DE102015015612B4

DE102015015612B4 - Verstellbares Pedal für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102015015612B4
Application number: DE102015015612.8A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2020-01-02
Anticipated expiration: 2035-12-04
Also published as: DE102015015612A1

Abstract

Verstellbares Pedal (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend- einen Pedalarm (12), der schwenkbar um eine Pedalachse (9) an einem Lagerblock gelagert ist;- einen am Pedalarm (12) gelagerten und relativ zum Pedalarm (12) verstellbaren Pedalgrundkörper (16);- eine Pedalplatte (22), die in einem Lagerpunkt (24) am unteren Ende des Pedalgrundkörpers (16) angeordnet ist, wobei der Lagerpunkt (24) der Pedalplatte (22) über eine zweite Hebelarmlänge (L) von der Pedalachse (9) beabstandet ist; und- eine Verstelleinheit (100) zur Verstellung des Pedalgrundkörpers (16) gegenüber dem Pedalarm (12) zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler zweiter Hebelarmlänge (L) und einer ausgefahrenen Position mit maximaler zweiter Hebelarmlänge (L), dadurch gekennzeichnet, dass- ein Verankerungsschlitten (14) an dem Pedalarm (12) zur Kopplung mit einer von dem Pedal (10) zu betätigenden Einrichtung vorgesehen ist, wobei der Verankerungsschlitten (14) über eine erste Hebelarmlänge (L) von der Pedalachse (9) beabstandet ist und in Bezug zum Pedalarm (12) unter Änderung der ersten Hebelarmlänge (L) relativ verstellbar gelagert ist, dass- die Verstelleinheit (100) zur Verstellung des Verankerungsschlittens (14) auf dem Pedalarm (12) zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler, erster Hebelarmlänge (L) und einer ausgefahrenen Position mit maximaler erster Hebelarmlänge (L) konfiguriert ist, und dass- die Verstelleinheit (100) so dimensioniert ist, dass, wenn der Verankerungsschlitten (14) in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper (16) in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist, das Pedal (10) eine auf eine Bremsanlage mit funktionierendem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist, und dass, wenn der Verankerungsschlitten (14) in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper (16) in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist, das Pedal (10) eine auf eine Bremsanlage mit ausgefallenem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein verstellbares Pedal für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Das in der gattungsbildenden DE 103 35 403 A1 beschriebene Pedal ist um eine Pedalachse schwenkbar gelagert und umfasst einen oberen Pedalarm sowie einen relativ zum oberen Pedalarm verstellbaren, eine Pedalplatte aufweisenden unteren Pedalarm. Beim Verstellen des Pedals führen der untere Pedalarm und damit auch die daran starr angeordnete Pedalplatte eine bogenförmige Bewegung aus. Die Pedalverstellung beeinflusst das Pedalübersetzungsverhältnis, d.h. das Verhältnis der Abstände zwischen Pedalachse und Pedalplatte, was zu einer negativen Rückwirkung auf das Bremsgefühl des Fahrers führen kann.
Die DE 10 2012 021 834 A1 betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung eines Hauptbremszylinders eines Bremssystems, bei dem eine Auslenkung eines Bremspedals über eine Koppelvorrichtung mit einer sich verändernden Wegübersetzung auf die Druckstange des Hauptbremszylinders übertragen wird, wobei die Wegübersetzung der Koppelvorrichtung mit zunehmender Auslenkung des Bremspedals stetig abnimmt und/oder die Kraftübersetzung stetig zunimmt. Die Koppelvorrichtung kann eine Steuerscheibe haben, mit der das Bremspedal starr verbunden ist und die zusammen mit dem Bremspedal um ein Lager aus einer Anfangsstellung in eine Endstellung zu verschwenken ist. Die Steuerscheibe überträgt den Pedalweg über ein an der Steuerscheibe angreifendes Betätigungselement mit einer degressiven Wegübersetzung auf die Druckstange des Hauptbremszylinders.
Ein hydraulisches Bremssystem, wie es beispielsweise in der DE 601 33 413 T2 beschrieben ist, umfasst einen Vakuum-Bremskraftverstärker. Der Unterdruck wird in der Regel von Verbrennungsmotoren oder motorseitig angetriebenen Vakuumpumpen zur Verfügung gestellt. Bei einem Ausfall der Energieversorgung hat ein solches vakuumunabhängiges Bremssysteme jedoch den Nachteil, dass ein sofortiger Ausfall der Bremskraftverstärkung auftritt, sodass die niedrigste Rückfallebene erst allmählich nach einem Ausfall der Unterdruckversorgung erreicht wird. Um in der niedrigsten Rückfallebene das Druckniveau im Bremssystem anzuheben, muss zur Kompensation das Hebelverhältnis der Bremspedalübersetzung entsprechend erhöht werden. Die Erhöhung der Pedalübersetzung hat den Nachteil, dass die Bremspedalwege länger werden müssen, was sich negativ auf die räumliche Anordnung im Fahrzeug auswirkt.
Die DE 100 17 531 A1 offenbart ein Pedalwerk aufweisend ein Viergelenk-Parallelogramm, das aus einem oberen Halteteil, aus einem unteren Haltebügel mit daran befestigter Trittplatte und zwei etwa parallel angeordneten und jeweils mit einem Ende am oberen Halteteil und mit dem anderen Ende am unteren Haltebügel drehbar gelagerten Schenkeln gebildet wird, wobei das Pedalwerk um ein Hauptlager schwenkbar ist und eine Einstelleinrichtung zur Verstellung der Trittplatte vorwiegend in X-Richtung vorgesehen ist. Das obere Halteteil und ein Gleitklotz sind an einer Führungsschwinge in Z-Richtung verschiebbar gelagert und einstellbar. An der Führungsschwinge ist ein Stößellager ausgebildet, wobei am Gleitklotz das Hauptlager ausgebildet ist.
Die DE 20 15 684 A zeigt eine Bremseinrichtung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einem Bremspedal, einer an diesem angelenkten Kolbenstange zur Verschiebung des oder der Kolben des Hauptbremszylinders und mit einem Bremskraftverstärker. Ein auf die Kolbenstange einwirkendes Stellglied ist vorgesehen, das bei Ausfall der Hilfsenergie für den Bremskraftverstärker und/oder bei Ausfall eines Bremskreises den Angriffspunkt der Kolbenstange am Bremspedal in seiner Lage verändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Betätigung der Betriebsbremse eines Kraftfahrzeugs bereit zu stellen, die sowohl den Anforderungen bei Normalbetrieb mit Bremskraftunterstützung und als auch den Anforderungen bei der Rückfallebene ohne Bremskraftunterstützung gerecht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Dazu ist das erfindungsgemäße, verstellbare Pedal für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Pedalarm, der schwenkbar um eine Pedalachse an einem Lagerblock gelagert ist; einen am Pedalarm gelagerten und relativ zum Pedalarm verstellbaren Pedalgrundkörper, eine Pedalplatte, die in einem Lagerpunkt am unteren Ende des Pedalgrundkörpers angeordnet ist, wobei der Lagerpunkt der Pedalplatte über eine zweite Hebelarmlänge von der Pedalachse beabstandet ist, eine Verstelleinheit zur Verstellung des Pedalgrundkörpers gegenüber dem Pedalarm zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler zweiter Hebelarmlänge und einer ausgefahrenen Position mit maximaler zweiter Hebelarmlänge, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verankerungsschlitten an dem Pedalarm zur Kopplung mit einer von dem Pedal zu betätigenden Einrichtung vorgesehen ist, wobei der Verankerungsschlitten über eine erste Hebelarmlänge von der Pedalachse beabstandet ist und in Bezug zum Pedalarm unter Änderung der ersten Hebelarmlänge relativ verstellbar gelagert ist, dass die Verstelleinheit zur Verstellung des Verankerungsschlittens auf dem Pedalarm zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler, erster Hebelarmlänge und einer ausgefahrenen Position mit maximaler erster Hebelarmlänge konfiguriert ist, und dass die Verstelleinheit so dimensioniert ist, dass, wenn der Verankerungsschlitten in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist, das Pedal eine auf eine Bremsanlage mit funktionierendem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist, und dass, wenn der Verankerungsschlitten in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist, das Pedal eine auf eine Bremsanlage mit ausgefallenem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des verstellbaren Pedals hat den positiven Effekt, dass mittels der Verstelleinheit bei einer Verstellung des Pedals sowohl die erste Hebelarmlänge als auch die zweite Hebelarmlänge gezielt verändert werden können, so dass eine gezielte Beeinflussung des Pedalübersetzungsverhältnisses ermöglicht ist, und somit ein negatives Pedalgefühl verhindert werden kann. Wird eine solche verstellbare Pedalübersetzung verwendet, kann der Zielkonflikt zwischen Normalbetrieb und Rückfallebene aufgelöst werden, indem die Pedalübersetzung so verändert wird, dass sich die gewünschte Gesamtsystemübersetzung ergibt.
Im Normalbetrieb sollen die gewählten Systemübersetzungen innerhalb eines vorteilhaften Betätigungsweges, z.B. 90mm, und einer vorteilhaften Betätigungskraft, z.B. 250N, zur Fahrzeugvollverzögerung 1,0g führen. Dabei hat die Bremskraftunterstützung einen maßgeblichen Anteil an der zur Vollverzögerung notwendigen Kolbenkraft. Fällt die Bremskraftverstärkung aus und muss der Fahrer die zur Vollverzögerung notwendige Kolbenkraft alleine aus der Fußkraft aufbringen, ist die Festlegung der System-Übersetzung hierbei die bestimmende Größe. Der Gesetzgeber fordert in der ECE eine Verzögerung von 0,244g bei 500N Pedalkraft, in der JARMA 0,4g bei 200N Pedalkraft. Diese Werte können bei Verwendung des erfindungsgemäßen Pedals in vorteilhafter Weise bereitgestellt werden.
Vorzugsweise ist der Pedalgrundkörper um einen ersten Pedallagerpunkt und um einen zweiten Pedallagerpunkt schwenkbar am Pedalarm gelagert, wobei die beiden Pedallagerpunkte relativ zum Pedalarm translatorisch geführt bewegbar sind. In Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) und Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet, handelt es sich bei dem ersten Lagerpunkt um den oberen, hinteren Lagerpunkt bzw. beim zweiten Lagerpunkt um den unteren, vorderen Lagerpunkt. Die schwenkbare Anordnung des Pedalgrundkörpers um die beiden Pedallagerpunkte hat den Effekt, dass bei einer Verstellbewegung der Pedalgrundkörper eine Relativbewegung um einen Momentanpol ausführt. Hierdurch ist in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass die bogenförmige Bewegung des Pedalgrundkörpers und damit der Pedalplatte durch eine entsprechende Positionierung, Ausrichtung und Länge der translatorischen Führung der beiden Pedallagerpunkte gezielt beeinflussbar ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Verstelleinheit derart ausgebildet, dass bei einer durch die Verstelleinheit initiierten Verstellung des Pedals ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis oder eine definierte Änderung des Pedalversetzungsverhältnisses vorliegt.
Vorzugsweise umfasst hierfür die Verstelleinheit eine Spindel und eine mit dem Verankerungsschlitten, z.B. über eine Koppelstange, in Wirkverbindung stehende Verstellführung. Hierbei ist die Spindel mit einem ersten Gewindeabschnitt und einen zweiten Gewindeabschnitt versehen. Während der als Pendelmutter ausgebildete erste Pedallagerpunkt im Bereich des ersten Gewindeabschnitts auf der Spindel geführt ist, ist die ein Innengewinde aufweisende Verstellführung im Bereich des zweiten Gewindeabschnitts auf der Spindel geführt, wobei die beiden Gewindeabschnitte derart unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen, dass ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis vorliegt bzw. die beiden Gewindeabschnitte sind so aufeinander abgestimmt, dass eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses auftritt .
Alternativ umfasst hierfür die Verstelleinheit eine erste Spindel mit einer ersten Gewindesteigung, eine zweite Spindel mit einer zweiten Gewindesteigung und eine mit dem Verankerungsschlitten in Wirkverbindung stehende Verstellführung. Während der in Form einer Pendelmutter ausgebildete erste Pedallagerpunkt auf der ersten Spindel geführt ist, ist die ein Innengewinde aufweisende Verstellführung auf der zweiten Spindel geführt, wobei die Gewindesteigungen der ersten und zweiten Spindel derart unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen, dass ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis vorliegt bzw. die Gewindesteigungen sind so aufeinander abgestimmt, dass eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses auftritt.
Durch die Verwendung der Spindel(n) in vorteilhafter Weise ist eine stufenlose Einstellung der Pedalposition ermöglicht.
Vorzugsweise ist der zweite Pedallagerpunkt des Pedalgrundkörpers in Form eines Kulissenstifts ausgebildet, der in einer im Pedalarm ausgebildeten Kulissenbahn eingreift und in der Kulissenbahn translatorisch geführt ist.
Wie bereits dargelegt, führt bei einer Verstellbewegung der Pedalgrundkörper eine Relativbewegung um einen Momentanpol aus. Je nach Lage des Momentanpols ist dabei die rotatorische Bewegung mehr oder weniger stark ausgeprägt. Da die fest am Pedalgrundkörper montierte Pedalplatte die gleiche Drehbewegung ausführt, kann dies dazu führen, dass - je nach Verdrehwinkel - in Extremlagen die Pedalplatte ungünstig zum Betätigungsfuß des Fahrers positioniert ist, sodass eine Pedalbetätigung erschwert ist.
Zur Vermeidung dieser Nachteile ist gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Lagerpunkt der Pedalplatte als Drehlager ausgebildet ist, und dass das Drehlager der Pedalplatte mit Mittel in Wirkverbindung stehen, die eine zwangsgeführte - einer aus der bogenförmigen Verstellbewegung des Pedalgrundkörpers relativ zum Pedalarm resultierenden Änderung des Neigungswinkel der Pedalplatte entgegen gerichtete - Drehbewegung der Pedalplatte um das Drehlager bewirken.
Alternativ kann durch die die zwangsgeführte Drehbewegung der Pedalplatte bewirkenden Mittel die Pedalplatte auch mit der Drehrichtung der Verstellbewegung verdreht werden, z.B., wenn die bogenförmige Verstellbewegung des Pedalgrundkörpers weniger stark ausgeprägt ist.
Vorzugsweise sind hierbei die Mittel in Form einer zwischen der Pedalplatte und dem zweiten Pedallagerpunkt angeordneten Bowdenzugverbindung oder Koppelstangenverbindung ausgebildet. Hierbei ist die Bowdenzugverbindung bzw. die Koppelstangenverbindung radial beabstandet zur Drehachse des Drehlagers an der Pedalplatte und radial beabstandet zur Schwenkachse des in Bezug zum Pedalarm translatorisch bewegbaren zweiten Pedallagerpunkts gelagert. Da bei einer Pedalverstellung, d.h. der Pedalgrundkörper verschiebt sich entsprechend seiner translatorischen Führung entlang dem Pedalarm und der Pedalgrundkörper verdreht sich entsprechend der Lage der beiden Pedallagerpunkte, eine Relativbewegung zwischen dem zweiten Pedallagerpunkt und dem Lagerpunkt der Pedalplatte auftritt, ist durch die Bowdenzugverbindung bzw. Koppelstangenverbindung in vorteilhafter Weise gewährleistet, dass die Relativbewegung zwischen zweiten Pedallagerpunkt und Lagerpunkt der Pedalplatte entsprechend der gewählten radialen Beabstandung in eine Verdrehung der Pedalplatte gewandelt wird, sodass die in Folge der bogenförmigen Verstellbewegung auftretenden Winkeländerung der Pedalplatte ausgeglichen werden kann.
Bei der Betätigung des Pedals wirken mitunter hohe Betätigungskräfte auf die Pedalplatte, insbesondere, wenn der Kontaktpunkt außerhalb der Pedalplattendrehachse liegt. Um die Bowdenzugverbindung oder die Koppelstangenverbindung von den Betätigungskräften zu entkoppeln, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass in die Pedalplatte ein eine Drehbewegung der Pedalplatte um das Drehlager hemmender Verriegelungsmechanismus integriert ist, der bei einer Verstellung des Pedal entriegelt und die Pedalplatte zur Drehung um das Drehlager freigibt.
Vorzugsweise umfasst der Verriegelungsmechanismus ein auf einem Lagerzapfen des Drehlagers drehbar angeordnetes, die Pedalplatte lagerndes erstes Ringelement, ein auf dem Lagerzapfen drehfest angeordnetes, gegen eine Federkraft eines Federelements in Bezug zum ersten Ringelement axial verschiebbar angeordnetes zweites Ringelement sowie einen Elektromagnet zum axialen Verschieben des zweiten Ringelements gegen die Federkraft des Federelements. Die beiden Ringelemente weisen jeweils eine Verzahnung auf, über die die Ringelemente im verriegelten Zustand miteinander im Eingriff stehen bzw. in entriegelter Position, d.h. nach einem axialen Verschieben des zweiten Ringelements, nicht in Eingriff stehen, sodass das erste Ringelement und damit die Pedalplatte verdrehrbar ist.
Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
In der Zeichnung bedeutet:

1 eine Seitenansicht eines erfindungsmäßen Pedals;
2 das Pedal aus 1 in geschnittener Darstellung; ,
2a eine schematische Darstellung der kinematischen Zusammenhänge beim Verstellen des Pedals aus 2;
3 eine vergrößerte Darstellung der Verstelleinheit des Pedals;
4 eine vergrößerte Darstellung einer weiteren Verstelleinheit des Pedals;
5 eine vergrößerte Darstellung des Verstellmechanismus der Pedalplatte, und
6 einen Schnittdarstellung gemäß A-A aus 1.

1 zeigt ein insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnetes verstellbares Pedal für ein Kraftfahrzeug.
Das Pedal 10 umfasst einen Pedalarm 12, der um eine Pedalachse 9 schwenkbar an einem - hier aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten - Lagerblock gelagert ist. In bekannter Art und Weise weist der Pedalarm 12 einen Verankerungsschlitten 14 auf, über den das Pedal 10 mit einer zu betätigenden Einrichtung, wie z.B. Anlenkung einer Druckstange eines Bremssystems, koppelbar ist, vgl. 3, 4. Vorliegend ist der Verankerungsschlitten 14 in Bezug zum Pedalarm 12 relativ verstellbar gelagert.
Das Pedal 10 umfasst ferner einen Pedalgrundkörper 16, der über einen ersten Pedallagerpunkt 18 und einen zweiten Pedallagerpunkt 20 schwenkbar am Pedalarm 12 gelagert ist, wobei die beiden Pedallagerpunkte 18, 20 ihrerseits jeweils translatorisch geführt in Bezug zum Pedalarm 12 bewegbar sind, siehe auch 2.
Hierzu ist, wie 2 zu entnehmen ist, der erste Pedallagerpunkt 18 in Form einer Pendelmutter 18a ausgebildet, die auf einer Spindel translatorisch geführt ist. Auf die Funktion der Spindel wird im weiteren Verlauf noch weiter eingegangen. Der in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) und Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) in Bezug zu ersten Pedallagerpunkt 18 weiter unten und weiter vorne angeordnete zweite Pedallagerpunkt 20, ist in Form eines Kulissenstifts 20a ausgebildet, der in einer im Pedalarm 12 ausgebildeten Kulissenbahn 20b eingreift und in dieser translatorisch geführt ist. Mit anderen Worten handelt es sich in Fahrzeughochrichtung (z-Richtung) und Fahrzeuglängsrichtung (x-Richtung) betrachtet, bei dem ersten Lagerpunkt um den oberen, hinteren Lagerpunkt bzw. beim zweiten Lagerpunkt um den unteren, vorderen Lagerpunkt.
Das Pedal 10 umfasst weiterhin eine am unteren Ende des Pedalgrundkörpers 16 angeordnete Pedalplatte 22.
Der Abstand zwischen Pedalachse 9a und Verankerungsschlitten 14 wird nachfolgend als erste Hebelarmlänge L₁ und der Abstand zwischen Pedalachse 9 und Lagerpunkt 24 der Pedalplatte 22 als zweite Hebelarmlänge L₂ bezeichnet, vgl. 1.
Zudem umfasst das Pedal 10 eine insgesamt mit dem Bezugsziffer 100 bezeichnete Verstelleinheit, die als Antrieb für die Verstellung des Pedalgrundkörpers 16 und als Antrieb für die Verstellung des Verankerungsschlittens 14 dient. Die Verstelleinheit 100 ist so dimensioniert ist, dass, wenn der Verankerungsschlitten 14 in seiner ausgefahrenen (unteren) Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper 16 in seiner zurückgezogenen (oberen) Position positioniert ist, das Pedal 10 eine für eine Bremsanlage mit Bremskraftverstärker geeignete Länge aufweist, und dass, wenn der Verankerungsschlitten 14 in seiner zurückgezogenen (oberen) Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper 16 in seiner ausgefahrenen (unteren) Position positioniert ist, das Pedal 10 eine für eine Bremsanlage mit ausgefallenem Bremskraftverstärker geeignete Länge aufweist.
Im folgenden wird zum besseren Verständnis ein Bemessungsbeispiel für das erfindungsgemäße Pedal angegeben. In der Konstruktionslage, d.h. in der Pedalposition für den „Norm-Fahrer“, weist die Übersetzung im Pedal einen Wert von 3,66 auf mit L₁ = 79,28 mm und L₂ = 293,28 mm. Bei einer Betätigungskraft von 500N auf der Pedalplatte 22 ergibt sich somit eine Druckstangenkraft an der Bremssystemverbindung von 1830N. Wenn nur der Verankerungsschlitten 14 in die zurückgezogene, oberste Position verstellt wird, kann das Übersetzungsverhältnis auf 3,96 gesteigert werden mit L₁ = 73,86 mm und L₂ = 293,28 mm, und es ergibt sich eine Druckstangenkraft von 1980N. Wird eine solche verstellbare Pedalübersetzung verwendet, kann der Zielkonflikt zwischen Normalbetrieb und Rückfallebene aufgelöst werden, indem die Pedalübersetzung so verändert wird, dass sich die gewünschte Gesamtsystemübersetzung ergibt. Wenn zusätzlich die Bremspedalplatte 22 verstellt wird, kann eine maximale Bremsfußhebelübersetzung von 4,53 erreicht werden mit L₁ = 73,86 mm und L₂ = 335,32 mm und damit eine Druckstangenkraft von 2264N.
Die Verstelleinheit 100 ist über die eine bogenförmige Verstellbewegung des Pedalgrundkörpers 16 und der daran angeordneten Pedalplatte 22 initiierbar, vgl. 3 und 4. Gemäß der in 3 gezeigten Ausführungsform der Verstelleinheit 100 umfasst diese eine Spindel 110 und eine Verstellführung 120, die über eine Koppelstange 130 mit dem verstellbar am Pedalarm 12 gelagerten Verankerungsschlitten 14 in Wirkverbindung steht. Hierbei umfasst die Spindel 110 einen ersten Gewindeabschnitt 110-1 und einen zweiten Gewindeabschnitt 110-2.
Während der als Pendelmutter 18a ausgebildete erste Pedallagerpunkt 18 im Bereich des ersten Gewindeabschnitts 110-1 auf der Spindel 110 geführt ist, ist die ein Innengewinde aufweisende Verstellführung 120 im Bereich des zweiten Gewindeabschnitts 110-2 auf der Spindel 110 geführt.
Wird nun die Spindel 110 über einen rotatorischen Antrieb, z.B. einen Elektromotor, angetrieben, führt aufgrund der Verdrehung der Spindel 110 die Verstellführung 120 eine Linearbewegung aus und wirkt als Antrieb über die Koppelstange 130 auf den Verankerungsschlitten 14. Die Bewegungsrichtung des Verankerungsschlittens 14 ist hierbei durch eine Führungsbahn im Pedalarm 12 vorgegeben. Aufgrund der Bewegung des Verankerungsschlittens 14 wird die erste Hebelarmlänge L₁ beeinflusst.
Die Pendelmutter 18a, d.h. der erste Pedallagerpunkt 18, führt bei der Drehung der Spindel 110 eine Linearbewegung aus und wirkt als Antrieb auf den Pedalgrundkörper 16.
Da der Pedalgrundkörper 16 über den als Pendelmutter 18a ausgebildeten ersten Pedallagerpunkt 18 und den als Kulissenstift 20a ausgebildeten Pedallagerpunkt 20 schwenkbar am Pedalarm 12 gelagert ist und zudem die Pendelmutter 18a über die Spindel 110 und der Kulissenstift 20a über die Kulissenbahn 20b relativ zum Pedalarm 12 translatorisch geführt sind, führt der Pedalgrundkörper 16 eine Relativbewegung um einen Momentanpol MP aus, vgl. 2a, was eine vorteilhafte Bewegung der Pedalplatte 22 bewirkt.
Über eine gezielte Beeinflussung der Ausrichtung und der Länge der Bewegungsbahnen des ersten und zweiten Pedallagerpunkt 18,20 kann dabei die Bewegung der Pedalplatte 22 gezielt vorteilhaft beeinflusst werden.
Aufgrund der beschriebenen Bewegung der Pedalplatte 22 wird auch die zweite Hebelarmlänge L₂ beeinflusst.
Vorliegend weisen die beiden Gewindeabschnitte 110-1, 110-2 der Spindel 110 derart unterschiedliche Gewindesteigungen auf, dass ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis, d.h. $\frac{e r s t e H e b e l a r m ä n g e L_{1}}{z w e i t e H e b e l a r m l ä n g e L_{2}} = c o n s t$
vorliegt.
Eine weitere Ausführungsform der Verstelleinheit 100 ist in 4 dargestellt. In Übereinstimmung mit der bereits beschriebenen Ausführungsform, weist die in 4 dargestellte Verstelleinheit 100 eine Pendelmutter 18a und eine Verstellführung 120 auf, die über eine Koppelstange 130 mit des Verankerungsschlittens 14 in Wirkverbindung steht. Im Gegensatz zu der bereits geschilderten Ausführungsform, umfasst die in 4 dargestellte Ausführungsform der Verstelleinheit 100 zwei Spindeln 110, die unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen, wobei auf einer der Spindel 110 die Pendelmutter 18a und auf der anderen Spindel 110 die Verstellführung angeordnet ist und die Pendelmutter 18a und die Verstellführung 120 über ihre jeweilige Spindel 110 translatorisch geführt sind.
Gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform sind vorliegend die Gewindesteigungen der beiden Spindel 110 so aufeinander abgestimmt, dass bei einer Verstellung des Pedals 10 eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses $\frac{e r s t e H e b e l a r m ä n g e L_{1}}{z w e i t e H e b e l a r m l ä n g e L_{2}}$
auftritt.
Wie bereits ausgeführt, führt der Pedalgrundkörper 16 bei der Pedalverstellung eine Relativbewegung um einen Momentanpol MP aus, vgl. 2a. Abhängig von der Lage des Momentanpols MP beschreibt der Pedalgrundkörper 16 und damit eine daran montierte Pedalplatte 22 eine mehr oder weniger stark ausgeprägte rotatorische Bewegung. Je nach Verdrehwinkel kann dies dazu führen, dass die Pedalplatte 22 ungünstig zum Betätigungsfuß eines Fahrers positioniert ist und damit die Betätigung des Pedals erschwert ist. Daher ist es von Vorteil, die Pedalplatte 22 in Abhängigkeit von der Pedalverstellung so zu verdrehen, dass eine einfache Betätigung der Pedalplatte 22 gewährleistet ist.
Hierzu ist, wie in 5 dargestellt, der Lagerpunkt 24 der Pedalplatte 22 als ein Drehlager 26 ausgebildet. Zudem ist zwischen Kulissenstift 20a und der Pedalplatte 22 eine Bowdenzugverbindung 28 angeordnet. Die Bowdenzugverbindung 28 ist dabei in einem definierten Radius um die Lagerpunkte, d.h. Kulissenstift 20a bzw. Drehlager 26, angebracht. Das Verhältnis der Radien zueinander ergibt dabei ein Übersetzungsverhältnis. Verschiebt sich nun der Kulissenstift 20a entsprechend seiner linearen Führung in der Kulissenbahn 20b und damit der Pedalgrundkörper 16 in Bezug zum Pedalarm 12 bei gleichzeitiger Verdrehung des Pedalgrundkörpers 16 um den Momentanpol MP, kommt es zu einer Relativbewegung zwischen dem Kulissenstift 20a und dem Drehlager 26 der Pedalplatte 22. Der Bowdenzug 28a der Bowdenzugverbindung 28 wandelt, entsprechend den Radien, die Längenänderung in eine Verdrehung der Pedalplatte 22 und gleicht damit die Winkeländerung der Pedalplatte 22 in Folge einer Pedalverstellung in gewünschter Weise aus.
Bei der Betätigung des Pedals 10 wirken mit unter hohe Betätigungskräfte auf die Pedalplatte 22, insbesondere wenn der Kontaktpunkt außerhalb der Pedalplattendrehachse liegt. Um die Bowdenzugverbindung 28 von den Betätigungskräften zu entkoppeln, ist - wie in 6 dargestellt - in die Pedalplatte 22 ein eine Drehbewegung der Pedalplatte 22 um das Drehlager 26 hemmender Verriegelungsmechanismus 200 integriert, der bei einer Verstellung des Pedals 10 entriegelt und die Pedalplatte 22 zur Drehung um das Drehlager 26 freigibt.
Der Verriegelungsmechanismus 200 umfasst zwei auf einem Lagerzapfen 26-1 des Drehlagers 26 drehbar angeordnete, die Pedalplatte 22 lagernde erste Regelelemente 210, zwei den ersten Regelelementen 210 axial gegenüberliegend positionierte zweite Regelelemente 220, die auf dem Lagerzapfen 26-1 drehfest und gegen eine Federkraft eines Federelementen 230 axial verschiebbar angeordnet sind, sowie einen Elektromagneten 240 zum axialen Verschieben der zweiten Regelelemente 220 gegen die Federkraft des Federelement 230. Über eine kegelförmige Zahnradverbindung stehen die ersten und zweiten Regelelemente 210,220 miteinander in Eingriff.
Soll nun das Pedal 10 verstellt werden, werden die zweiten Riegelelemente 220 durch den Elektromagneten 240 aus dem Kegelsitz gehoben. Der an der Pedalplatte 22 angeordnete Bowdenzug 28a verdreht daraufhin die Pedalplatte 22 entsprechend dem Übersetzungsverhältnis. Ist der Verstellvorgang abgeschlossen oder bedarf es einer Verriegelung des Mechanismus, z.B. durch Erkennung einer Fahrerbetätigung, fällt das Magnetfeld ab und die zweiten Riegelelemente 220 werden durch das Federelement 230 wieder in den Kegelsitz gedrückt.

Claims

Verstellbares Pedal (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend - einen Pedalarm (12), der schwenkbar um eine Pedalachse (9) an einem Lagerblock gelagert ist; - einen am Pedalarm (12) gelagerten und relativ zum Pedalarm (12) verstellbaren Pedalgrundkörper (16); - eine Pedalplatte (22), die in einem Lagerpunkt (24) am unteren Ende des Pedalgrundkörpers (16) angeordnet ist, wobei der Lagerpunkt (24) der Pedalplatte (22) über eine zweite Hebelarmlänge (L₂) von der Pedalachse (9) beabstandet ist; und - eine Verstelleinheit (100) zur Verstellung des Pedalgrundkörpers (16) gegenüber dem Pedalarm (12) zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler zweiter Hebelarmlänge (L₂) und einer ausgefahrenen Position mit maximaler zweiter Hebelarmlänge (L₂), dadurch gekennzeichnet, dass - ein Verankerungsschlitten (14) an dem Pedalarm (12) zur Kopplung mit einer von dem Pedal (10) zu betätigenden Einrichtung vorgesehen ist, wobei der Verankerungsschlitten (14) über eine erste Hebelarmlänge (L₁) von der Pedalachse (9) beabstandet ist und in Bezug zum Pedalarm (12) unter Änderung der ersten Hebelarmlänge (L₁) relativ verstellbar gelagert ist, dass - die Verstelleinheit (100) zur Verstellung des Verankerungsschlittens (14) auf dem Pedalarm (12) zwischen einer zurückgezogenen Position mit minimaler, erster Hebelarmlänge (L₁) und einer ausgefahrenen Position mit maximaler erster Hebelarmlänge (L₁) konfiguriert ist, und dass - die Verstelleinheit (100) so dimensioniert ist, dass, wenn der Verankerungsschlitten (14) in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper (16) in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist, das Pedal (10) eine auf eine Bremsanlage mit funktionierendem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist, und dass, wenn der Verankerungsschlitten (14) in seiner zurückgezogenen Position positioniert ist und der Pedalgrundkörper (16) in seiner ausgefahrenen Position positioniert ist, das Pedal (10) eine auf eine Bremsanlage mit ausgefallenem Bremskraftverstärker abgestimmte Länge aufweist.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pedalgrundkörper (16) um einen ersten Pedallagerpunkt (18) und um einem zweiten Pedallagerpunkt (20) schwenkbar am Pedalarm (12) gelagert ist, wobei der erste und zweite Pedallagerpunkt (18, 20) relativ zum Pedalarm (12) translatorisch geführt bewegbar sind.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (100) derart ausgebildet ist, dass bei einer durch die Verstelleinheit (100) initiierten Verstellung des Pedals (10) ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis oder eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses vorliegt.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (100) eine Spindel (110) und eine mit dem Verankerungsschlitten (14) in Wirkverbindung stehende Verstellführung (120) umfasst, wobei die Spindel (110) einen ersten Gewindeabschnitt (110-1) und einen zweiten Gewindeabschnitt (110-2) aufweist und der erste Pedallagerpunkt (18) des Pedalgrundkörpers (16) in Form einer auf der Spindel (110) im Bereich des ersten Gewindeabschnitts (110-1) geführten Pendelmutter (18a) ausgebildet ist und die Verstellführung (120) über einen ein Innengewinde aufweisenden Verstellführungsabschnitt im Bereich des zweiten Gewindeabschnitts (110-2) auf der Spindel (110) geführt ist, wobei die beiden Gewindeabschnitte (110-1, 110-2) derart unterschiedliche Gewindesteigungen aufweisen, dass ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis vorliegt oder eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses auftritt.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinheit (100) eine erste Spindel (110) mit einer ersten Gewindesteigung (110-1), eine zweite Spindel (110) mit einer zweiten Gewindesteigung (110-2) und eine mit dem Verankerungsschlitten (14) in Wirkverbindung stehende Verstellführung (120) umfasst, wobei der erste Pedallagerpunkt (18) des Pedalgrundkörpers (16) in Form einer auf der ersten Spindel (110) geführten Pendelmutter (18a) ausgebildet ist und die Verstellführung (120) ein Innengewinde aufweist und auf der zweiten Spindel (110) geführt ist, wobei die Gewindesteigungen (110-1, 110-2) der ersten und zweiten Spindel (110) so aufeinander abgestimmt sind, dass ein konstantes Pedalübersetzungsverhältnis vorliegt oder eine definierte Änderung des Pedalübersetzungsverhältnisses auftritt.
Verstellbares Pedal (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Pedallagerpunkt (20) des Pedalgrundkörpers (16) in Form eines Kulissenstifts (20a) ausgebildet ist, der in einer im Pedalarm (12) ausgebildeten Kulissenbahn (20b) eingreift und in der Kulissenbahn (20b) translatorisch geführt ist.
Verstellbares Pedal (10) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerpunkt (24) der Pedalplatte (22) als Drehlager (26) ausgebildet ist, wobei das Drehlager (26) der Pedalplatte (22) mit Mittel (28) in Wirkverbindung steht, die eine Drehbewegung der Pedalplatte (22) um das Drehlager (24) bewirken.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel in Form einer zwischen der Pedalplatte (22) und dem zweiten Pedallagerpunkt (20) angeordneten Bowdenzugverbindung (28) oder Koppelstangenverbindung ausgebildet sind, wobei die Bowdenzugverbindung (28) oder die Koppelstangenverbindung radial beabstandet zur Drehachse des Drehlagers (26) an der Pedalplatte (22) und radial beabstandet zur Schwenkachse des in Bezug zum Pedalarm translatorisch bewegbaren zweiten Pedallagerpunkts (20) gelagert ist.
Verstellbares Pedal (10) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in die Pedalplatte (22) ein eine Drehbewegung der Pedalplatte (22) um das Drehlager (26) hemmender Verriegelungsmechanismus (200) integriert ist, der bei einer Verstellung des Pedals (10) entriegelt und die Pedalplatte (22) zur Drehung um das Drehlager (26) freigibt.