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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betätigen der Betriebsbremse in einem Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zumeist sind Fußhebelwerke nicht verstellbar. Dafür ist der Sitz verstellbar. Verstellbare Sitze lassen sich nicht in die Karosseriestruktur integrieren, sondern müssen (zur Aufnahme von Crashkräften) selbsttragend sein und sind entsprechend schwer. Konzepte mit verstellbarem Fußhebelwerk sind insgesamt leichter als die Sitzverstellung.
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Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der
EP 0 363 546 A1 bekannt, bei der mittels einer relativ komplizierten Vorrichtung das Bremspedal und das Gaspedal bzw. das Fußpedalwerk eines Kraftfahrzeugs auf einem Schlitten längsverstellbar gelagert ist. Zweck dieser Vorrichtung ist es, durch diese Längsverstellung ergonomisch günstige Pedalanordnungen insbesondere für sehr kleine oder sehr große Personen zu schaffen. Eine derartige Längsverstellung bedingt Ausgleichsmaßnahmen an den anzusteuernden Betriebseinrichtungen wie zum Beispiel dem Hauptbremszylinder. Der Längenausgleich wird hier dadurch kompensiert, dass in die an dem Bremspedal angelenkte Druckstange eine Gewindespindel integriert ist, die analog zur Längsverstellung betätigt und in ihrer Länge ebenfalls verstellt wird. Dies schränkt aber baulich bedingt den möglichen Verstellweg deutlich ein.
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Durch die
DE 2 011 422 A ist eine Vorrichtung zum Längsverstellen des Fußhebelwerks für Kraftfahrzeuge bekannt, die aufgrund der größeren Verstellwege zum Beispiel eine feste Anordnung der Fahrzeugsitze im Kraftfahrzeug ermöglicht. Hier ist aber der über das Bremspedal betätigte Hauptbremszylinder an dem längsverstellbaren Schlitten angeordnet, was eine flexible Verbindung beispielsweise zum Bremskraftverstärker der Betriebsbremse erfordert.
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Die verstellbaren Fußhebelwerke, die in Serienfahrzeugen Einsatz finden, haben den folgenden Nachteil: Es handelt sich dabei durchweg um Konzepte, bei denen der Verstellweg beschränkt ist auf < 76 mm. Das ist dem geschuldet, dass es sich um Konzepte handelt mit Verstellmechaniken, bei denen die Ergonomie sich ändert (Verschiebung Pedalkappe zu Pedaldrehachse). Eine Sitzverstellung bleibt deshalb unabdingbar und die Fußhebelwerk-Verstellung dient lediglich einer Ergonomieverbesserung und keiner Gewichtsoptimierung (durch Entfall der Sitzverstellung).
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Nachteil dieser Konzepte ist, dass Flexschläuche vorgesehen werden müssen, die diesen großen Verstellweg (280 mm) können. Dadurch wird viel Bauraum verloren, die Verstellkräfte werden erhöht und nicht zuletzt sind dicke Flexschläuche derzeit nicht verfügbar, sondern nur diejenigen Durchmesser, die für gewöhnlich an den Radbremsen verwendet werden. Außerdem wird durch den Einsatz von Flexschläuchen die Volumenaufnahme des Bremssystems erhöht und damit die Ansprechzeit erhöht. Für eine Verbindung Hauptbremszylinder zu Hydroaggregat ist dagegen ein größerer Durchmesser vonnöten, um bei niedrigen Temperaturen die hochfrequenten Druckwechsel aus dem ESP umsetzen zu können. Außerdem ist die Abdichtung Nass-Trockenraum schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die relativ einfach ausgebildet ist und große Verstellwege bei einem fahrzeugfest angeordneten Hauptbremszylinder ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe beinhalten die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ist dem Gestänge, das dem Bremspedal und dem Hauptbremszylinder zwischengeschaltet ist, eine Bewegungsübertragungseinheit zugeordnet. Bei Bremsbetätigung wird die Bewegungsübertragungseinheit in eine Drehbewegung versetzt, mit der die Bewegungsübertragungseinheit mittel- oder unmittelbar den Hauptbremszylinder beaufschlagt. Zur Realisierung der Bewegungsübertragungseinheit kann das schwenkbar auf dem Schlitten gelagerte Bremspedal eine Stellnabe verdrehen, die auf einer Profilwelle mit dem Schlitten axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die Profilwelle unverschiebbar drehgelagert ist und mittel- oder unmittelbar den Hauptbremszylinder beaufschlagt. Somit wird über die Profilwelle der günstig im Kraftfahrzeug positionierbare Hauptbremszylinder betätigt, während das Bremspedal mit dem Schlitten und der Stellnabe über große Verstellwege verschiebbar ist. Die Profilwelle kann dabei gegebenenfalls auf einen Hauptbremszylinder direkt wirken, sofern dieser auf rotatorische Betätigung ausgelegt ist. Alternativ dazu ist die Profilwelle auch translatorisch mit dem Schlitten bewegbar und kann die Bewegungsübertragungseinheit als Rutschverbindung ausgeführt sein.
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Die Vorteile der Erfindung sind nachfolgend stichpunktartig zusammengefasst:
Gleichbleibende Pedalkinematik/Ergonomie; Feststehender Hauptbremszylinder, keine Flexschläuche notwendig, Nachfüllbehälter ohne Flexschlauch; Möglichkeit großer Verstellwege und damit das Potential; Verstellwege frei wählbar auch sehr groß möglich; Einfache Verstellung: alle Pedale werden gleichzeitig verstellt (Ergonomie sichergestellt). Verstellung durch stationären Steller möglich (im Gegensatz zu einer Pedalkappenverschiebung). Elektromotoren und Mechanismus von Sitzlängsverstellungen verwendbar; Positionierung Hauptbremszylinder quer zur Fahrtrichtung gut für Crash. Ebenso keine Beaufschlagung Bremspedal durch vorgelagerte Blockbildner beim Crash; Positionierung Hauptbremszylinder relativ frei, Pedalübersetzungen an mehreren Freiheitsgraden einstellbar (insbesondere am Hebel für den Hauptbremszylinder), nicht nur Absolutwert sondern auch Verlauf über Pedalweg; (Kombinierbar mit rotarischem Hauptbremszylinder, siehe vorangehende Erfindungsmeldung); und Abdichtung Nass-/Trockenraum einfach (rotarische Welle abzudichten).
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In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der als lineare Kolben-Zylinder-Einheit ausgeführte Hauptbremszylinder quer zur Fahrzeuglängsrichtung angeordnet ist und mit der Profilwelle über einen radial abragenden Hebel zusammenwirkt. Damit kann im Vorbaubereich des Kraftfahrzeugs Bauraum gewonnen werden, der zum Beispiel bei einem Frontalcrash zusätzlichen Verformungsweg schafft. Ferner kann durch entsprechende Auslegung der Hebelverhältnisse eine günstige Ansteuerung des Hauptbremszylinders hinsichtlich des Bremspedalwegs und der Kraftübertragung hergestellt werden.
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Ferner kann besonders bevorzugt das Bremspedal über eine am Bremspedal angelenkte Druckstange mit einem radial von der Stellnabe abragenden Stellhebel gekoppelt sein. Dies ermöglicht eine durch die Länge des Stellhebels bestimmbare Positionierung der Profilwelle relativ zum Bremspedal und an dem verstellbaren Schlitten und ebenfalls eine konstruktiv günstig auslegbare Kraftübertragung.
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Der Schlitten kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung auf zumindest zwei dessen Längsverstellung ermöglichender Führungsstangen gelagert und in den jeweiligen Einstellpositionen arretierbar sein. Die Schlittenführung kann zum Beispiel ähnlich einer in Kraftfahrzeugen üblichen Sitzverstellung ausgeführt sein.
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Zur Erzielung einer komfortablen Verstellung des Pedalwerks mit dem Schlitten kann zumindest eine der Führungsstangen durch eine Gewindespindel gebildet sein, die mit zumindest einer an dem Schlitten befestigten Gewindemutter zusammenwirkt, wobei die Gewindespindel mittels eines Elektromotors betätigbar ist.
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Dabei kann in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung zumindest eine der Führungsstangen unmittelbar durch die Profilwelle gebildet sein, auf der der Schlitten verschiebbar geführt ist. Damit ist in baulich einfacher Weise die Profilwelle, dies kann zum Beispiel eine Keilwelle sein, in die Führungsfunktion für den Schlitten miteinbezogen.
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Auf dem Schlitten kann in an sich bekannter Weise außer dem Bremspedal ein Gaspedal, eine Fußablage und gegebenenfalls ein Kupplungspedal angeordnet sein. Das Kupplungspedal kann bei Kraftfahrzeugen mit automatischen Getrieben entfallen.
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Bei Vorhandensein eines Kupplungspedals könnte dieses mit den vorbeschriebenen Vorteilen analog zum Bremspedal über eine Stellnabe, eine Profilwelle und gegebenenfalls einem radial abragenden Hebel mit einem Geberzylinder einer hydraulischen Kupplungsbetätigung verbunden sein.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beigefügten, skizzenhaften Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
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1 in raumbildlicher Darstellung eine Vorrichtung zum Betätigen eines Hauptbremszylinders einer Betriebsbremse eines Kraftfahrzeugs mit einem auf einem Schlitten angeordneten Bremspedal, das über eine Stellnabe, eine Profilwelle und ein Gestänge auf den Hauptbremszylinder wirkt; und
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2 eine Seitenansicht gemäß Pfeil X auf das Bremspedal, die Stellnabe mit der Profilwelle und das Gestänge zur Bewegungs- und Kraftübertragung auf den Hauptbremszylinder.
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Die 1 zeigt skizzenhaft einen ein Pedalwerk eines Kraftfahrzeugs tragenden Schlitten 10, der im vorderen, an eine Spritzwand angrenzenden Bodenbereich (nicht dargestellt) des Kraftfahrzeugs in Längsrichtung x und relativ zu einem Vordersitz verstellbar angeordnet ist.
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Das Pedalwerk setzt sich aus einem Gaspedal 12, einem Bremspedal 14 und einem Kupplungspedal 16 zusammen, die schwenkbar an dem Schlitten 10 angeordnet sind. Ferner ist an dem Schlitten 10 eine nach oben vorne abragende Fußablage 18 befestigt.
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Der Schlitten 10 ist im Ausführungsbeispiel auf zwei Führungsstangen geführt, von denen die eine Führungsstange als eine Gewindespindel 20 ausgeführt ist, die mit einer an dem Schlitten 10 befestigten Gewindemutter (nicht ersichtlich) zusammenwirkt und mittels eines ortsfest angeordneten Elektromotors 22 verdrehbar ist. Die Gewindeverbindung ist dabei selbsthemmend ausgeführt, so dass der Schlitten 10 zugleich in den Einstellpositionen arretiert ist.
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Gegebenenfalls kann aber auch eine andere Einstellvorrichtung ähnlich einer Sitzverstellung von Vordersitzen des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein.
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Die zweite Führungsstange ist durch eine Profilwelle 24 gebildet, die verdrehbar aber axial unverschieblich am Bodenbereich und/oder an der Spritzwand des Kraftfahrzeugs angeordnet ist (nicht dargestellt), wobei der Schlitten 10 auf der Profilwelle 24 über ein entsprechendes Gleitlager (nicht ersichtlich) verschiebbar geführt ist.
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Die Profilwelle 24 kann zum Beispiel ein Polygonprofil aufweisen oder durch eine Keilwelle gebildet sein, auf der eine Stellnabe 26 axial verschieblich, in Umfangsrichtung aber formschlüssig angeordnet ist.
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Die Stellnabe 26 (2) weist ferner eine Umfangsnut 26a auf, in die ein gabelförmiger Abschnitt 10a des Schlittens 10 einragt. Die Stellnabe 26 ist somit relativ zum Schlitten 10 verdrehbar, wird aber bei einer Längsverstellung des Schlittens 10 mit diesem mitbewegt bzw. relativ zur Profilwelle 24 verschoben. Alternativ dazu kann die Längsfixierung mit der Umfangsnut 26a auch auf andere Weise erfolgen.
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Das Bremspedal 14 ist an seinem unteren Ende über ein Schwenklager 28 an dem Schlitten 10 angelenkt und weist eine Gestängeverbindung zur Stellnabe 26 auf, die durch eine am Bremspedal 14 über eine Lagerstelle 30 angelenkte Druckstange 32 und einen radial von der Stellnabe 26 abragenden Stellhebel 34 und einer Gelenkverbindung 36 gebildet ist.
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Die Gestängeverbindung 30, 32, 34, 36 ist so ausgebildet, dass bei einer Bremsbetätigung B, das heißt mit dem Niedertreten des Bremspedals 14 um einen in etwa linearen Bremspedalweg Δa, die Stellnabe 26 und mit dieser die Profilwelle 24 um einen definierten Verstellwinkel in eine Drehbewegung C versetzt wird.
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Die Profilwelle 24 trägt an ihrem von dem Schlitten 10 abgewandten Ende einen im Wesentlichen radial nach oben abragenden Hebel 38, der über eine Gelenkverbindung 40 mit einer zum Beispiel horizontal ausgerichteten Druckstange 42 eines Hauptbremszylinders 44 der Betriebsbremse des Kraftfahrzeugs zusammenwirkt.
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Die Profilwelle 24, die Stellnabe (26) sowie die Profilwelle 24 bilden somit eine Bewegungsübertragungseinheit, mit der der Hauptbremszylinder 44 über den Hebel 38 beaufschlagbar ist.
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Der Hauptbremszylinder 44 (zum Beispiel ein Tandembremszylinder) ist quer zur Längsrichtung des Kraftfahrzeugs ausgerichtet (ragt also nicht nach vorne) und an dessen Spritzwand befestigt, wobei die Position (horizontal, schräg, etc.) nach den konstruktiven und räumlichen Gegebenheiten des Kraftfahrzeugs bestimmt sein kann. Die vom Hauptbremszylinder 44 ausgehenden, festen Bremsleitungen sind nicht dargestellt.
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Mit dem Verstellen des Schlittens 10 in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs bzw. mit der Einstellung des Pedalwerks 12, 14, 16 relativ zu einem Vordersitz bleibt die Position des Bremspedals 14 relativ zur Stellnabe 26 unverändert; gleiches gilt für die Position der Profilwelle 24 mit dem Hebel 38 relativ zum Hauptbremszylinder 44. Soll hingegen der Pedalwinkel sich beim Längsverstellen ändern (für ergonomieoptimierte Stellungen), so kann dies über eine leicht gedrillte Welle bewerkstelligt werden.
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Die zur Beaufschlagung des Hauptbremszylinders 44 über das Bremspedal 14 beschriebenen Mittel können analog auch zur Beaufschlagung eines Geberzylinders einer hydraulischen Kupplungsbetätigung des Kraftfahrzeugs vorgesehen sein, mit ebenfalls einer Profilwelle, einer darauf verschieblichen Stellnabe und den Gestängeverbindungen zwischen dem Kupplungspedal 16 und dem besagten Geberzylinder.
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Am Schlitten 10 könnte ferner ein mit dem Gaspedal 12 zusammenwirkendes, elektrisches Potentiometer angeordnet sein, das entsprechende Steuersignale an ein elektronisches Motorsteuergerät des Kraftfahrzeugs abgibt.
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Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Zum Beispiel könnte der Schlitten 10 auch über mehr als nur die zwei Führungsstangen 20, 24 in Längsrichtung verschiebbar geführt sein. Gegebenenfalls könnten auch zwei Gewindespindeln 20 vorgesehen sein, die eine symmetrische Abstützung und Verstellung des Schlittens 10 bewirken.
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Der Hauptbremszylinder 44 könnte gegebenenfalls auch eine Konstruktion aufweisen, die eine rotatorische Betätigung ermöglicht; dann könnte die Profilwelle 24 direkt (ohne Hebel 38) auf den Bremszylinder 44 geschaltet sein.
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Der in den Figuren nicht dargestellte Bremskraftverstärker kann in herkömmlicher Weise den Hauptbremszylinder unterstützen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0363546 A1 [0003]
- DE 2011422 A [0004]
