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Die Erfindung betrifft Kraftfahrzeugpedale und ihre Trägerrahmen.
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Herkömmliche Kraftfahrzeugpedale wie Gas-, Brems- und
Kupplungspedal, wurden aus Metall gefertigt und individuell mit Hilfe metallischer
Lagerträger an dem Fahrzeugkörper gelagert, üblicherweise am Rumpf.
Das verwendete Metall ist grundsätzlich Stahl, und die Lagerträger
wurden durch Pressen, Bohren und Schweißen gefertigt. Die
Verwendung von metallischen Pedalen und Lagerträgern erhöhte das
Gewicht des Kraftfahrzeugs, während die Verfahren zu ihrer Herstellung
und ihrer Montage in dem Fahrzeug zeitraubend und relativ kostspielig
sind.
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Aus der DE-A-22 37 623 ist es außerdem bekannt, eine Pedaleinheit
vorzusehen, die ein Kraftfahrzeugsteuerpedal und einen Trägerrahmen
aufweist, welche beide als Kunststofformteil ausgebildet und
zusammengebaut werden, wobei das Pedal innerhalb des Trägerrahmens
schwenkbar gelagert ist, fertig für den Einbau der Einheit in ein Kraftfahrzeug.
Der Trägerrahmen weist eine L-förmige Platte mit Befestigungslöchern
in dem Basisschenkel der Platte und mit hochstehenden Flanschen auf,
zwischen denen das Pedal schwenkbar gelagert ist. Bei dieser
Anordnung erfolgt das Befestigen sowie die einzige Lagerung des
Trägerrahmens beim Einsetzen der Einheit in ein Fahrzeug an dem
Basisschenkel der Platte. Diese Lagerung birgt die Gefahr in sich, daß
das Kunststofformteil, wenn das Pedal Belastungen im Betrieb ausgesetzt
wird, möglicherweise an anderen Teilen bricht.
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Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, zumindest einige der
angegebenen Nachteile zu vermeiden.
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Die vorliegende Erfindung ist eine Pedaleinheit mit einem
Trägerrahmen, der an einem Bauteil eines Kraftfahrzeugs befestigbar ist, um
die Einheit zur Verwendung an einem Kraftfahrzeug anzubringen, wobei
die Einheit mindestens ein Kraftfahrzeugpedal aufweist, welches drehbar
an dem Trägerrahmen gelagert ist, das Pedal und der Trägerrahmen als
Kunststofformteile ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der
Trägerrahmen eine mit einer Fixiereinrichtung ausgestattete Rückwand
aufweist, wodurch der Trägerrahmen mit der Rückwand an dem
Fahrzeug-Bauteil befestigt werden kann, eine Umfangswand, die einstückig
mit der Rückwand ausgebildet ist und von dieser nach vorn wegsteht,
und eine Pedalaufnahme mit einem Paar voneinander beabstandeter
Anschlußplatten, die einstückig mit der Rück- und Umfangswand
ausgebildet sind und von diesen nach vorn wegstehen, wobei das Pedal
zwischen den Anschlußplatten drehbar gelagert ist und zu den
Anschlußplatten eine weitere Fixiereinrichtung gehört, die von der Rückwand
beabstandet ist, um den Trägerrahmen an dem Fahrzeugbauteil zu
befestigen.
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Die zusammengebaute Pedaleinheit vereinfacht die Anbringung des
Pedals an einem Fahrzeug. Zu der Befestigungseinrichtung an der
Rückwand des Trägerrahmens und zu den Anschlußplatten der Pedalstelle
können Öffnungen gehören, bei denen es sich um Löcher und/oder
Schlitze handelt, mit deren Hilfe der Trägerrahmen an dem Bauteil des
Kraftfahrzeugs mittels Bolzen angebracht werden kann. An festen
Positionen des Bauteils können durch den Fahrzeughersteller Bolzen
oder Löcher für Bolzen vorgesehen werden, wobei der Trägerrahmen
die in ihm ausgebildeten Öffnungen aufweist, die so liegen, daß sie zu
den Bolzen oder den Löchern in dem Bauteil passen.
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Die Umfangswand und die Anschlußplatten verstärken den Trägerrahmen
und verleihen ihm Eigensteifigkeit. Die Schaffung der weiteren
Befestigungseinrichtung in Verbindung mit den Anschlußplatten und mit
Abstand von der Rückwand trägt nicht nur zur Sicherheit der Einheit
bei, wenn diese für den Gebrauch an einem Fahrzeug angebracht wird,
sondern dadurch wird auch eine weitere Abstützung für den
Trägerrahmen erreicht, speziell an den Anschlußträgern dort, wo
Beanspruchungen seitens des betätigten Pedals konzentriert werden. Diese
weitere Abstützung verteilt die Kräfte, denen der Trägerrahmen im
Gebrauch ausgesetzt ist, erhöht die Steifigkeit der Einheit, wenn diese
sich im Einsatz befindet, und verringert die Möglichkeit eines Bruchs
des Trägerrahmens durch die aufgebrachten Lasten.
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Das Pedal und der Trägerrahmen können vollständig aus
Kunststoffmaterial gefertigt sein, oder es kann eines der beiden Teile oder beide
Teile eine metallische Verstärkung beinhalten, die in das Formteil
eingeformt oder später an dem Trägerrahmen angebracht wird.
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Die Fertigung aus Kunststoff ermöglicht eine Gewichtsreduzierung der
Bauelemente. Durch geeignete Ausgestaltung der Formen der
Bauelemente läßt sich der Kunststoff in jedem der Trägerrahmen auf einem
kleinsten Wert halten, um die benötigte Betriebsfestigkeit und -steifigkeit
zu erreichen.
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In den Trägerrahmen können einstückige Ausbildungen eingebaut
werden, wodurch das Pedal schwenkbar an dem Trägerrahmen gelagert
wird. Alternativ können separate Mittel an den Bauteilen angebracht
werden, um die Schwenkverbindung zu schaffen. Beispielsweise kann
ein metallischer Drehzapfen vorgesehen werden, welcher direkt mit
Löchern oder Fassungen in dem Kunststoff in einem oder in beiden
Bauteilen in Eingriff tritt, oder der in einer oder mehreren Lagerschalen
oder metallischen Lagern oder einem anderen geeigneten Lagermaterial
wie z. B. Nylon aufgenommen ist.
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Die Pedaleinheit kann ein Gaspedal enthalten. Zu dem Gaspedal kann
ein zugehöriger Aktuator gehören, der ebenfalls ein Formteil aus
Kunststoff ist. Der Aktuator kann fest mit einem Drehzapfen des Pedals
zusammenhängen. Vorzugsweise besteht der Drehzapfen aus Metall. Er
kann die Form eines Rohrstückes aufweisen. Mindestens an jenen
Teilen, die mit dem Pedal und dem Aktuator in Eingriff stehen, ist der
Drehzapfen vorzugsweise von nicht-kreisförmigem Querschnitt, um einer
Relativ-Winkelbewegung des Pedals und des Aktuators um den
Drehzapfen herum zu widerstehen oder das Widerstehen zu unterstützen.
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Die Pedaleinheit kann zwei oder mehrere Pedale aufweisen, die an dem
Trägerrahmen montiert sind. Sämtliche für ein Kraftfahrzeug benötigten
Pedale können an dem Trägerrahmen gelagert sein. Man erkennt, daß
durch Lagern von zwei oder mehr Pedalen an lediglich einem
Trägerrahmen eine beträchtliche Vereinfachung beim Einsetzen der Pedale in
ein Fahrzeug erreicht werden kann.
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Alternativ können die Pedale für ein Fahrzeug unterteilt werden
zwischen erfindungsgemäßen Pedaleinheiten. Derartige Einheiten können
derart ausgestaltet werden, daß sie individuell an ein Fahrzeug montiert
und befestigt werden, oder sie können zusammenhängen und dann als
Verbundbauteil am Fahrzeug angebracht werden.
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Ein geeigneter Kunststoff für die Trägerrahmen ist glasgefülltes Nylon.
Andere Kunststoffe sind möglich.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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Figur 1 eine Vorderansicht einer Pedaleinheit gemäß einem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung, wobei Steuerpedale gestrichelt
gezeichnet sind;
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Figur 2 eine Draufsicht auf einen Trägerrahmen der Pedaleinheit;
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Figur 3 eine teilweise geschnittene vergrößerte Vorderansicht eines
Gaspedals und eines Aktuators der Pedaleinheit;
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Figur 4 eine Seitenansicht des Aktuators; und
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Figuren 5 und 6 Vorder- und Seitenansichten eines Kupplungspedals der
Pedaleinheit.
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In Figur 1 der Zeichnungen ist eine Pedaleinheit dargestellt, die einen
Trägerrahmen 1, ein Gaspedal 2 und einen Aktuator 3, ein
Kupplungspedal 4 und ein Bremspedal 5 enthält. Mit der möglichen Ausnahme des
Bremspedals bestehen sie sämtlich aus Kunststofformteilen, vorzugsweise
einem glasgefüllten Nylon.
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Der Trägerrahmen 1 hat allgemein die Form eines Kastens mit offener
Vorderseite mit einer flachen Rückwand 6 und einer durchgehenden,
nach vorn vorspringenden Umfangswand 7, die eine Oberwand 8, zwei
Seitenwände 9 und 10 und eine Bodenwand 11 bildet. Es gibt eine erste,
zur Seite und nach unten gerichtete Vergrößerung 12 an der einen Seite
9 des Trägerrahmens, und eine zweite nach unten gerichtete
Vergrößerung 13 im Mittelbereich des Bodens. An der ersten Vergrößerung
12 und auch oberhalb der zweiten Vergrößerung 13 sind horizontal
miteinander ausgerichtete Verankerungen 14 und 15 einstückig mit der
Rückwand 6 für Drehlager 16, 16' (siehe Figur 3) für das Gaspedal 2
ausgebildet. In der Nähe der einander abgewandten Enden des
Trägerrahmens befinden sich eine Bremspedalstelle 17 und eine
Kupplungspedalstelle 18. Die Bremspedalstelle 17, die sich in dem oberen Teil des
Trägerrahmens 1 an einer Stelle zwischen den Vergrößerungen 12 und
13 befindet, enthält eine nach vorn und nach oben geneigte
Verlängerung 19 der Oberwand 8, welche seitliche Flansche 20 und
parallele Anschlußplatten 21 enthält, die sich von der Verlängerung 19
nach unten erstrecken und sich mit der Oberwand 8 sowie der
Rückwand 6 vereinen. Die Anschlußplatten 21 erstrecken sich über mehr als
die Hälfte der Rückwand nach unten. In Richtung auf die vorderen
Enden der Anschlußplatten 21 befinden sich in deren oberen Teilen
koaxiale Drehlagerlöcher 23 für das Bremspedal 5. Die
Kupplungspedalstelle 18 erstreckt sich durch die Tiefe des Trägerrahmens hindurch von
der Oberwand 8 bis zu der Bodenwand 11. Sie enthält außerdem eine
nach vorne und nach oben geneigte Verlängerung 24 der Oberwand, die
sich beträchtlich weiter nach vorne als die Verlängerung 19 an der
Bremspedalstelle erstreckt, und parallele Anschlußplatten 25, die mit der
Oberwand 8 der Rückwand 6 und der Bodenwand 11 vereint sind. Die
vorderen Ränder der Anschlußplatten 25 sind nach hinten abgestuft,
während sie sich nach unten erstrecken. Koaxiale Schwenklagerlöcher 26
für das Kupplungspedal 4 sind in dem größeren oberen Abschnitt der
Anschlußplatten 25 ausgebildet.
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In der Rückwand 6 sind Befestigungslöcher 27 ausgebildet, und es gibt
Befestigungsschlitze 28 in den Flanschen 20 der Bremspedalstelle 17 und
in der Verlängerung 24 der Kupplungspedalstelle 18, um den
Trägerrahmen 1 in seiner Montagelage zu befestigen, wenn die Einheit für den
Einsatz in einem Fahrzeug eingebaut wird.
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Als eine optionale Besonderheit kann ein Paar Träger 29, Figur 1,
einstückig auf der Rückwand 6 ausgebildet sein, um eine nicht dargestellte
Reisewegsteuerung in dem Trägerrahmen zwischen der Bremspedal- und
der Kupplungspedalstelle drehbar anzuordnen.
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Das Gaspedal 2 enthält gemäß Figur 3 einen etwas gekröpften
Haupthebelabschnitt 30 mit einem Ansatzabschnitt 31 an seinem oberen Ende
und einem vergrößertem Fußauftrittabschnitt 32 an seinem unteren Ende.
Der Hebel 30 hat U-förmigen Querschnitt, wobei die Basis des U sich
auf der Vorderseite des Hebels befindet, und er besitzt zick-zack-
förmige Verstärkungsstege 33 in seinem Hohlraum, die sich zwischen
den Seitenschenkeln des U erstrecken und auch mit der Basis des U
verbunden sind. Der zugehörige Aktuator 3 besitzt in ähnlicher Weise
einen gekröpften, jedoch kürzeren Hebelabschnitt 34 mit einem oberen
und einem unteren Ansatzabschnitt 35, 36 an seinem oberen und unteren
Ende. Zwischen den Ansätzen 35 und 36 ist der Hebel 34 gebogen, wie
aus Figur 4 ersichtlich ist. In diesem Fall hat der Hebel 34 ein
I-Querschnitt mit einer verstärkenden Zwischen-Längsrippe 37 und zick-zack-
förmigen Verstärkungsrippen 38 an jeder Seite des Stegs des I.
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Sowohl das Gaspedal 2 als auch der Aktuator 3 sind auf einem
rohrförmigen Schwenkzapfen 39 an vergrößerten Sechseckquerschnitten 40,
41 fixiert, so daß sie gegen eine Verdrehung relativ zu dem
Schwenkzapfen gesichert sind. Ein erster Sechseckquerschnitt 40 befindet sich
mit Abstand in der Nähe von dem einen Ende des Schwenkzapfens und
steht mittels einer strengen Preßpassung in Eingriff mit einem
komplementär ausgebildeten Loch 42 in dem Ansatz 31 des Gaspedals. Ein
zweiter Sechseckquerschnitt 41 steht über eine strenge Preßpassung mit
einer komplementären Fassung 43 des Ansatzes 36 an dem unteren Ende
des Aktuatorhebels 34 in Eingriff. Haltestifte 44 fixieren die jeweiligen
Ansätze sicher an den Drehzapfen 39 an den Sechseckquerschnitten.
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Die Schwenklager 16, 16' für das Gaspedal sind an runden Abschnitten
des Drehzapfens 39 außerhalb bezüglich des ersten Sechseckquerschnitts
und innerhalb bezüglich des zweiten Sechseckquerschnitts 41 befestigt.
Der Drehzapfen 39 ist den Lagern 16, 16' drehbar, welche mittels
Nieten oder Bolzen an den Verankerungen 14, 15 des Trägerrahmens
fixiert sind, um das Gaspedal und den Aktuator innerhalb des
Trägerrahmens drehbar zu positionieren. Auf dem Drehzapfen 39 befindet sich
zwischen dem Lager 16' und dem benachbarten unteren Ansatz 36 des
Aktuators eine Druckscheibe 47.
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An seinem oberen Ansatz 35 besitzt der Aktuator einen Zapfen 48, der,
gehalten von einem Spaltstift 49 und einer Beilagscheibe 50, eine
gepreßte Metallverbindung 51 für den Anschluß eines Gashebelzugs an
dem Aktuator trägt, wenn die Pedaleinheit zur Verwendung installiert
ist, und trägt außerdem eine Schrauben-Rückstelltorsionsfeder 52, die
auf den Hebel 34 des Aktuators und auf den Trägerrahmen 1 einwirkt,
um den Aktuator und das Gaspedal 2 in die normale Ruhestelle
vorzuspannen.
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Das Kupplungspedal 4 enthält einen Hebelabschnitt 53, der gemäß Figur
6 von einem oberen Endabschnitt 34, der einen Ansatz 55 aufweist, bis
zu seinem unteren Endabschnitt 56 hin, wo ein vergrößerter
Fußrastabschnitt 57 gebildet ist, nach hinten gekröpft ist. Über den größten Teil
sitzt der Hebel 53 I-Querschnitt, was seine Tiefe in Richtung auf den
unteren Endabschnitt verringert, wobei sich Verstärkungsrippen 58 an
jeder Seite des Stegs des I befindet. Der untere Endabschnitt 56 hat
umgekehrten U-Querschnitt. Der Fußrastabschnitt 53 ist etwa
tafelförmig mit einem nach hinten gerichteten Umfangsflansch 59 und
verstärkenden Querrippen 60 auf der Rückseite. Ein Durchgangsloch 61 in
dem Ansatz 55 ist mit einer Stahlbuchse 62 ausgekleidet.
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Das Kupplungspedal 4 wird an der Kupplungspedalstelle 18 des
Trägerrahmens zwischen den parallelen Anschlußplatten 55 verschwenkt. Ein
als Schwenkzapfen dienender Bolzen 63 steht mit den Drehlagerlöchern
26 der Anschlußplatten 25 in Eingriff und durchsetzt die Buchse 62 in
dem Ansatz 55 des Kupplungspedals, so daß dieses eine
Schwenkbewegung
bezüglich der Stelle vollziehen kann, wobei es von einer
Verriegelungsmutter 64 gesichert wird. Auf dem Bolzen 64 zwischen
dem Ansatz 55 und den Anschlußplatten befinden sich Druchscheiben
65, und an dem Bolzen außerhalb der Anschlußplatten in der
Nachbarschaft des Kopfs 63' des Bolzens und der Verriegelungsmutter 64
befinden sich Lagerscheiben 66.
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Auf der Hinterseite des Hebels 53 des Kupplungspedals befindet sich bei
dem Winkel, wo der Hebel bezüglich des oberen Endabschnitts 54 nach
hinten gekröpft ist, eine weitere Stahlbuchse 67, die einen
Anbringungspunkt für den Kolben 68 eines Kupplungsbetätigungszylinders 69 bildet,
der von dem Kupplungspedal betätigt wird, wenn die Pedaleinheit für
den Gebrauch in einem Fahrzeug montiert ist. Bei dem Winkel unterhalb
der Stelle, wo der Hebel nach vorne abgewinkelt ist, befindet sich
wiederum ein Nylonlager 70 auf der Hinterseite des Hebels 53. Eine mit
dem Lager 70 in Eingriff stehenden Schrauben-Rückstelltorsionsfeder 71
wirkt auf den Trägerrahmen ein, damit das Kupplungspedal in normaler
Weise in die Ruhestellung vorgespannt wird.
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Die Buchse 62 beim Ansatz 55 und die Buchse 67 sowie das Lager 70
an dem Hebel 53 können in das Kupplungspedal eingesetzt werden,
wenn dieses geformt wird.
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Das Bremspedal 5 kann eine ähnliche Form besitzen wie das
Kupplungspedal 4 und es kann in ähnlicher Weise zwischen den Anschlußplatten
21 der Bremspedalstelle 17 drehbar gelagert und mit einem
Bremszylinder verbunden sein, wobei eine Feder S in ähnlicher Weise in eine
Ruhestellung vorspannt. Alternativ kann das Bremspedal aus Metall
gefertigt sein oder es kann teilweise aus Metall und teilweise aus
Kunststoff bestehen. Beispielsweise kann in der letztgenannten Form das
Bremspedal ein Metall-Preßteil sein, welches möglicherweise aus einem
relativ dünnen Blech besteht, und mit Kunststoff überzogen ist,
vorzugsweise mit einem glasgefüllten Nylon, um die erforderliche Endform zu
erlangen.
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Die Pedale, ihre Federn und der Aktuator 3 werden sämtlich in den
Trägerrahmen 1 montiert, so daß die Pedaleinheit fertig ist, bevor sie
für den Einsatz an einem Kraftfahrzeug angebracht wird. Dann ist es
eine relativ einfache Sache, die Einheit am Fahrzeug anzubringen und
sie in ihrer Position zu fixieren, indem der Trägerrahmen auf seinem
Lager an den Befestigungslöchern 27 und -schlitzen 28 mittels
Schraubenbolzen festgeschraubt wird.