DE102008054621A1

DE102008054621A1 - Fahrpedalmodul

Info

Publication number: DE102008054621A1
Application number: DE200810054621
Authority: DE
Inventors: Axel Baur; Thomas Linke
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-12-15
Filing date: 2008-12-15
Publication date: 2010-06-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Fahrpedalmodul (1) zum Steuern der Motorleistung eines Kraftfahrzeugs, welches ein über einen vorbestimmten Schwenkwinkelbereich schwenkbar an einem Lagerbock (2) gelagertes Pedalelement (3) umfasst, wobei die Motorleistung durch Betätigen des Pedalelements (3) durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs veränderbar ist. Das Fahrpedalmodul (1) weist eine Zusatzfunktion auf, bei welcher das Pedalelement (3) als Fußablage für einen Fuß des Fahrers wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fahrpedalmodul gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
„Force Feedback” (Kraft-Rückmeldung) wird im Kraftfahrzeugbereich beispielsweise in Bezug auf das Gaspedal eines Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei es verschiedene Realisierungsansätze gibt. Insbesondere gibt es aktive und passive Prinzipien. Ein aktives Prinzip bewirkt eine Zustandsänderung eines Systems ohne eine zusätzliche Rückkopplung mit dem Fahrer eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ändert das System den Zustand aktiv und gibt ihn dem Fahrer vor. Zu den aktiven Prinzipien gehören z. B. eine veränderbare Kraft/Weg-Kennlinie oder eine Rückmeldung über Vibration o. ä. Eine veränderbare Kraft/Weg-Kennlinie kann über einen Absenken und/oder Erhöhen des Kraftniveaus und/oder ein Verändern der Steigung der Kraft/Weg-Kennlinie realisiert werden. Ein passives Prinzip bewirkt dagegen eine Zustandsänderung des Systems in Abhängigkeit des Fahrerwunsches. Es wird dem Fahrer ein geänderter Zustand zur Verfügung gestellt, der jedoch jederzeit vom Fahrer wieder auf den Ursprungszustand geändert werden kann.
Beispiele für passive Prinzipien sind Geschwindigkeitsregelfunktionen (Cruise Control), die beispielsweise mittels eines Tempomats durchgeführt werden, Geschwindkeitsbegrenzungsfunktionen (Speed Limiter), und abstandsabhängige Geschschwindigkeitsregelfunktionen (Adaptive Cruise Control). Da der Fahrer des Kraftfahrzeugs beim Einschalten dieser Fahrzeugfunktionen selbst nicht mehr aktiv das Gaspedal zur Geschwindigkeitsregelung betätigen muss, ist es wünschenswert, dass der Fahrer den Fuß während der automatischen Geschwindigkeitsregelung auf bequeme Art und Weise im Fußraum absetzen kann.
Hierzu offenbart US 4 010 975 eine Fußseitenstütze zum Einbau in den Fußraum von Kraftfahrzeugen. Um dem Fuß Halt zu geben, und um ein vorzeitiges Ermüden wegen verkrampfter Fuß- und Beinhaltung zu vermeiden, wird eine Fußstütze eingesetzt, auf die der Fahrer bei einem Fahrmodus mit automatisch regulierender Geschwindigkeit seinen rechten Fuß absetzen kann, wobei zugleich im Fersenbereich abgestützt wird. Damit die Geschwindigkeitsautomatik nicht aufgehoben wird, was durch Betätigen des Gaspedals oder die Bremse ausgelöst wird, ist die Fußstütze oberhalb des Pedals seitlich neben der Mittelkonsole angeordnet.
Jedoch ist bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Konfiguration der Fuß des Fahrers zum Abschalten der Geschwindigkeitsautomatik beispielsweise durch erneutes Betätigen des Gaspedals von diesem entfernt positioniert, was die Reaktionszeit bzw. die Zeit bis zur Betätigung erhöht. Dies ist besonders in Gefahrensituationen von Nachteil und stellt ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.
Weiterhin ist aus DE 195 36 699 A1 ein Fahrpedalmodul zum Steuern der Leistung einer Antriebsmaschine bekannt, welches ausgestaltet ist, um dem Fahrer ein angenehmes Fahrgefühl beim Betätigen des Fahrpedalmoduls zu geben. Dabei ist eine Reibeinrichtung direkt in eine Lagerstelle des Fahrpedalmoduls integriert, wodurch eine Reibhysterese entsteht, die dafür sorgt, dass der Pedalhebel nicht bereits bei kleinen Änderungen der auf die Pedalplatte wirkenden Pedalkraft bzw. des Betätigungsmoments ungewollt eine Bewegung ausführt.
Es ist wünschenswert, ein Fahrpedalmodul zu schaffen, welches dem Fahrer einerseits einen verbesserten Komfort und andererseits erhöhte Sicherheit gewährt. Darüber hinaus soll dies auf konstruktiv einfache und somit kostengünstige Art und Weise erzielt werden.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Fahrpedalmodul mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Anspruch hat den Vorteil, dass es eine Zusatzfunktion „Fußablage” aufweist, bei welcher das Fahrpedalmodul selbst direkt als Fußablage für den Fuß eines Fahrers dient. Durch die Zusatzfunktion „Fußablage” wird dem Fahrer ein erhöhter Komfort geboten, da er den Fuß auf einem Pedalelement des Fahrpedalmoduls bzw. auf einer an einem Pedalarm vorgesehenen Pedalplatte des Pedalelements belassen kann.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Zusatzfunktion „Fußablage” beim Einschalten einer automatischen Steuerung, insbesondere beim Einschalten einer automatischen Geschwindigkeitsregelung, aktiviert wird. Insbesondere, wenn der Fahrer das Fahrpedalmodul nicht selbst zur Steuerung der Motorleistung oder zum Beschleunigen des Fahrzeugs betätigt, sondern die Motorleistung des Kraftfahrzeugs automatisch mittels eines Geschwindigkeitsregelprogramms gemäß beispielsweise einer Cruise Control Funktion oder dergleichen verändert wird, ist dieser Komfort auch direkt verbunden mit einer erhöhten Sicherheit. In einer Gefahrensituation kann der Fahrer aus einer bekannten Position reagieren, da sich sein Fuß auf dem Pedalelement befindet und nicht irgendwo im Fußraum steht. Unabhängig davon, ob gebremst oder beschleunigt werden muss, sind dies für den Fahrer gewohnte und kurze Wege. Die Reaktionszeit, die z. B. zum Erreichen der Bremse benötigt wird, kann dadurch um ca. 20 ms verkürzt werden.
Vorzugsweise ist ein Reibelement mit dem Pedalelement wirkverbunden.
Gemäß noch einer bevorzugten Ausführungsform ist das Reibelement auf einem Wellenstummel des Pedalelements angeordnet. Durch Vorsehen des Reibelements kann die Zusatzfunktion „Fußablage” auf konstruktiv einfache und somit kostengünstige Art und Weise realisiert werden.
Das Reibelement und das Kontaktelement können dabei auch als Add-On-Komponenten an dem Fahrpedalmodul an dafür vorgesehenen Schnittstellen nachträglich bzw. zusätzlich angebracht werden. Die benötigten Bauteile können hierbei je nach Bedarf bezüglich der Fahrpedalmodule in Basisausführung und mit der Zusatzfunktion „Fußablage” optional montiert werden. Das heißt, die Basiskomponenten eines Fahrpedalmoduls (z. B. ein Lagerbock und der Pedalarm) verfügen über die Schnittstellen zur Aufnahme und Befestigung der Zusatzkomponenten für die Zusatzfunktion „Fußablage”. Damit können mit einheitlichen Komponenten ein Fahrpedalmodul in Basisausführung und eines mit der Zusatzfunktion „Fußablage” gebaut werden, ohne eine zusätzliche Varianz der Fahrpedalmodul-Einzelteile. Die Zusatzfunktion „Fußablage” kann hierbei nach vorheriger Definition an verschiedenen Stellen des Fahrpedalmoduls montiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Kontaktelement über einen Aktuator betätigbar, um in eine Position bewegt zu werden, in welcher das Kontaktelement mit dem Reibelement in Eingriff bringbar ist. Als Aktuator können ein elektrischer Motor (mit oder ohne Getriebe), ein Hubmagnet, ein pneumatischer oder ein hydraulischer Steller etc. eingesetzt werden.
Vorzugsweise lässt das Reibelement eine Bewegung des Pedalelements, insbesondere ein Schwenken des Pedalelements um eine Schwenkachse herum, zu.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Reibelement als offener Ring ausgebildet, der auf der Schwenkachse durch eine Feder vorgespannt vorgesehen ist.
Vorzugsweise ist das Reibelement als offener Ring mit Endstücken ausgebildet, der durch eine Feder vorgespannt auf dem Wellenstummel vorgesehen ist.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Feder zwischen dem Lagerbock und einem der beiden Endstücke des Reibelements eingespannt.
Darüber hinaus erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die Zusatzfunktion „Fußablage” durch eine abschnittsweise Veränderung der Kraft/Weg-Kennlinie des Fahrpedalmoduls, wobei die Zusatzfunktion „Fußablage” durch Absenken der Pedalkraft bewirkt wird.
Besonders bevorzugt ist es auch, wenn weiterhin eine Kraftabsenkungsfunktion vorgesehen ist, welche durch ein Zusatzmodul bewirkt wird, welches eine Feder und einen Betätiger aufweist. Für den Fahrer stellt das durch die Kraftabsenkungsfunktion abgesenkte Kraftniveau des Pedalelements des Fahrpedalmoduls einen noch weiter erhöhten Komfort dar, da weniger Kraft durch den Fuß des Fahrers für die Pedalbetätigung bis zum Wirksamwerden der Zusatzfunktion „Fußablage” aufgebracht werden muss.
Die Kraftabsenkungsfunktion ist vorzugsweise mit der Zusatzfunktion „Fußablage” kombinierbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls gemäß einer Ausführungsform,
2 eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls gemäß einer weiteren Ausführungsform,
3 eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls gemäß noch einer weiteren Ausführungsform,
4 eine Draufsicht auf das Fahrpedalmodul,
5 ein Kraft-Weg-Diagramm mit verschiedenen Kraft-Weg-Kennlinien,
6 ein weiteres Kraft-Weg-Diagramm mit verschiedenen Kraft-Weg-Kennlinien.
Ausführungsformen der Erfindung
In 1 ist eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls 1 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Das Fahrpedalmodul 1 weist einen Lagerbock 2 und ein an dem Lagerbock 2 um eine Schwenkachse 16 schwenkbar gelagertes Pedalelement 3 bzw. Gaspedal auf. Das Pedalelement 3 weist einen zylinderförmigen Wellenstummel 32 auf, mit welchem das Pedalelement 3 drehgekoppelt bzw. wirkverbunden ist. Der Lagerbock 2 weist eine Lagerschale mit einer darin vorgesehenen Bohrung auf, welche den Wellenstummel 32 trägt. Das Pedalelement 3 weist darüber hinaus einen Pedalarm 4 und eine Pedalplatte 5 auf.
In einer in der 1 dargestellten Ruhestellung des Pedalelements 3, in welcher das Pedalelement 3 nicht durch einen Fahrer betätigt wird, wird das Pedalelement 3 durch die Wirkung von Rückstellfedern, die nicht im Detail dargestellt sind, deren Wirkrichtung jedoch durch den Pfeil 17 gekennzeichnet ist, in dieser Ruhestellung gehalten. Die Ruhestellung des Pedalelements 3 entspricht dem Leerlauf. Durch Betätigen des Pedalelements 3 durch den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, d. h. durch Niederdrücken des Pedalelements 3, wobei der Fuß eines Fahrers eine Kraft auf die Pedalplatte 5 des Pedalelements 3 ausübt, die der Kraft bzw. Wirkrichtung der Rückstellfedern entgegenwirkt, wird die Motorleistung des Kraftfahrzeugs gesteigert. Dabei wird das Pedalelement 3 um die Schwenkachse 16 in der Richtung des Pfeils 18 gedreht.
Wird das Fahrzeug jedoch mit Hilfe einer automatischen Geschwindigkeitsregelung betrieben, wie z. B. mittels Cruise Control oder mittels Adaptive Cruise Control, dann wird die Betätigung des Pedalelements 3 durch den Fahrer überflüssig. Um jederzeit die automatische Geschwindigkeitsregelung z. B. im Falle einer plötzlichen Gefahrensituation wieder zu beenden, sollte der Fuß des Fahrers möglichst nah am Pedalelement 3 verbleiben. Um gleichzeitig auch den gesteigerten Komfort für den Fahrer vorzusehen, kann gemäß dieser Ausführungsform der Fahrer seinen Fuß auf der Pedalplatte 5 des Pedalelements 3 des Fahrpedalmoduls 1 belassen bzw. ablegen, wenn die Zusatzfunktion „Fußablage” aktiviert ist, welche darin besteht, dass dem Fahrer das Pedalelement 3, insbesondere die Pedalplatte 5 des Pedalelements 3, als Fußablage dient.
Die Zusatzfunktion „Fußablage” stellt ein Add-on dar und wird gemäß der in 1 gezeigten Ausführungsform über die Zusatzkomponenten, welche ein auf dem Wellenstummel 32 angeordnetes Reibelement 6, und ein Kontaktelement 7 umfassen, realisiert.
Das Reibelement 6 besteht im Wesentlichen aus einem offenen Ring mit zwei sich gegenüberliegenden Endstücken 9', 9''. In der Ruhestellung des Pedalelements 3, in welcher das Pedalelement 3 nicht durch einen Fahrer betätigt wird, ist zwischen den beiden Endstücken 9' und 9'' des Reibelements 6 ein Spalt 10 vorhanden.
Eine Feder 8, welche als Druckfeder ausgebildet ist, ist zwischen dem Endstück 9'' und dem Lagerbock 2 eingespannt. Bei deaktivierter Zusatzfunktion „Fußablage” und normaler Betätigung des Pedalelements 3 durch den Fuß eines Fahrers entspannt die Feder 8, wenn das Pedalelement 3 in Richtung des Pfeils 18 um die Schwenkachse 16 gedreht wird und wird komprimiert, wenn das Pedalelement 3 in Richtung des Pfeils 21 durch die Wirkung der Rückstellfedern 17 zurückgestellt wird, ohne dabei die normale Funktion des Pedalelements 3 zu beeinflussen. Bei aktivierter und wirksamer Zusatzfunktion „Fußablage”, wenn das Kontaktelement 7 mit dem Endstück 9' in Eingriff gebracht worden ist, spannt die Feder 8 das Reibelement 6 auf dem Wellenstummel 32 vor. Dabei wird – wenn das Kontaktelement 7 in 1 nach rechts in Richtung des Pfeils 19 verschoben worden ist und das Pedalelement 3 um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 18 gedreht worden ist, bis das Endstück 9' an das Kontaktelement 7 anschlägt – das Endstück 9' in Richtung zu dem ihm gegenüberliegenden Endstück 9'' gedrückt. Der Wellenstummel 32 hat einen Außendurchmesser mit dem er – wie oben beschrieben – in der Lagerschale gelagert ist, wobei auf dem Außendurchmesser des Wellenstummels 32 das Reibelement 6 angeordnet ist. Da sich die Endstücke 9' und 9'' an dem Reibelement 6 befinden, wird das Reibelement 6 auf den Wellenstummel 32 gedrückt bzw. umklammert diesen.
Bei normaler Betätigung des Pedalelements 3 durch einen Fahrer, wenn die Zusatzfunktion „Fußablage” nicht eingeschaltet ist, dreht das Reibelement 6 analog der Betätigung des Pedalelements 3, wobei durch das Mitdrehen des Reibelements 6 keine zusätzliche Reibung erzeugt wird.
Bei normaler Funktion des Fahrpedalmoduls 1 ohne die Zusatzfunktion „Fußablage” befindet sich das Kontaktelement 7 in einer ersten zurückgezogenen Position, in welcher das Kontaktelement 7 und das Reibelement 6 nicht in Eingriff stehen, wie es in 1 dargestellt ist. Beim Einschalten der Zusatzfunktion „Fußablage” wird ein Aktuator (nicht dargestellt) über eine in dem Fahrzeug vorgesehene Elektronik bzw. über ein Steuergerät (nicht dargestellt) angesteuert, um das Kontaktelement 7 zu betätigen, so dass das Kontaktelement 7 lateral von der zurückgezogenen ersten Position zu einer zweiten Position in Richtung des Pfeils 19 bewegt wird, in welcher es in Eingriff mit einem Endstück 9” des Reibelements 6 gelangen kann, wenn der Fahrer beispielsweise bei eingeschalteter Cruise Control seinen Fuß auf der Pedalplatte 5 ablegt, wobei das Pedalelement 3 durch das Gewicht des Fußes um die Schwenkachse 16 dreht und wodurch der Abstand D zwischen dem Endstück 9' und dem Kontaktelement 7 kontinuierlich verringert wird, bis das Endstück 9' an das Kontaktelement 7 anschlägt. Dabei wird ein Weiterdrehen des auf dem Wellenstummel 32 des Pedalelements 3 angeordneten Reibelements 6 blockiert.
Durch das Blockieren des Reibelements 6 entsteht eine zusätzliche Reibkraft, wobei das Reibelement 6 auf dem Außendurchmesser des Wellenstummels 32 des Pedalelements 3 reibt. Die zusätzliche Reibkraft erzeugt das gewünschte erhöhte Kraftniveau der Zusatzfunktion „Fußablage”. Das erhöhte Kraftniveau liegt über einen definierten Weg an (theoretisch von Leerlauf bzw. von der Ruhestellung des Pedalelements 3 bis zum maximalen Durchtreten bzw. Niederdrücken des Pedalelements 3, wobei das Pedalelement 3 an einem Sockel 33 des Lagerbocks 2 anschlägt).
Soll nun die normale Funktion des Fahrpedalmoduls 1 ohne die Zusatzfunktion „Fußablage” wieder aufgenommen werden, muss der Aktuator, der wiederum entsprechend durch das Steuergerät (nicht dargestellt) angesteuert wird, das Kontaktelement 7 wiederum betätigen, so dass das Kontaktelement 7 in Richtung des Pfeils 20 in die erste zurückgezogene Position zurückgezogen wird und somit das Reibelement 6 wieder freigibt, so dass es analog der Drehung des Pedalelements 3 um die Schwenkachse 16 mitdrehen kann, ohne eine zusätzliche Reibung zu erzeugen. Das erhöhte Kraftniveau fällt damit auf das normale Niveau ab und die Zusatzfunktion „Fußablage” ist wieder abgeschaltet.
Wie bereits beschrieben, wird die Zusatzfunktion „Fußablage” gemäß der Ausführungsform aktiviert, wenn eine automatische Geschwindigkeitsregelung ausgeführt wird, bei der der Fahrer das Fahrpedalmodul selbst nicht betätigen muss, z. B. wenn eine automatische Geschwindigkeitsbegrenzung oder eine abstandsabhängige Geschwindigkeitsregelung durchgeführt wird. Weiterhin kann die Zusatzfunktion „Fußablage” auch bei einer Stop-and-Go-Funktion oder mit Umweltfunktionen, wie z. B. einem Umweltmodus zur Verbrauchs- und Schadstoffreduzierung kombinierbar sein sowie mit Kamerasystemen. Die Kombination des Bereitstellens der Zusatzfunktion ”Fußablage”, durch welche es dem Fahrer ermöglicht wird, das Pedalelement 3 zum Ablegen seines Fußes zu nutzen, zusammen mit den bekannten Fahrzeugfunktionen für eine automatische Geschwindigkeitsregelung oder anderen automatischen Steuerungsfunktionen, sehen für den Fahrer einen stark verbesserten Komfort sowie eine erhöhte Sicherheit vor. Natürlich ist die Zusatzfunktion „Fußablage” jedoch auch unabhängig von weiteren Fahrzeugfunktionen als Stand Alone Lösung realisierbar.
2 zeigt eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei welcher eine weitere Funktion, nämlich eine Kraftabsenkungsfunktion, realisiert ist, bei welcher die zum Betätigen des Pedalelements 3 notwendige Kraft z. B. vor dem Aktivieren der oben beschriebenen Zusatzfunktion „Fußablage” abgesenkt wird. Jedoch ist auch die Kraftabsenkungsfunktion unabhängig von der Zusatzfunktion „Fußablage” oder anderen automatischen Steuerfunktionen als Stand Alone Lösung realisierbar.
In dieser Ausführungsform sind zur Bereitstellung der Kraftabsenkungsfunktion Zusatzkomponenten in Form eines Zusatzmoduls 11 vorgesehen. Das Zusatzmodul 11 weist ein schwenkbar um die Schwenkachse 22 gelagertes Gehäuse 12 auf, in welchem eine Feder 13, die als Druckfeder ausgeführt ist, und ein Betätiger 14 angeordnet sind. Darüber hinaus ist an dem Pedalelement 3 ein Anschlag 15 drehfest fixiert.
In der deaktivierten Position (nicht dargestellt), d. h. wenn die Kraftabsenkungsfunktion deaktiviert ist, welche realisiert ist, wenn das Gehäuse 12 in Richtung des Pfeils 23 weggeschwenkt wird, stehen der Betätiger 14 des Zusatzmoduls 11 und der Anschlag 15 nicht in Kontakt.
Ein Aktuator (nicht dargestellt) wird durch das Steuergerät (nicht dargestellt) angesteuert, um beim Einschalten der Kraftabsenkungsfunktion das um die Schwenkachse 22 schwenkbar gelagerte Gehäuse 12 in Richtung des Pfeils 24, wie in 2 dargestellt ist, zu schwenken. In dieser Position kann der Anschlag 15 des Pedalelements 3 mit dem Betätiger 14 in Eingriff gelangen, was in 2 dargestellt ist, wodurch die Kraftabsenkungsfunktion wirksam wird. Die Feder 13 drückt dabei über den Betätiger 14 von unten gegen den Anschlag 15 und wirkt den beiden Rückstellfedern (nicht dargestellt) des Fahrpedalmoduls 1 entgegen, deren Kraft wiederum wirkt, um das Pedalelement 3 in seine Ruheposition (siehe Pfeil 17 in 1) zurückzustellen. Hierdurch wird die normale Kraft/Weg-Kennlinie des Fahrpedalmoduls 1 abgesenkt. Das heißt, das Pedalelement 3 wird mit verkleinerter Rückstellkraft zurückgestellt. Für den Fahrer stellt das abgesenkte Kraftniveau einen zusätzlichen Komfort dar, da wenig Kraft durch den Fuß des Fahrers für die Pedalbetätigung beispielsweise bis zum Wirksamwerden der Zusatzfunktion „Fußablage” aufgebracht werden muss.
Die standardmäßigen zwei Rückstellfedern (in 1 durch den Pfeil 17 symbolisiert) des Fahrpedalmoduls 1 arbeiten unabhängig von der oben beschriebenen Zusatzfunktion „Fußablage” und der Kraftabsenkungsfunktion, so dass die Sicherheit nach wie vor gegeben ist.
3 zeigt eine Schnittansicht eines Fahrpedalmoduls 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Hierbei wird die Zusatzfunktion „Fußablage” wiederum durch die bereits im Zusammenhang mit 1 beschriebenen Zusatzkomponenten bewirkt, nämlich durch das Reibelement 6, welches mit dem Kontaktelement 7 in Eingriff bringbar ist. Weiterhin ist das Zusatzmodul 11 vorgesehen, welches mit dem Anschlag 15 auf die in Zusammenhang mit 2 beschriebene Art und Weise zusammenwirken kann, um die Kraftabsenkungsfunktion z. B. noch vor dem Wirksamwerden der Zusatzfunktion „Fußablage” bereitzustellen.
Die Position und Wirkrichtung der standardmäßig am Fahrpedalmodul 1 vorgesehenen Pedal-Rückstellfedern (in 1 durch den Pfeil 17 symbolisiert) bringen unabhängig von der Zusatzfunktion „Fußablage” und der Kraftabsenkungsfunktion das Pedalelement 3 in seine Ausgangsstellung bzw. Ruhestellung (Leerlaufposition, siehe 1, 2 und 3) zurück.
4 ist eine Draufsicht auf ein leicht abgewandeltes Fahrpedalmodul 1, welches jedoch mit den gleichen Komponenten und Funktionen, d. h. mit der Zusatzfunktion „Fußablage” und der Kraftabsenkungsfunktion, des in 3 dargestellten Ausführungsbeispiels ausgestattet ist. Aus der 4 kann erkannt werden, dass das Pedalelement 3 am vorderen Abschnitt des Lagerbocks 2 angeordnet ist, und das Kontaktelement 7 sowie das mit dem Anschlag 15 zusammenwirkende Zusatzmodul 11 zum Absenken der Pedalkraft am rückwärtigen Abschnitt hinter der Schwenkachse 16 angeordnet sind.
Um die Zusatzfunktion „Fußablage” zu aktivieren, wird das Kontaktelement 7 von der ersten zurückgezogenen Position, die hier in 4 dargestellt ist, wiederum in die zweite Position in Richtung des Pfeils 19 lateral in Richtung zu dem Pedalelement 3 geschoben, so dass es mit dem Reibelement 6 in Eingriff bringbar ist, wie oben in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde. Um die Zusatzfunktion „Fußablage” zu deaktivieren, wird das Kontaktelement 7 in Richtung des Pfeils 20 bewegt, so dass das Reibelement 6 wieder freigegeben wird.
Der Anschlag 15 wirkt darüber hinaus mit dem Zusatzmodul 11 zusammen, um die Kraftabsenkungsfunktion vorzusehen, beispielsweise bevor die Zusatzfunktion „Fußablage” wirksam wird. Hierzu wird das Zusatzmodul 11 wiederum von der hier dargestellten Ausgangsstellung um die Schwenkachse 22 in Richtung des Pfeils 24 geschwenkt, um mit dem Anschlag 15 zusammenwirken zu können bzw. auf die im Zusammenhang mit 2 beschriebene Art und Weise in Eingriff zu gelangen. Um die Kraftabsenkungsfunktion wieder zu deaktivieren, wird das Zusatzmodul 11 in Richtung des Pfeils 23 um die Schwenkachse 22 geschwenkt, wobei der Anschlag 15 des Pedalelements 3 wieder freigegeben wird.
5 ist ein Kraft-Weg-Diagramm, welches den Kraft-Weg-Verlauf gemäß verschiedener Funktionen kennzeichnet. Der mit a gekennzeichnete Verlauf stellt die normale Kraft/Weg-Kennlinie des Fahrpedalmoduls 1 dar. Die normale Kraft/Weg-Kennlinie kennzeichnet den Kraft-Weg-Verlauf des Fahrpedalmoduls 1 bei normalem Betrieb, d. h. ohne jegliche zusätzliche Funktionen bei normaler Betätigung des Pedalelements 3 durch den Fuß eines Fahrers, um ein Kraftfahrzeug entsprechend der auf das Pedalelement 3 durch den Fuß ausgeübten Kraft zu beschleunigen oder zu verzögern.
Am Nullpunkt 25 des Kraft-Weg-Diagramms beginnt der Verlauf der normalen Kraft/Weg-Kennlinie a, wobei das Pedalelement 3 in der in 1 dargestellten durch die Rückstellfedern bewirkten Ruhestellung ist, in welcher sich auch das Kontaktelement 7 in der ersten zurückgezogenen Position befindet, und das Zusatzmodul 11 nicht in Eingriff mit dem Anschlag 15 steht (siehe 4). In einem ersten kurzen Abschnitt, der durch I gekennzeichnet ist und an dem Punkt 26 endet, findet ein steiler Anstieg der normalen Kraft/Weg-Kennlinie a statt, bis der Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie bei normaler Funktion des Fahrpedalmoduls 1 in einen vergleichsweise flach verlaufenden stetigen Anstieg übergeht. Der Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie a entspricht dabei einem kontinuierlichen Niederdrücken der Pedalplatte 5 durch den Fuß eines Fahrers, wobei das Pedalelement 3 kontinuierlich um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 18 geschwenkt wird, was theoretisch bis zum Anschlag des Pedalarms 4 an einen Sockel 33 des Lagerbocks 2 möglich ist.
Wenn der Fahrer eine Verzögerung des Kraftfahrzeugs wünscht, und dabei die durch den Fuß des Fahrers auf die Pedalplatte 5 aufgebrachte Kraft wieder verringert, kehrt die normale Kraft/Weg-Kennlinie auf der unteren Linie der durch a gekennzeichneten Kurve wieder zu einem Punkt 26' zurück, der bezüglich der den Weg kennzeichnenden Abzisse des Diagramms ungefähr mit dem Punkt 26 übereinstimmt, sich jedoch bezüglich der die Kraft kennzeichnenden Ordinate unterhalb des Punktes 26 befindet.
Beim Zurückkehren zu dem Punkt 26' entlang der Kraft/Weg-Kennlinie a wirken die Rückstellfedern in Richtung der durch den Pfeil 17 in 1 und 3 gekennzeichneten Richtung auf das Pedalelement 3, wodurch das Pedalelement 3 um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 21 geschwenkt wird. Von dem Punkt 26' zum Nullpunkt 25 ist über eine sehr kurze Wegstrecke in dem Bereich I ein vergleichsweise steiler Abfall der normalen Kraft/Weg-Kennlinie a zu verzeichnen.
Beim Aktivieren der Zusatzfunktion „Fußablage”, wie in Zusammenhang mit 1 beschrieben wurde, sind die folgenden Kraft-Weg-Verläufe möglich.
Als nächstes wird eine Situation beschrieben, in welcher lediglich die Zusatzfunktion „Fußablage” aktiviert wird. Das heißt, wenn die Zusatzfunktion „Fußablage” aktiviert wird, befindet sich das Kontaktelement 7 in der zweiten Position, wie im Zusammenhang mit der 1 beschrieben wurde, wobei das Kontaktelement 7 in Richtung des Pfeils 19 betätigt ist. Benutzt der Fahrer das Pedalelement 3 nicht als Fußablage, so dass keine Kraft auf die Pedalplatte 5 des Pedalelements 3 aufgebracht wird, existiert jedoch in der zweiten Position des Kontaktelements 7 der Abstand D (vgl. 1 und 3) zwischen dem Kontaktelement 7 und dem Endstück 9'. Jetzt ist die Zusatzfunktion „Fußablage” aktiviert, jedoch noch nicht wirksam.
Legt der Fahrer nun jedoch den Fuß auf der Pedalplatte 5 ab, so drückt das Gewicht des Fußes die Pedalplatte 5 nach unten, wobei das Pedalelement 3 um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 18 gedreht wird und die Kurve zunächst dem Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie a folgt.
Dabei verringert sich der Abstand D zwischen dem Kontaktelement 7 und dem Endstück 9' kontinuierlich, bis das Endstück 9' von unten an das Kontaktelement 7 anschlägt, was dem Punkt 27 auf der Kurve a in 5 entspricht. Hier wird die bereits aktivierte Zusatzfunktion „Fußablage” nun wirksam, indem das Kontaktelement 7 jetzt das Reibelement 6 blockiert. Der Fahrer kann das Pedalelement 3 nun als Fußablage nutzen, wobei das Kontaktelement 7 und das Endstück 9' in Eingriff bleiben, und wobei die entsprechend dem Gewicht des Fußes des Fahrers auf das Pedalelement 3 wirkende Kraft zwischen den Punkten 27 und 28 auf der durch b gekennzeichneten Kurve liegt. Das heißt, das Gewicht des Fußes eines Fahrers, welches bei aktivierter und wirksamer Zusatzfunktion „Fußablage” eine Kraft auf das Pedalelement 3 ausübt, die zwischen den Punkten 27 und 28 liegt, drückt das Pedalelement 3 deutlich weniger nieder verglichen mit einer Betätigung des Pedalelements 3 ohne Zusatzfunktion „Fußablage” (siehe Kurve a). Anders gesagt entspricht die bei aktivierter und wirksamer Zusatzfunktion „Fußablage” auf das Pedalelement 3 lediglich durch das Gewicht des Fußes ausgeübte Kraft einem kleineren Schwenkwinkel des Pedalelements 3 um die Schwenkachse 16 herum (in Richtung des Pfeils 18 in 1) als bei normaler Funktion des Fahrpedalmoduls 1, wenn die Zusatzfunktion „Fußablage” deaktiviert ist.
Wünscht der Fahrer z. B. aufgrund einer plötzlich auftretenden Gefahrensituation oder dergleichen eine Deaktivierung der Zusatzfunktion „Fußablage”, so kann er dies durch Aufbringen einer Kraft auf die Pedalplatte 5 des Pedalelements 3 bewirken, die größer ist als lediglich die durch das Gewicht des Fußes aufgebrachte Kraft. Das heißt, der Fahrer drückt die Pedalplatte 5 nach unten, wobei das Pedalelement 3 wieder um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 18 gedreht wird, was trotz Blockieren des Reibelements 6 durch das Kontaktelement 7 möglich ist, da der Wellenstummel 32 relativ zu dem Reibelement 6 durchdrehen kann. Die Kraft/Weg-Kennlinie folgt hierbei weiterhin dem Verlauf der Kurve b bis zu dem Punkt 29. Eine elektronische Steuerung erkennt durch das Aufbringen eines entsprechenden Kraftniveaus auf das Pedalelement 3 bei aktivierter und wirksamer Zusatzfunktion „Fußablage”, dass ein Abschalten der Zusatzfunktion „Fußablage” erwünscht ist und deaktiviert die Zusatzfunktion „Fußablage” an dem Punkt 29 in 5, indem der Aktuator angesteuert wird, um das Kontaktelement 7 in die erste Position (in Richtung des Pfeils 20 in 1, 3 und 4) zurückzuziehen und das Endstück 9' des Reibelements 6 wieder freizugeben, so dass das Reibelement 6 nun wieder mit dem Pedalelement 3 mitdrehen kann, ohne eine zusätzliche Reibung zu erzeugen. Nach Deaktivieren der Zusatzfunktion „Fußablage”, was gleichzeitig mit dem Deaktivieren einer automatischen Fahrzeuggeschwindigkeitsregelung wie z. B. einer Cruise Control erfolgen kann, folgt die Kraft/Weg-Kennlinie nun wieder dem oben bereits beschriebenen Verlauf der durch a gekennzeichneten Kurve.
Dabei kehrt die Kraft/Weg-Kennlinie über den Punkt 30 und den Punkt 31 auf die normale Kraft/Weg-Kennlinie a zurück. Der Knick der Kurve b an dem Punkt 30 stellt schematisch einen Erfahrungswert dar, wodurch ein harmonisches Auslaufen der Zusatzfunktion „Fußablage” angedeutet werden soll.
Als nächstes wird eine Situation beschrieben, welche eine Aktivierung der Kraftabsenkungsfunktion einbezieht.
Beim Aktivieren der Kraftabsenkungsfunktion wird – wie oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben – das Zusatzmodul 11 durch einen durch das Steuergerät angesteuerten Aktuator um die Schwenkachse 22 des Gehäuses 12 in eine Position geschwenkt (in Richtung des Pfeils 24 in 2 bzw. 4), in der der Anschlag 15 mit dem Betätiger 14 in Eingriff gelangt, wobei die Feder 13 den Betätiger 14 nach oben gegen den Anschlag 15 drückt. Tritt der Fahrer auf die Pedalplatte 5 des Pedalelements 3, muss er eine Kraft entgegen der Kraft der Rückstellfedern aufbringen. Die aufzubringende Kraft wird durch die Wirkung der Feder 13, die von unten gegen den Anschlag 15 drückt, verringert bzw. ein Schwenken des Pedalelements 3 um die Schwenkachse 16 in Richtung des Pfeils 18 wird erleichtert, was dem Fahrer einen erhöhten Komfort bietet. Dabei folgt die Kraft/Weg-Kennlinie von dem Punkt 25 über den Punkt 26” bis zu dem Punkt 27' dem Verlauf der durch c gekennzeichneten gestrichelten Kurve, die bezüglich der Kraft unterhalb der durch a gekennzeichneten Kurve liegt.
Die Kraftabsenkungsfunktion ist solange wirksam, wie der Betätiger 14 von unten gegen den Anschlag 15 drückt. Wenn der Fahrer eine Kraft auf die Pedalplatte 5 aufbringt, schwenkt das Pedalelement 3 um die Schwenkachse 16, wobei der drehfest mit dem Pedalelement 3 verbundene Anschlag 15 mit in Richtung des Pfeils 18 dreht. Je weiter sich der Anschlag 15 von dem Gehäuse 12 des Zusatzmoduls 11 entfernt, umso weiter wird der Betätiger 14 durch die Feder 13 nach oben gedrückt, bis eine Basisplatte 34 des Betätigers 14 an die obere Gehäusewand des Gehäuses 12 anschlägt. Drückt der Fahrer die Pedalplatte 5 nun weiter nach unten, hebt der Anschlag 15 von dem Betätiger 14 ab. Dies entspricht dem Punkt 27 in 5. Die Kraft/Weg-Kennlinie des Pedalelements 3 folgt nun bei weiterem Niederdrücken der Pedalplatte 5 dem normalen Verlauf der durch a gekennzeichneten Kraft/Weg-Kennlinie, wenn keine weiteren Funktionen aktiviert sind.
Alternativ kann die Kraftabsenkungsfunktion auch mit der Zusatzfunktion „Fußablage” kombiniert werden, wobei eine Kraftabsenkung der normalen Kraft/Weg-Kennlinie vor Wirksamwerden der Zusatzfunktion „Fußablage” realisiert wird. Die Kraftabsenkungsfunktion erfolgt in den durch I und II gekennzeichneten Abschnitten entlang der durch c gekennzeichneten gestrichelten Kurve, beginnend an dem Punkt 25 bis zu dem Punkt 27', wie oben bereits beschrieben. Wenn zusätzlich die Zusatzfunktion „Fußablage” aktiviert ist, folgt die Kraft/Weg-Kennlinie an dem Punkt 27' dem Verlauf der durch b gekennzeichneten Kurve, wenn der Fahrer den Fuß auf der Pedalplatte 5 ablegt und das Kontaktelement 7 und das Endstück 9' nach Überwinden des Abstands D in Eingriff gelangen. Die Deaktivierung der Zusatzfunktion „Fußablage” und das Zurückkehren der Kraft/Weg-Kennlinie auf die durch a gekennzeichnete Linie erfolgt ebenfalls wie oben bereits bezüglich des Verlaufs der durch b gekennzeichneten Kurve beschrieben.
6 ist ein weiteres Kraft-Weg-Diagramm eines abgewandelten Ausführungsbeispiels eines Fahrpedalmoduls 1, wobei sich die Kraft-Weg-Kennlinien des abgewandelten Ausführungsbeispiels, die auch in 6 durch a und c gekennzeichnet sind, nicht von denen bereits im Zusammenhang mit 5 beschriebenen unterscheiden. Das abgewandelte Fahrpedalmodul 1 hat ein Element, das für eine Kick-Down-Funktion sorgt. Dieses Element, welches häufig auch als Kick-Down-Element bezeichnet wird, ist im Stand der Technik bekannt und daher erübrigt sich eine Darstellung des bekannten Kick-Down-Elements. Der durch den Buchstaben a gekennzeichnete Verlauf entspricht wiederum der normalen Funktion des Fahrpedalmoduls 1, wobei weder die Zusatzfunktion „Fußablage” noch die Kraftabsenkungsfunktion aktiviert ist. Der durch den Buchstaben c gekennzeichnete Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie in den durch I und II gekennzeichneten Abschnitten stellt die oben beschriebene Kraftabsenkungsfunktion dar.
Jedoch kennzeichnet hier der durch den Buchstaben d dargestellte Abschnitt der Kurve die im Stand der Technik allgemein bekannte sogenannte „Kick-Down”-Funktion, die an dem Punkt 28' wirksam wird, wobei die Kurve d an dem Punkt 28' durch das Wirksamwerden eines Widerstandes des Kick-Down-Elements, welches weiter oben beschrieben wurde, durch einen steilen Kraftanstieg gekennzeichnet ist. Der Widerstand wird an der Spitze 35 der durch d gekennzeichneten Kurve überwunden, wonach ein steiler Kraftabfall bis zu dem Punkt 36 erfolgt und die Kraft/Weg-Kennlinie des Pedalelements wieder der normalen Kraft/Weg-Kennlinie entlang der Kurve a folgt.
Durch Anwenden der Kick-Down-Funktion kann der Fahrer durch plötzliches Durchtreten des Pedalelements 3 z. B. eine automatische Geschwindigkeitsregelung ausschalten bzw. deaktivieren, um das Pedalelement 3 wieder allein durch die Kraft des Fußes des Fahrers zu betätigen.
Wie in 6 dargestellt ist, kann die Kick-Down-Funktion mit der Kraftabsenkungsfunktion, die wie bereits im Zusammenhang mit der durch c gekennzeichneten Kurve in 5 beschrieben realisiert wird, kombiniert werden, was dem Fahrer einen erhöhter Komfort bietet, da er vor Aktivieren der Kick-Down-Funktion an dem Punkt 28” eine vergleichsweise geringe Kraft auf das Pedalelement 3 bzw. auf die Pedalplatte 5 aufbringen muss.
Außerdem kann die Kick-Down-Funktion bei aktivierter und wirksamer Kraftabsenkungsfunktion im Vergleich zur im Stand der Technik üblichen Position der Kick-Down-Position in Richtung kleinerem Betätigungswinkel bzw. Drehwinkel des Pedalelements 3 „vorgezogen” werden, was dem Fahrer eine sportlichere Fahrweise ermöglicht. Das heißt, die Kick-Down-Funktion wird im Vergleich zu dem bisher im Stand der Technik normalen Verlauf der Kraft/Weg-Kennlinie, bereits bei einem weniger weiten Niederdrücken des Pedalelements 3 erreicht.
Durch das winkelmäßige Vorziehen und damit durch das schnellere Auslösen der Kick-Down-Funktion kann der Fahrer schneller reagieren, was auch einen zusätzlichen Sicherheitsaspekt darstellt.
Die Steuerung der oben beschriebenen Kennlinien-Kombinationen entsprechend dem Verlauf der Kurven a, b, c oder d erfolgt über eine Elektronik bzw. ein Steuergerät, welches die entsprechenden Aktuatoren, d. h. den das Kontaktelement 7 betätigenden Aktuator und den das Zusatzmodul 11 betätigenden Aktuator, ansteuert.
Die Einzelheiten der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern nichts Gegenteiliges erwähnt wird.
Durch das oben beschriebene Fahrpedalmodul 1, welches eine Zusatzfunktion „Fußablage” und/oder eine Kraftabsenkungsfunktion realisiert, kann dem Fahrer sowohl eine erhöhte Sicherheit als auch ein verbesserter Komfort während des Fahrens auf konstruktiv einfache und damit kostengünstige Art und Weise bereitgestellt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 4010975 [0004]
- DE 19536699 A1 [0006]

Claims

Fahrpedalmodul (1) zum Steuern der Motorleistung eines Kraftfahrzeugs, welches ein über einen vorbestimmten Schwenkwinkelbereich schwenkbar an einem Lagerbock (2) gelagertes Pedalelement (3) umfasst, wobei die Motorleistung durch Betätigen des Pedalelements (3) durch einen Fahrer des Kraftfahrzeugs veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrpedalmodul (1) eine Zusatzfunktion aufweist, bei welcher das Pedalelement (3) als Fußablage für einen Fuß des Fahrers wirkt.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfunktion beim Einschalten einer automatischen Steuerung, insbesondere beim Einschalten einer automatischen Geschwindigkeitsregelung, aktiviert wird.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Reibelement (6) mit dem Pedalelement (3) wirkverbunden ist.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (6) auf einem Wellenstummel (32) des Pedalelements (3) angeordnet ist.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontaktelement (7) über einen Aktuator betätigbar ist, um in eine Position bewegt zu werden, in welcher das Kontaktelement (7) mit dem Reibelement (6) in Eingriff bringbar ist.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (6) eine Bewegung des Pedalelements (3), insbesondere ein Schwenken des Pedalelements (3) um eine Schwenkachse (16) herum, zulässt.
Fahrpedalmodul (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reibelement (6) als offener Ring mit Endstücken (9', 9'') ausgebildet ist, der durch eine Feder (8) vorgespannt auf dem Wellenstummel (32) vorgesehen ist.
Fahrpedalmodul (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (8) zwischen dem Lagerbock (2) und dem Endstück (9'') des Reibelements (6) eingespannt ist.
Fahrpedalmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatzfunktion des Fahrpedalmoduls (1) als Fußablage durch eine abschnittsweise Veränderung der Kraft/Weg-Kennlinie des Fahrpedalmoduls (1) erfolgt, wobei die Zusatzfunktion ein Absenken der Pedalkraft bewirkt.
Fahrpedalmodul (1) gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kraftabsenkungsfunktion vorgesehen ist, welche durch ein Zusatzmodul (11) bewirkt wird, welches eine Feder (13) und einen Betätiger (14) aufweist.