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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Pedalsysteme von Kraftfahrzeugen
und bezieht sich insbesondere auf eine einstellbare Pedalvorrichtung,
deren Position und Neigung insbesondere in Abhängigkeit von der Größe und der
Morphologie des Fahrers des betreffenden Fahrzeugs einstellbar sind,
um die Ergonomie der Fahrerposten zu verbessern.
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Beispielsweise über das
Dokument
DE 10 126
194 A1 wurde bereits eine Pedalvorrichtung für Kraftfahrzeuge
vorgeschlagen, die zwischen zwei äußersten Positionen einstellbar
ist. Es handelt sich dabei um eine Gelenkvorrichtung, die aus zwei
wesentlichen Elementen besteht, die miteinander verbunden sind,
nämlich
einem ersten Element, das über
eine erste Schwenkachse mit einem festen Tragelement verbunden ist,
und einem zweiten Element, welches das Pedal selbst ist, das mit
dem ersten Element über
eine sekundäre
Schwenkachse verbunden ist, die in einer Gleitführung des ersten Elements in
ihrer Verschiebung geführt
wird. Bei der Einstellung verschiebt sich die Schwenkachse des zweiten Elements
entlang der Gleit führung,
wobei die Verschiebung von einem Antrieb betätigt wird. Bei normaler Betätigung,
wenn die Einstellung gesperrt ist, ist die Schwenkachse des zweiten
Elements relativ zu dem ersten Element fest, das seinerseits relativ
zu dem festen Tragelement um die erste Achse herum schwenkbar bleibt,
wobei auch ein Schwenkarm das zweite Element mit dem ersten Element
verbindet, um das Pedal zu positionieren und seine Versenkbewegung
zu übertragen.
Diese Bewegung wird ihrerseits in Richtung des zu betätigenden
Organs über eine
Betätigungsstange
weiter übertragen,
deren Ende durch Anlenkung mit dem ersten Element verbunden ist.
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Eine
derartige Vorrichtung ermöglicht
dank eines Antriebs insbesondere auf motorbetriebene Weise die Einstellung
der Fußplatte
des Pedals innerhalb eines bestimmten Einstellbereichs, um es dem
Fahrer zu ermöglichen,
eine in Abhängigkeit
von seiner Größe oder
seiner Morphologie und auch unter Berücksichtigung der für den Sitz
des Fahrers gewählten
Position geeignete Fahrposition einzunehmen.
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Der
Einstellbereich für
die Fußplatte
des Pedals muss es dem Fahrer gestatten, unabhängig von seiner Größe oder
Morphologie eine ergonomische Fahrposition einzunehmen und seinen
Komfort zu verbessern. Grundlegenden Vermessungen des menschlichen
Körpers,
die für
die Konstruktion von Kraftfahrzeugen durchgeführt wurden, zu Folge hat es
so den Anschein, als müssten
die folgenden allgemeinen Bedingungen eingehalten werden:
- • eine
Person mit großer
Körpergröße hat eine
zurückgeschobene
Fahrposition, damit die Arme und Beine nicht zu stark abgewinkelt
sind, und für eine
bessere Sichtweite muss sich sein Sitz in unterer Stellung befinden.
Diese Fahrposition bedeutet für
den Fahrer, dass die Beine relativ gerade und horizontal gerichtet
sind und die Füße folglich
recht hochgezogen sind.
- • Umgekehrt
platziert eine Person mit kleinerer Körpergröße ihren Sitz in eine weiter
vorgeschobene und höhere
Position, um ihre Sichtweite und ihren Abstand relativ zum Lenkrad
anzupassen. Obgleich die Beine des Fahrers kürzer sind, sind sie abgewinkelt
und weniger horizontal gerichtet, und die Füße sind somit der Horizontalen
näher gelegen.
- • Um
von einer Einstellung für
eine Person mit großer
Körpergröße in eine
Einstellung für
eine Person mit kleiner Körpergröße zu wechseln, muss
die Fußplatte
des Pedals in den Fahrgastraum des Fahrzeugs vorgeschoben werden
(das heißt,
sich an das Heck des Fahrzeugs annähern) und dabei gesenkt werden.
Ferner muss die Fußplatte
des Pedals geneigt werden, das heißt, sich an die Horizontale annähern, um
sich an die Ausrichtung anzupassen, die der Horizontalen des Fußes am nächsten ist.
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Diese
Unterschiede in der Position des Fahrers und folglich des Pedals
sind in den 1 und 2 der beigefügten Zeichnung
schematisch veranschaulicht, in denen die durchgezogen gezeichneten
Linien einer Person mit großer
Körpergröße entsprechen
und die gepunktet gezeichneten Linien einer Person mit kleiner Körpergröße entsprechen. Dank 1 lassen
sich somit die allgemeinen Positionen des Fahrers im Fahrgastraum
eines Fahrzeugs sowie die entsprechenden Sichtweitebereiche vergleichen,
wobei das Lenkrad V das Bezugselement ist. In der 2 sind
die Position und die Ausrichtung des Fußes relativ zu dem Pedal P
bei der Person mit großer
Körpergröße bzw.
bei der Person mit kleiner Körpergröße mehr
im Detail veranschaulicht, wobei hier die beiden entsprechenden äußersten
Einstellpositionen skizziert sind.
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Abgesehen
von diesen Fragen hinsichtlich der Positionen sollte auch berücksichtigt
werden, dass eine Person mit kleinerer Körpergröße prinzipiell weniger Kraft
im Fuß und
somit einen geringeren Winkelausschlag besitzt als eine Person mit
großer Körpergröße. Daraus
ergibt sich, dass bei einer Person mit kleiner Körpergröße und einer entsprechenden
Einstellung des Pedals dessen Untersetzungsverhältnis zunehmen muss, während der
Betätigungshub
des Pedals abnehmen muss, während umgekehrt
bei einer Person mit großer
Körpergröße das Untersetzungsverhältnis geringer
und der Hub des Pedals größer sein
kann.
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Im Übrigen bedeutet
die Hinzufügung
eines Systems zur Einstellung der Position des Pedals, wie über das
oben genannte Dokument
DE
10 126 194 A1 offenbart, derzeit eine Vervielfachung der
Zwischengelenke zwischen der Fußplatte
des Pedals und dem Aufbau des Fahrzeugs, was einerseits das Pedalsystem
komplizierter und teurer macht und andererseits der strukturellen
Steifigkeit und der Präzision
in der Bewegung des Pedals sowohl bei seiner Einstellung als auch
bei seiner Betätigung
abträglich ist.
Nun muss aber ein Pedalsystem unabhängig davon, ob es einstellbar
ist oder nicht, eine ganze Reihe von mechanischen Anforderungen
erfüllen,
Ausdauertests bestehen und (falls es einstellbar ist) eine Einstellung
unter einer Belastung gestatten, die repräsentativ für die vom Fuß des Fahrers
ausgeübte
Kraft ist.
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Die
vorliegende Erfindung soll diesen Nachteilen abhelfen und hat somit
die Aufgabe, eine einstellbare Pedalvorrichtung für Kraftfahrzeuge
bereitzustellen, die unter weitestgehender Berücksichtigung der oben dargelegten
ergonomischen Bedingungen eine mechanische Lösung darstellt, die einfacher
und somit zuverlässiger
und wirtschaftlicher ist und eine erhöhte Steifigkeit aufweist.
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Zu
diesem Zweck hat die Erfindung im Wesentlichen eine versteilbare
Pedalvorrichtung für Kraftfahrzeuge
zum Gegenstand, wobei die Vorrichtung ein Pedal enthält, dessen
Fußplatte
eine in der Höhe
und im Vorschub sowie in der Neigung verstellbare Position besitzt
zwischen einer ersten extrem hohen und in den Fahrgastraum weniger
vorgeschobenen und auch der Vertikalen am nächsten gelegenen Position,
die insbesondere für
einen Fahrer mit großer
Körpergröße angepasst
ist, und einer zweiten extrem niedrigen und in den Fahrgast weiter
vorgeschobenen und auch der Horizontalen am nächsten gelegenen Position,
die insbesondere für
einen Fahrer mit kleiner Körpergröße angepasst
ist, wobei das Pedal im Laufe seiner Betätigung eine Drehbewegung um
eine Achse beschreibt und mittels zumindest eines Schwenkarms mit
einem Organ verbunden ist, das seinerseits schwenkbar ist, mit dem
ein Ende einer Betätigungsstange
verbunden, und insbesondere angelenkt, ist, das in Richtung des
zu betätigenden
Organs gerichtet ist, wobei diese Pedalvorrichtung dadurch gekennzeichnet
ist, dass das Pedal an einer festen Trägerstruktur in dem Fahrzeug
schwenkbar befestigt ist, und dass die Position der Schwenkachse
des Pedals und/oder die Länge des
Pedals, zwischen seiner Schwenkachse und der Fußplatte, dafür vorgesehen
ist, über Betätigungsmittel
einstellbar zu sein für
die Einstellung der Position und der Neigung der Fußplatte.
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Bei
normaler Betätigung
dreht sich das Pedal somit um seine dann feste Schwenkachse und überträgt seine
Drehbewegung über
den Schwenkarm auf ein Zwischenorgan, das sogenannte Umlenkorgan,
das seinerseits um eine feste Achse schwenkt und auf die Betätigungsstange
eine Bewegung überträgt, die
mit einer Verschiebung vergleichbar ist. Bei der Einstellung des
Pedals ist entweder die Schwenkachse des Pedals abgesenkt oder angehoben
oder ist das Pedal verlängert
oder verkürzt,
was die vertikale Verschiebung der Fußplatte dieses Pedals verursacht,
die unter Berücksichtigung
der durch den Schwenkarm hergestellten Gelenkverbindung eine Drehung
des Pedals, die gleichzeitig dessen Vorschub in oder Rückzug aus
dem Fahrgastraum bewirkt, sowie eine entsprechende Änderung
seiner Neigung bewirkt. Der Weg der Fußplatte des Pedals zwischen
den äußerten Einstellpositionen,
das heißt maximal
in den Fahrgastraum vorgeschoben (dem Sitz des Fahrers am nächsten gelegen)
oder maximal von dem Fahrgastraum zurückgezogen (vom Sitz am weitesten
entfernt) bietet dem Fahrer einen geeigneten Hub. Ferner ist die
Struktur der Vorrichtung derart beschaffen, dass sich die Kräfte auf
seine Bestandteile aufteilen, also auf die für die Einstellung erforderlichen
Teile beschränkt
und weitestgehend auf die sogenannten festen Tei le, nämlich insbesondere
die Trägerstruktur
des Pedals, oder auf die sekundären Teile
konzentriert, wie beispielsweise das Umlenkorgan und den Schwenkarm.
Aufgrund ihrer Ausgestaltung bietet die Vorrichtung der Erfindung
ferner ein Untersetzungsverhältnis,
das in einer zurückgezogenen
Einstellposition mit den üblichen
Pedalausführungen
identisch ist und mit einer geringen Veränderung zunimmt, wenn die Einstellung
in eine vorgeschobene Position geändert wird.
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Die
entsprechend diesem Prinzip ausgestaltete Erfindung gibt Anlass
zu zwei wesentlichen Ausführungsformen.
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Bei
einer ersten Ausführungsform
der Erfindung hat das Pedal eine feste Länge, und seine Schwenkachse
ist in einer im Wesentlichen vertikalen Gleitführung verschiebbar montiert,
die an der festen Trägerstruktur
vorgesehen ist, und die Betätigungsmittel
sind dafür
vorgesehen, die Position der Schwenkachse des Pedals entlang der
Gleitführung einzustellen.
Diese Betätigungsmittel
können
insbesondere wie ein Spindel-Mutter-Mechanismus ausgebildet sein, wobei
die Spindel mit der festen Trägerstruktur
verschiebbar verbunden ist und die Mutter mit der Schwenkachse des
Pedals verbunden ist, wobei dieser Spindel-Mutter-Mechanismus durch
einen Elektromotor angetrieben werden kann. Eine manuelle Einstellung
ist allerdings denkbar.
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Bei
einem vorgegebenen Pedal ist es dann möglich, durch eine geeignete
Dimensionierung der Gleitführung,
des Schwenkarms und des Umlenkarms den Weg und die Positionen der
Fußplatte
anzupassen und in Wechselbeziehung mit der Einstellung ein Untersetzungsverhältnis zu
bieten, um den unterschiedlichen oben dargelegten technischen und menschlichen
Bedingungen zu genügen.
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Die
Steifigkeit eines derartigen Pedals und seiner Einstellvorrichtung
ist insbesondere im Vergleich zu der Lösung des oben genannten Dokuments
DE 10 126 194 A1 erheblich
erhöht.
Die Gesamtheit weist nämlich
zwei unabhängige
Drehachsen für
das Pedal selbst bzw. für
das Umlenkorgan auf, was die längsgerichtete
Steifigkeit und die seitliche Steifigkeit verbessert, jedoch gleichzeitig
die Präzision
des Weges und des Hubs der Fußplatte
begünstigt.
Die Schwenkachse wird nach erfolgter Einstellung ferner dank der
Unumkehrbarkeit des Spindel-Mutter-Mechanismus auf „automatische" Weise an der Trägerstruktur
festgehalten, während
die Schwenkachse des Umlenkorgans dauerhaft fest ist, was zu der
Steifigkeit beiträgt.
Das Pedal und das Umlenkorgan können
im Übrigen
durch Schweißen, Quetschen
oder durch jede andere feste Verbindung direkt mit ihren jeweiligen
Naben verbunden sein, was ebenfalls zu einer erhöhten Steifigkeit beiträgt, die
bei dem Pe dalkörper
um so umverfälschter
ausfällt,
wenn dieser ein U-förmiges
Profil aufweist.
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Die
Gleitführung
legt den Einstellbereich fest und dient über ihre Enden selbst als oberer
und unterer Endanschlag für
die Schwenkachse des Pedals. In Richtung der Breite des Pedals ist
die Einstellvorrichtung im Übrigen
zentriert, was es ermöglicht,
die Verdrehkräfte
in der Spindel des Antriebsmechanismus zu begrenzen. Dank der vorgeschlagenen
Ausgestaltung lässt
sich auch das Drehmoment begrenzen, das notwendig ist, um die Spindel
bei der Einstellung des Pedals in eine Drehung zu versetzen, und die
Stabilität
des Systems nach der Einstellung sicherstellen.
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Bei
einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung verfügt
das Pedal über
einen Körper,
der aus zwei Elementen besteht, die relativ zueinander verschiebbar
montiert sind, wobei das erste Element um eine feste Achse an der
festen Trägerstruktur schwenkbar
montiert ist und das zweite Element, oder unteres Element, die Fußplatte
des Pedals trägt, während die
Betätigungsmittel
zwischen diesen beiden Elementen des Körpers des Pedals derart angeordnet
sind, dass sie dessen Länge
einstellen. In diesem Fall ist der Schwenkarm vorteilhafterweise
an dem oberen Teil des zweiten Elements des Körpers des Pedals angelenkt,
das heißt,
das untere Element, das die Fußplatte trägt, während die
die Schwenkachse des Umlenkorgans, an dem der Schwenkarm angelenkt
ist, mit der Schwenkachse des ersten Elements als oberem Element
des Pedals zusammenfallen kann. Hier wiederum können die Betätigungsmittel
insbesondere wie ein Spindel-Mutter-Mechanismus ausgebildet sein,
der von einem Elektromotor angetrieben werden kann, wobei die Spindel
mit einem der beiden Elemente des Körpers des Pedals verbunden
ist und die Mutter mit dem anderen Element dieses Körpers verbunden
ist. Auch in diesem Fall ist eine manuelle Einstellung denkbar.
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Bei
normaler Betätigung
des Pedals und auch bei der Einstellung bleibt die Schwenkachse des
Pedals somit fest. Insbesondere dreht sich bei normaler Betätigung die
Gesamtheit der Teile um die dem Pedal und dem Umlenkorgan gemeinsame Schwenkachse.
Bei der Einstellung des Pedals ist das zweite Element, oder unteres
Element, des Körpers
des Pedals abgesenkt oder angehoben, was eine Drehung des Schwenkarms
relativ zu dem Umlenkorgan bewirkt, wobei die Drehbewegung selbst zwei
gleichzeitige Bewegungen bewirkt: einerseits einen Vorschub oder
Rückzug
der Fußplatte
in den bzw. aus dem Fahrgastraum und andererseits eine Veränderung
der Neigung der Fußplatte.
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Wie
oben, ist es hier möglich,
den Weg und die Positionen der Fußplatte über eine geeignete Dimensionierung
der Gleitführung
oder der Gleitführungen
für die
Verschiebung eines Elements des Körpers des Pedals relativ zu
dem anderen, des Schwenkarms und des Umlenkorgans anzupassen.
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Die
Steifigkeit eines derartigen Pedals und seiner Einstellvorrichtung
ist auch hier wiederum insbesondere im Vergleich zu der bekannten
Lösung des
oben genannten Dokuments
DE
10 126 194 A1 stark erhöht.
Die Drehachse des Pedals ist nämlich fest
und kann durch Schweißen,
Quetschen oder jede andere feste Verbindung direkt mit den Naben verbunden
sein, und dies um so mehr, wenn die beiden Elemente des Körpers des
Pedals ein U-förmiges
Profil aufweisen. Ferner wird die Einstellvorrichtung mit der Gleitführung und
dem Spindelantrieb zwischen den beiden Elementen des Körpers des Pedals
geführt,
was unter dem Gesichtspunkt der längsgerichteten und seitlichen
Steifigkeit eine optimale mechanische Festigkeit sicherstellt.
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Das
Zusammenfallen der Schwenkachsen des Pedals und des Umlenkorgans
führt hier
ferner dazu, dass eine Gelenkachse entfällt, was den Aufbau der Vorrichtung
vereinfacht und deren Kosten senkt und dennoch ihre Zuverlässigkeit
verbessert.
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Die
Gleitführung
oder Gleitführungen
für das Verschieben
eines Elements des Pedalkörpers
relativ zu dem anderen legen hier den Einstellbereich fest und dienen über ihre
Enden selbst als oberer und unterer Endanschlag. In der Richtung
der Breite des Pedals ist die Einstellvorrichtung ferner zentriert,
was es ermöglicht,
die Verdrehkräfte
in der Spindel des Antriebsmechanismus zu begrenzen. Dank der vorgeschlagenen
Ausgestaltung lässt
sich auch das Drehmoment begrenzen, das notwendig ist, um die Spindel
bei der Einstellung des Pedals in eine Drehung zu versetzen, und
die Stabilität
des Systems nach der Einstellung sicherstellen. Diesbezüglich trägt das vorteilhafte
Vorhandensein eines zusätzlichen
Grades an Freiheit in der Drehbeweglichkeit für die Spindel und die Mutter
des Antriebs zu einer einwandfreien (nicht statisch überbestimmten)
Wirkweise des Einstellmechanismus bei.
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Bei
den beiden oben definierten Ausführungsformen
wird die Einstellung des Pedals vorteilhafterweise nur dann ermöglicht,
wenn das betreffende Kraftfahrzeug abgestellt ist. Eine derartige
Sicherheitsmaßnahme
wird durch ein Mittel bewirkt, das die elektrische Versorgung des
Antriebs (hier angenommenermaßen
vom Typ elektrischer Antrieb) unterbricht, wenn sich das Fahrzeug
im Verkehr befindet, wobei dieses Mit tel insbesondere eine Sicherung
ist, die in der elektrischen Versorgungsleitung des Antriebs in
Reihe geschaltet ist. Hinsichtlich der Sicherheit lässt sich
ferner feststellen, dass die Funktion der Betätigung des Pedals, insbesondere
die Bremsaktion oder Kupplungsaktion, im Falle einer Funktionsstörung der
Einstellvorrichtung, wie beispielsweise ein ungewolltes Auslösen oder
der Bruch eines mechanischen Elements usw., dank der Anschläge beibehalten
wird, die den Einstellhub mechanisch begrenzen. Ferner verändert die
Ausgestaltung der Einstellvorrichtung entsprechend der Erfindung
nicht die Verbindung mit der Betätigungsstange,
die direkt bleibt, was die Zuverlässigkeit des Systems noch erhöht.
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Die
Ausgestaltung der Einstellvorrichtung, die Gegenstand der Erfindung
ist, bleibt ferner mit allen zusätzlichen
Sicherheitssystemen kompatibel, mit denen die Pedale von Kraftfahrzeugen
derzeit immer häufiger
versehen sind, insbesondere Rückzugsysteme,
beispielsweise vom Typ pyrotechnisches Rückzugsystem, das dem Pedal
unter einem starken Druck, der bei einem frontalen Zusammenstoß, den das
Fahrzeug erleidet, vom Fuß des
Fahrers ausgeübt
wird, einen Rückzug
ermöglicht
und dadurch die Gefahr von Verletzungen an den Beinen des Fahrers verringert.
In diesem Fall wirkt das pyrotechnische System insbesondere im Bereich
einer Gelenkachse des Schwenkarms oder (in dem speziellen Fall der zweiten
Ausführungsform)
im Bereich einer Achse ein, welche die beiden Elemente des Körpers des
Pedals verbindet, um das Pedal zur Drehung um seine Schwenkachse
freizugeben.
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Die
Erfindung lässt
sich in jedem Fall besser anhand der nachfolgenden Beschreibung
verstehen, die auf die beigefügte
schematische Zeichnung Bezug nimmt, in der rein beispielhaft einige
Ausführungsformen
dieser einstellbaren Pedalvorrichtung für Kraftfahrzeuge dargestellt
sind.
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(Die
bereits erwähnte) 1 ist
ein Schema, das die Positionen einer Person mit großer Körpergröße und einer
Person mit kleiner Körpergröße in dem
Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs veranschaulicht;
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(die
bereits erwähnte) 2 ist
ein Schema, das die Position und Ausrichtung des Fußes einer Person
mit großer
Körpergröße bzw.
einer Person mit kleiner Körpergröße veranschaulicht;
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3 ist
ein Diagramm, das den Einstellbereich eines Pedals veranschaulicht,
der sich durch die Vorrichtung der Erfindung ergibt;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht einer einstellbaren Pedalvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
wobei die Vorrichtung in einer äußersten
Einstellposition dargestellt ist;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht ähnlich
wie 4, wobei jedoch die Vorrichtung in der anderen äußersten
Einstellposition dargestellt ist;
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6 ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung aus den 4 und 5 mit
Angabe der beiden äußersten
Einstellpositionen;
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7 ist
eine Vorderansicht der Vorrichtung aus den 4 bis 6;
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8 ist
eine Ansicht der Vorrichtung aus den vorhergehenden Figuren im Längsschnitt
entlang der Linie VIII-VIII in 7, die insbesondere
die Betätigungsmittel
zeigt;
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9 ist
eine perspektivische Ansicht einer einstellbaren Pedalvorrichtung
entsprechend der vorliegenden Erfindung in einer zweiten Ausführungsform,
wobei die Vorrichtung in einer äußersten
Einstellposition dargestellt ist;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht ähnlich
wie 9, wobei jedoch diese Vorrichtung in der anderen äußersten
Einstellposition dargestellt ist;
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11 ist
eine Seitenansicht der Vorrichtung aus den 9 und 10 mit
Angabe der beiden äußersten
Einstellpositionen;
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12 ist
eine Vorderansicht der Vorrichtung aus den 9 bis 11;
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13 ist
eine Ansicht der Vorrichtung aus den vorhergehenden Figuren im Längsschnitt
entlang der Linie XIII-XIII in 12, die
insbesondere die Betätigungsmittel
zeigt.
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Unter
Bezugnahme auf die 4 bis 8 wird nun
zunächst
eine erste Ausführungsform
der einstellbaren Pedalvorrichtung beschrieben, die Gegenstand der
vorliegenden Erfindung ist.
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Die
wesentlichen Bestandteile dieser einstellbaren Pedalvorrichtung
sind: das Pedal 2 mit einem langgezogenen Pedalkörper 3 und
einer Fußplatte 4;
ein Umlenkorgan 5; ein Schwenkarm 6; ein Antrieb 7;
eine Trägerstruktur 8.
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Der
Pedalkörper 3,
der an seinem unteren Ende mit der Fußplatte 4 versehen
ist, ist an seinem oberen Ende mit einer horizontalen Schwenkachse 9 versehen.
Die Schwenkachse 9 ist in einer im Wesentlichen vertikalen
Gleitführung 10 verschiebbar angeordnet,
die an der Trägerstruktur 8 vorgesehen ist.
Diese, in Form eines Gehäuses,
ist an dem betreffenden Kraftfahrzeug fest montiert.
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Das
Umlenkorgan 5 mit langgezogener Form ist über sein
oberes Ende um eine horizontale Schwenkachse 11 an der
Trägerstruktur 8 angelenkt. Der
Schwenkarm 6 ist über
ein Ende um eine Schwenkachse 12 in dem mittleren Bereich
des Pedalkörpers 3 angelenkt.
Das andere Ende des Schwenkarms 6 ist um eine Schwenkachse 13 an dem
unteren Ende des Umlenkorgans 5 angelenkt.
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Wie
in 8 dargestellt, ist das Ende einer Betätigungsstange 14 über ein
kugeliges Gelenklager 15 mit dem mittleren Bereich des
Umlenkorgans 5 verbunden. Die Betätigungsstange 14 ist
in Richtung des (nicht dargestellten) Organs ausgerichtet, das betätigt werden
soll.
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Der
Antrieb 7 ist dafür
vorgesehen, die Position der Schwenkachse 9 des Pedalkörpers 3 entlang der
Gleitführung 10 der
Trägerstruktur 8 einzustellen. Dieser
Antrieb 7 enthält
hier einen Spindel-Mutter-Mechanismus mit einer Spindel 16,
die verschiebbar mit der Trägerstruktur 8 verbunden
ist, und eine Mutter 17, die in die Schwenkachse 9 eingearbeitet ist.
Die Spindel 16, die um ihre eigene Achse drehbar montiert
ist, ist drehfest mit einem Elektromotor 18 gekoppelt.
In dem veranschaulichten Beispiel ist der Elektromotor 18 auf
einer Platte 19 an der Seite des Pedals angeordnet, und
dieser Motor 18 ist über
eine biegsame ummantelte Übertragungsstange 20 mit der
Spindel 16 verbunden.
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Die
Geometrie und die Materialien, aus denen die verschiedenen Bestandteile
der Vorrichtung laut obiger Beschreibung bestehen, sind derart gewählt, dass
bei der normalen Betätigung
des Pedals und bei dessen Einstellung jede plastische Verformung
vermieden wird. Das U-förmige
Profil des Pedalkörpers 3 trägt insbesondere
zu der längsgerichteten
und quergerichteten Steifigkeit bei.
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Wenn
der Fahrer bei abgestelltem Fahrzeug auf dem Fahrerposten Platz
nimmt, kann er mit der oben beschriebenen Vorrichtung die Position
und die Neigung der Fußplatte 4 des
Pedals 2 einstellen, indem er den Antrieb 7 insbesondere
mit Hilfe eines Drucktasters betätigt.
Der Elektromotor des Antriebs 7 versetzt sodann die Spindel 16 in
Drehung, was über
die in ihrer Drehung gesperrte Mutter 17 eine Verschiebung der
Schwenkachse 9 des Pedals 2 in Richtung der Gleitführung 10 erzeugt.
Diese Bewegung bewirkt eine Drehung des Schwenkarms 6 relativ
zu dem Umlenkorgan 5 und folglich die Drehung des Pedals 2 um
seine eigene Schwenkachse 9. Die bei dem Pedal 2 auf
diese Weise erhaltene Bewegung besteht somit aus einer Verschiebung
und einer Drehung, was es der Fußplatte 4 ermöglicht,
einem vorab bestimmten Einstellweg zu folgen.
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Die
Einstellbewegung ermöglicht
es insbesondere, die Fußplatte 4 in
Richtung des Fahrers (entsprechend einer horizontalen Richtung „X") vorzuschieben,
indem sie gleichzeitig dem Boden des Fahrgastraums (entsprechend
einer vertikalen Richtung „Z") angenähert wird
und indem die Neigung der Fußplatte 4 verringert
wird, das heißt,
indem sie der Horizontalen angenähert
wird, wie in 3 auf sehr schematische Weise
veranschaulicht. Zwischen den beiden äußersten Einstellpositionen,
die in dieser Figur schematisch dargestellt sind, beschreibt das Zentrum
der Fußplatte 4 einen
im Wesentlichen geradlinigen Weg R, der den Einstellbereich darstellt.
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Die 4 und
die durchgehend gezeichnete Linie in 6 veranschaulichen
eine der äußersten Einstellpositionen,
die durch das Eintreffen der Schwenkachse 9 am oberen Anschlag,
am oberen Ende der Gleitführung 10,
bestimmt wird. Diese ers te äußerste Position,
welche die Fußplatte 4 in
die obere, weniger in den Fahrgastraum vorgeschobene und mehr angehobene
Position mitnimmt, ist für
einen Fahrer mit großer
Körpergröße angepasst.
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Die 5 und
die gepunktet gezeichnete Linie in 6 veranschaulichen
die andere äußerste Einstellposition,
die durch das Eintreffen der Schwenkachse am unteren Anschlag, am
unteren Ende der Gleitführung 10,
bestimmt wird. Diese andere äußerste Position,
welche die Fußplatte 4 in
die untere, mehr in den Fahrgastraum vorgeschobene und näher an der
Horizontalen befindliche Position mitnimmt, ist für einen
Fahrer mit kleiner Körpergröße angepasst.
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Selbstverständlich sind
zwischen den beiden oben beschriebenen äußersten Positionen alle beliebigen
Einstellzwischenpositionen möglich,
die für Fahrer
mit mittlerer Körpergröße angepasst
sind. In diesen Zwischenpositionen befindet sich die Schwenkachse 9 des
Pedals 2 an einem Zwischenpunkt in der Länge der
Gleitführung 10,
wobei ihr Halt in der Position durch den unumkehrbaren Charakter des
Spindel-Mutter-Mechanismus des Antriebs 7 bewirkt wird.
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Sobald
das Pedal 2 eingestellt ist, dreht es sich bei normaler
Betätigung
um seine eigene, dann festgehaltene Schwenk achse 9 und überträgt seine Drehbewegung über den
Schwenkarm 6 auf das Umlenkorgan 5. Das Umlenkorgan 5 dreht
sich dann seinerseits in der gleichen Richtung wie das Pedal 2 um seine
eigene feste Schwenkachse 11 und überträgt über das Kugelgelenk 15 einen
Druck oder Zug auf die Betätigungsstange 14,
der sich in der Praxis in einer Verschiebungsbewegung dieser Betätigungsstange 14 niederschlägt.
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Die 9 bis 13,
in denen diejenigen Elemente, die den oben beschriebenen ähnlich sind, mit
den gleichen Bezugzahlen bezeichnet sind, stellen eine zweite Ausführungsform
der einstellbaren Pedalvorrichtung dar, die Gegenstand der vorliegenden
Erfindung ist.
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Die
wesentlichen Bestandteile dieser Vorrichtung sind hier wiederum:
das Pedal mit einem langgezogenen Pedalkörper 3 und einer Fußplatte 4; ein
Umlenkorgan 5; ein Schwenkarm 6; ein Antrieb 7; eine
feste Trägerstruktur 8 in
Form eines Gehäuses.
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Gemäß der wesentlichen
Besonderheit dieser zweiten Ausführungsform
besteht der Pedalkörper 3 aus
zwei Elementen 3a und 3b, die in der Längsrichtung
dieses Körpers
zueinander verschiebbar montiert sind.
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Das
erste Element 3a, oder oberes Element, des Pedalkörpers 3 ist
hier um eine feste Achse 9 an der Trägerstruktur 8 schwenkbar
montiert, die ihrerseits fest ist. Das zweite Element 3b,
oder unteres Element, des Pedalkörpers 3 verschiebt
sich im Innern des ersten Elements 3a und trägt an seinem
unteren Ende die Fußplatte 4 des
Pedals 2.
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Der
Schwenkarm 6 ist über
ein Ende um eine Schwenkachse 12 angelenkt, die hier mit
dem oberen Teil des zweiten Elements 3b, oder unteren Elements,
des Pedalskörpers 3 verbunden
ist. Das andere Ende des Schwenkarms 6 ist um eine Schwenkachse 13 an
dem unteren Ende des Umlenkorgans 5 angelenkt.
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Das
obere Ende des Umlenkorgans 5 ist hier an der Trägerstruktur 8 um
eine horizontale Schwenkachse 11 angelenkt, die mit der
festen Schwenkachse 9 des Pedals 2 zusammenfällt, insbesondere
des ersten Elements 3a, oder oberen Elements, des Körpers 3 dieses
Pedals 2.
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Wie
oben und in 13 dargestellt, ist das Ende
einer Betätigungsstange 14 über ein
kugeliges Gelenklager 15 mit dem mittleren Bereich des
Umlenkorgans 5 verbunden, wobei die Bestätigungsstange 14 in
Richtung des (nicht dargestellten) zu betätigenden Organs ausgerichtet
ist.
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Der
Antrieb 7 ist dafür
vorgesehen, die Länge
des Körpers 3 des
Pedals 2 einzustellen, indem das Element 3a dieses
Körpers 3 zur
Verschiebung relativ zu dem anderen Element 3b gebracht
wird. Dieser Antrieb 7 enthält hier einen Spindel-Mutter-Mechanismus
mit einer Spindel 16, die mit dem oberen Element 3a verbunden
ist, und einer Mutter 17, die mit dem unteren Element 3b des
Körpers 3 verbunden
ist. Die Spindel 16, die um ihre eigene Achse drehbar montiert
ist, ist hier drehfest mit einem Elektromotor 18 gekoppelt.
Die Mutter 17 kann mit der Schwenkachse 12 fest
verbunden sein, die den Schwenkarm 6 mit dem unteren Element 3b des
Körpers 3 verbindet.
Wie oben, wird der Motor 18 hier von einer Platte 19 getragen
und ist über
eine biegsame Übertragungsstange 20 mit
der Spindel 16 verbunden.
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Die
Mittel für
die Verschiebung des unteren Elements 3b des Körpers 3 relativ
zu dem oberen Element 3a enthalten ferner Gleitführungen
oder Schlitze 21 und 22, die von Achsen, wie beispielsweise
die Achse 12 oder eine andere Achse 23, durchsetzt
werden.
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Wie
oben, sind die Geometrie und die Materialien, aus denen die verschiedenen
Bestandteile der Vorrichtung bestehen, hier derart gewählt, dass bei
der normalen Betätigung
des Pedals und bei dessen Einstellung jede plastische Verformung
vermieden wird.
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Wie
oben auch, kann der Fahrer bei abgestelltem Fahrzeug durch Betätigung des
Antriebs 7 beispielsweise mit Hilfe eines Drucktasters
den Elektromotor 18 mit Strom versorgen und die Spindel 16 zur
Drehung in die eine oder andere Richtung antreiben, um eine Einstellung
des Pedals vorzunehmen. Die Drehung der Spindel 16, die
mit der in ihrer Drehung gesperrten Mutter 17 zusammenwirkt,
erzeugt eine Verlängerung
oder Verkürzung
des Körpers 3 des
Pedals 2, somit ein Absenken oder ein Anheben der Achse 12,
die den Schwenkarm 6 mit dem Körper 3 verbindet,
und folglich eine Drehung des Schwenkarms 6 relativ zu
dem Umlenkorgan 5. Diese Drehbewegung erzeugt die Drehung
des Pedals 2 um seine eigene Schwenkachse 9 gleichzeitig
mit der Veränderung
der Länge
des Pedals 2. Wie oben, ermöglicht die auf diese Weise
durchgeführte
Einstellung, die Fußplatte 4 des
Pedals 2 in Richtung Fahrer vorzuschieben und sie gleichzeitig
an den Boden des Fahrgastraums anzunähern und zur gleichen Zeit
die Neigung der Fußplatte 4 zu
verändern,
indem sie der Horizontalen angenähert
wird, wobei der Weg, der von dem Zentrum der Fußplatte 4 bei der
Einstellung zurückgelegt
wird, im Wesentlichen geradlinig ist.
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Die 9 und
die durchgehend gezeichnete Linie in 11 veranschaulichen
eine der äußersten Einstellpositionen,
die durch die Enden der Anschläge
bildenden Schlitze 21 und 22 bestimmt wird, eine Position,
in der das untere Element 3b maximal in das obere Element 3a des
Körpers 3 zurückgezogen ist.
Diese erste äußerste Position,
welche die Fußplatte 4 in
die obere, weniger in den Fahrgastraum vorgeschobene und mehr angehobene
Position mitnimmt, ist für
einen Fahrer mit großer
Körpergröße angepasst.
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Die 10 und
die gepunktet gezeichnete Linie in 11 veranschaulichen
die andere äußerste Einstellposition,
die auch durch die Enden der Anschläge bildenden Schlitze 21 und 22 bestimmt
wird, eine Position, in der das untere Element 3b maximal aus
dem oberen Element 3a des Körpers 3 herausgezogen
ist. Diese andere äußerste Position,
welche die Fußplatte 4 in
die untere, mehr in den Fahrgastraum vorgeschobene und näher an der
Horizontalen befindliche Position mitnimmt, ist für einen
Fahrer mit kleiner Körpergröße angepasst.
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Selbstverständlich sind
zwischen den beiden oben beschriebenen äußersten Positionen hier auch alle
beliebigen Einstellzwischenpositionen möglich, die für Fahrer
mit mittlerer Körpergröße angepasst sind,
wobei diese Positionen dank der Un umkehrbarkeit des Spindel-Mutter-Mechanismus
des Antriebs 7 gehalten werden.
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Sobald
die Einstellung erfolgt ist, dreht sich bei normaler Betätigung die
von dem Pedal 2, dem Umlenkorgan 5 und seinem
Schwenkarm 6 gebildete Einheit um die feste Schwenkachse 9,
und die Bewegung dieser Einheit wird als Verschiebungsbewegung auf
die Betätigungsstange 14 übertragen.
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Die
oben beschriebene einstellbare Pedalvorrichtung ist insbesondere
auf ein Bremspedal oder ein Kupplungspedal eines Kraftfahrzeugs
anwendbar.
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Es
versteht sich von selbst, dass sich die Erfindung nicht nur auf
die Ausführungsformen
dieser einstellbaren Pedalvorrichtung beschränkt, die oben beispielhaft
beschrieben worden sind; ganz im Gegenteil umfasst sie alle Varianten
der Ausführung
und Anwendung mit dem gleichen Prinzip.
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So
verließe
man insbesondere nicht den Rahmen der vorliegenden Erfindung:
- • indem
die konstruktiven Details der Vorrichtung verändert werden, beispielsweise
indem das kugelige Gelenklager, das die Betätigungsstange und das Umlenkorgan
ver bindet, durch einen anderen Typ von Gelenkverbindung, beispielsweise vom
Typ Lageröse,
ersetzt wird;
- • indem
der elektrische Antrieb mit Spindel-Mutter-Mechanismus durch einen
anderen motorbetriebenen Antrieb ersetzt wird, beispielsweise durch
ein System mit Zahnradgetriebe oder Zahnstange, oder einen pneumatischen
oder hydraulischen Zylinder (mit Positionssteuerung) ersetzt wird,
oder auch indem jeglicher Motorantrieb entfällt und eine manuelle Einstellung
vorgesehen wird, bei der immer noch ein Spindel-Mutter-Mechanismus
verwendet werden kann, wobei in diesem Fall ein Übertragungsschlauch die Spindel mit
einem Rädchen
verbindet, das an dem Armaturenbrett angeordnet ist;
- • indem
die Dimensionierung der Gleitführung(en),
des Schwenkarms und des Umlenkorgans verändert werden, um den Weg der
Fußplatte
und die Amplitude des Einstellbereichs anzupassen oder zu verändern;
- • indem
der Einstellvorrichtung jedes beliebige zusätzliche System hinzugefügt wird,
insbesondere ein Sicherheitssystem, das die Einstellung des Pedals
nur dann ermöglicht,
wenn das betreffende Fahrzeug abgestellt ist;
- • indem
die Einstellvorrichtung, die Gegenstand der Erfindung ist, auf spezielle
Pedale angewendet wird, insbesondere auf solche, die mit einem Rückzugsystem,
beispielsweise vom Typ pyrotechnisches Rückzugsystem, ver sehen sind,
wobei dieses System sich zumindest eine Gelenkachse des Schwenkarms
oder, im Falle der zweiten Ausführungsform,
eine Achse zur Verbindung der beiden Elemente des Körpers des
Pedals zu Nutze machen könnte,
um das Pedal im Falle eines frontalen Zusammenstoßes zur
Drehung freizugeben.