, beispielsweise einem Vierkantprofil vorgesehen, der mit entsprechend geformten Öffnungen 36 und 37 der weiteren Wange 23' des Torsionshebels 10 und der zweiten Lagerwange 5' in Eingriff steht. Die Profilquerschnitte der Abschnitt 31, 34 und 35 sind so ausgeführt, dass diese zumindest durch eine Lagerwange 4 hindurchführbar sind und ferner die Buchse 21' des Pedalhebels 2 auf den mittleren, runden Abschnitt 34 aufgeschoben werden kann.
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Gegebenenfalls können wie bei der Ausführungsform nach 4 Materialschwächungen zur Förderung einer gezielten Bruchlinie im Crashfall vorgesehen werden.
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Zur Axialsicherung ist an dem ersten Abschnitt 31, welcher die größte Radialerstreckung aufweist, ein Kragen 38 angeformt, der im Einbauzustand gegen eine Außenseite der Lagerwange 4 anliegt. Weiterhin weist der Bolzen 30 am gegenüberliegenden Ende einen Widerhaken 39 zum Verrasten mit der Öffnung 37 der gegenüberliegenden Lagerwange 5 auf. Durch einen Schlitz 40 kann das Verrasten erleichtert werden. Alternativ hierzu können selbstverständlich auch andere Mittel zur Axialsicherung zum Einsatz kommen.
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In sämtlichen Fällen wird im Crashfall die Lagerachse 7 durch Torsion zerstört und dadurch der Pedalhebel 2 freigegeben. Durch einen gegebenenfalls vorgesehenen Bügel 11 bzw. Niederhalter am Torsionshebel 10 kann der Pedalhebel 2 an einem Vordringen in Richtung des Fahrers gehindert werden. Hierdurch wird eine hohe Crashsicherheit im Fußbereich erzielt.
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Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Sie ist jedoch nicht auf das konkret beschriebene Ausführungsbeispiel und die beschriebene Abwandlung beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lagerbock
- 2
- Pedalhebel
- 3
- Sockel
- 4
- Lagerwange
- 5
- Lagerwange
- 6
- Endabschnitt des Pedalhebels
- 7
- Lagerachse
- 8
- Lagerbolzen
- 9
- Buchse
- 10
- Torsionshebel
- 11
- Bügel
- 12
- Strebe
- 13
- freies Ende der Strebe
- 14
- Profilabschnitt
- 15
- Öffnung
- 16
- Öffnung
- 17
- Kopf
- 18
- Gewindeabschnitt
- 19
- Sicherungselement
- 20
- Hülse
- 21
- Buchse
- 22
- Wange des Torsionshebels
- 23
- Wange des Torsionshebels
- 24
- Materialschwächung
- 30
- hohler Bolzen
- 31
- unrunder Profilabschnitt
- 32
- Öffnung
- 33
- Öffnung
- 34
- runder Profilabschnitt
- 35
- unrunder Profilabschnitt
- 36
- Öffnung
- 37
- Öffnung
- 38
- Kragen
- 39
- Widerhaken
- 40
- Schlitz
- A
- Drehachse des Pedalhebels