DE102022208418A1 - Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Betätigungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Verschwenkelement (2) mit einer Trittplatte (15) für einen Fahrzeugbediener, wobei das Verschwenkelement (2) über eine Blattfederanordnung mit einem Gestell (3) verbunden ist, wobei das Gestell (3) in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Blattfederanordnung zumindest eine erste und eine zweite Blattfeder (5; 6) umfasst.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Betätigungsvorrichtungen bzw. auch sogenannte Pedalwerke für ein Kraftfahrzeug sind im Wesentlichen in zwei Ausführungen bekannt. Die Pedale werden in der Fahrgastzelle entweder hängend an einer Fahrzeugspritzwand oder stehend am Fahrgastzellenboden angeordnet. Insbesondere Bremspedale werden hängend eingebaut, weil sich deren Betätigungsergonomie für den Fahrzeugbediener komfortabler darstellt als bei einem stehenden Bremspedal. Bei einem hängenden Bremspedal verändert sich während des Betätigungswegs der Winkel der Verschwenkelement nur geringfügig. Allerdings kann es beim hängenden Bremspedal im Falle eines Unfalls dazu kommen, dass der Fahrgastzellenboden deformiert wird und der Fuß des Fahrzeugbedieners zwischen dem Fahrgastzellenboden und dem Bremspedal gerät. Dies kann schwere Verletzungen zur Folge haben. Bei einem stehenden Bremspedal, welches über ein einzelnes Drehgelenk mit dem Fahrgastzellenboden verbunden ist, ändert sich während des Betätigungswegs der Winkel der Verschwenkelement derart stark, dass der Fuß des Fahrzeugbedieners überstreckt wird. Dies ist für den Fahrzeugbediener unkomfortabel und ergonomisch nicht gerecht. Es besteht zudem die Gefahr eines Abrutschens des Fußes.
  • Aus der DE 10 2009 050 811 ist ein Pedalwerk mit einer einzelnen Blattfeder bekannt, an welcher die Verschwenkelement abgeordnet ist. Die Blattfeder ist hängend oder stehend angeordnet. Aufgrund der einzigen Blattfeder kippt die Verschwenkelement bei einer Betätigung aufgrund der Neigung am Endpunkt der Blattfeder ab. Diese Kippbewegung ist unergonomisch.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, welche sich von einem Fahrzeugbediener komfortabel, ergonomisch und sicher bedienen lässt.
  • Erfindungsgemäß wird eine Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend ein Verschwenkelement mit einer Trittplatte für einen Fahrzeugbediener, wobei das Verschwenkelement über eine Blattfederanordnung mit einem Gestell verbunden ist, wobei das Gestell in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, wobei die Blattfederanordnung zumindest eine erste und eine zweite Blattfeder umfasst.
  • Die Betätigungsvorrichtung zeichnet sich durch eine Blattfederanordnung aus, welche gegenüber einem Pedalwerk mit nur einem Drehpunkt am Fahrzeugboden den Vorteil hat, dass die Neigung des Verschwenkelements gegenüber dem Fahrzeugboden über den Betätigungsweg weitestgehend gleichbleibt bzw. sich nur sehr gering verändert. So ist eine haptisch angenehme Pedalbewegung für den Fahrzeugbediener realisiert. Durch die Blattfederanordnung verfolgt das Verschwenkelement eher einen linearen Weg als einen bogenförmigen Weg, wie er bei einem Pedalwerk mit nur einem Drehpunkt vollführt wird. Dies ist für den Fahrzeugbediener komfortabel und sicher. So wird also in vorteilhafterweise die Crashsicherheit einer stehenden Betätigungsvorrichtung mit der Ergonomie einer hängenden Betätigungsvorrichtung kombiniert.
  • Zudem kommt die Blattfederanordnung ohne Gelenke aus und ist damit kostengünstiger und auch kompakter aufgebaut. Denn anstelle einer herkömmlichen kinematischen Führung des Verschwenkelements mittels Gestänge und Gelenken, wird der Befestigungsarm mit dem Verschwenkelement mittels der Blattfedern elastokinematisch geführt. Diese Anordnung entspricht funktional einer Viergelenkmechanik mit einer Befederung, ist aber einfacher und robuster.
  • Bevorzugt sind die erste und die zweite Blattfeder mit jeweiligen ersten Enden in einem Befestigungsarm des Verschwenkelements und mit jeweiligen zweiten Enden in dem Gestell aufgenommen. Die Blattfedern sind mit ihren jeweiligen Enden in entsprechende Aufnahmen in dem Befestigungsarm und in dem Gestell fest eingesteckt.
  • Vorzugsweise dient ein freies Ende des Befestigungsarms bei einem Kontakt mit einer Fahrzeugspritzwand als ein Endanschlag für einen Betätigungsvorgang. Durch diesen Endanschlag wird der Betätigungsvorgang gestoppt.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Blattfeder in Richtung eines Betätigungswegs der Betätigungsvorrichtung hintereinander angeordnet und voneinander beabstandet. Vorzugsweise ist die erste Blattfeder länger ausgeführt als die zweite Blattfeder. Diese Anordnung ermöglicht ein angenehmen Betätigungsweg für den Fahrzeugbediener, bei welchem sicher der Neigungswinkel des Verschwenkelements kaum verändert.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist ein erster Elastomerblock zwischen der ersten und der zweiten Blattfeder angeordnet. Der Elastomerblock dient dazu dem Fahrzeugbediener während des Betätigungsvorgangs ein angenehmes Pedalgefühl zu vermitteln, welches durch die Betätigung von Betätigungsvorrichtung ausgelöst wird.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst die Blattfederanordnung eine dritte Blattfeder. Wird die Blattfederanordnung um eine dritte Blattfeder erweitert, kann der Neigungswinkel des Verschwenkelements noch besser gehalten werden.
  • Vorzugweise ist ein zweiter Elastomerblock zwischen der zweiten Blattfeder und der dritten Blattfeder angeordnet. Es bietet sich an bei einer dritten Blattfeder noch einen zweiten Elastomerblock vorzusehen, welcher dem Fahrzeugbediener eine feineres Pedalgefühl vermittelt. So können der erste und der zweite Elastomerblock mit unterschiedlichen Härtegraden ausgeführt sein, um anpassbare Betätigungskräfte zu simulieren.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine elektronische Erfassungsvorrichtung vorgesehen, welche einen Betätigungsweg der Betätigungsvorrichtung erfasst. Bevorzugt umfasst die Erfassungsvorrichtung einen Messwertgeber und einen Messwertsensor, wobei der Messwertgeber während der Betätigung von der Betätigungsvorrichtung eine Verbiegung einer der Blattfedern erfasst. Um den Betätigungsvorgang der Betätigungsvorrichtung zu erfassen ist eine Erfassungsvorrichtung vorgesehen, welche eine Verbiegung einer Blattfeder erfasst. Aus dem Grad der Verbiegung kann auf den Betätigungszustand geschlossen werden.
  • Vorzugweise ist an jeder der Blattfedern ein Messwertgeber angeordnet, welcher eine jeweilige Verbiegung der Blattfeder misst. Dadurch sind mehrere Messwerte vorhanden, aus welchen der Betätigungszustand genauer ermittelt werden kann. Durch die mehrheitliche Auswertung kann der Betätigungszustand weiterhin sicher erfasst werden, bspw. wenn eine Blattfeder gebrochen ist.
  • Über die elektronische Erfassungsvorrichtung wird dann die Betätigung und der Betätigungsweg der Betätigungsvorrichtung an ein Fahrzeugsystem weitergeleitet. Solch ein Fahrzeugsystem kann bspw. eine „Brake-by-Wire“ Bremsanlage oder ein „Drive-by-Wire“ Antrieb sein, welche gemäß der erfassten Betätigung angesteuert werden.
  • Weiterhin ist eine zusätzliche elektronische Erfassungsvorrichtung vorgesehen, welche eine auf die Trittplatte ausgeübte Betätigungskraft erfasst. Auch die erfasste Betätigungskraft wird an ein Fahrzeugsystem weitergeleitet.
  • Die Betätigungsvorrichtung findet Verwendung in einem Kraftfahrzeug. Bspw. als ein Bremspedal für eine Bremsanlage und/oder als ein Fahrpedal für einen Fahrzeugantrieb.
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.
  • Es zeigen:
    • 1 eine beispielsgemäße Betätigungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, und
    • 2a-d einen beispielsgemäßen Betätigungsvorgang der Betätigungsvorrichtung.
  • In der 1 ist eine beispielsgemäße Betätigungsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug gezeigt, welche von einem Fuß 16 eines Fahrzeugbedieners betätigbar ist. Betätigungsvorrichtung 1 ist stehend ausgeführt. Betätigungsvorrichtung 1 ist ein Bremspedal, insbesondre für eine „Brake-by-Wire“ Bremsanlage. Alternativ ist Betätigungsvorrichtung 1 ein Fahrpedal, insbesondere für einen „Drive-by-Wire“ Antrieb.
  • Betätigungsvorrichtung 1 umfasst ein Verschwenkelement 2, welches über eine Blattfederanordnung mit einem Gestell 3 im Bereich eines Bodens 12 einer Fahrgastzelle befestigt ist. Verschwenkelement 2 hat eine Trittplatte 15 für den Fuß des Fahrzeugbedieners 16. Die Blattfederanordnung umfasst eine erste und zweite Blattfeder 5 und 6. Beide Blattfedern 5 und 6 sind in einem Befestigungsarm 4 von Verschwenkelement 2 aufgenommen. D.h. Blattfedern 5 und 6 sind mit einem jeweiligen ersten Ende in Befestigungsarm 4 und mit einem jeweiligen zweiten Ende in Gestell 3 aufgenommen. Blattfedern 5 und 6 können unterschiedliche Längen haben. Blattfedern 5 und 6 sind in Richtung eines Betätigungswegs BW von Betätigungsvorrichtung 1 hintereinander und voneinander beabstandet angeordnet. Blattfedern bewirken, dass sich Betätigungsvorrichtung 1 nach einem Betätigungsvorgang zurück in eine Ausgangsstellung bewegt.
  • Zwischen erster Blattfeder 5 und zweiter Blattfeder 6 ist ein erster Elastomerblock 7 angeordnet. Elastomerblock 7 dient dazu dem Fahrzeugbediener während des Betätigungsvorgangs ein angenehmes Pedalgefühl zu vermitteln.
  • Beispielsgemäß umfasst Blattfederanordnung zudem eine dritte Blattfeder 8, welche hinter der zweiten Blattfeder 6 angeordnet ist. Dabei ist zwischen zweiter Blattfeder 6 und dritter Blattfeder 8 ein zweiter Elastomerblock 9 angeordnet.
  • Verschwenkelement 2 ist mit Befestigungsarm 4 im Wesentlichen t-förmig ausgeführt. In Befestigungsarm 4 sind mehrere Aufnahmen für die jeweiligen Enden der Blattfedern 5, 6 und 8 vorgesehen, in welche diese Enden eingesteckt werden und dadurch fest mit Befestigungsarm 4 verbunden sind. Auf die gleiche Art und Weise sind die Enden von Blattfedern 5, 6 und 8 in Gestell 3 eingesteckt und befestigt.
  • Um den Betätigungsweg BW von Betätigungsvorrichtung 1 zu erfassen, ist eine Messeinrichtung vorgesehen. Diese umfasst einen Messwertgeber 10 und einen Messwertsensor 11. Messwertgeber 10 ist bspw. an zweiter Blattfeder 6 angebracht. Messwertgeber 10 wird über einen Halter 14 in Position gehalten, wobei Halter 14 an Gestell 3 angeordnet ist. Messwertgeber 10 ist bspw. dazu eingerichtet eine Verbiegung von Blattfeder 6 zu messen, welche von Messwertsensor 11 interpretiert wird.
  • Anhang der 2a bis 2d wird ein Betätigungsvorgang der beispielsgemäßen Betätigungsvorrichtung 1 erläutert. In der 2a befindet sich Betätigungsvorrichtung 1 in der Ausgangsstellung. Hierbei ist Verschwenkelement 2 unter einem vorbestimmten Neigungswinkel gegenüber dem Fahrzeugboden 12 ausgerichtet. Dieser Neigungswinkel ist auf eine für den Fahrzeugbediener 16 ergonomisch bequeme Position auszurichten.
  • Bringt Fahrzeugbediener gemäß der 2b eine Betätigungskraft auf Verschwenkelement 2 auf, bewegt sich die Blattfederanordnung in Richtung Fahrzeugspritzwand 13. Die Blattfederanordnung mit ihren drei Blattfedern erlaubt eine Verschiebung von Verschwenkelement 2 unter einem weitestgehend gleichbleibenden Neigungswinkel zum Fahrzeugboden 12. Dies fühlt sich für den Fahrzeugbediener komfortabel an und ist zudem auch sicherer als ein Pedalwerk, welches nur um einen einzelnen Drehpunkt in der Nähe des Fahrgastzellenbodens schwenkt.
  • Dafür ist Blattfederanordnung mit unterschiedlich langen Blattfedern ausgeführt. So ist bspw. die dem Fahrzeugbediener 16 nahgelegene Blattfeder an längsten und die der Fahrzeugspritzwand 13 nahgelegene Blattfeder am kürzesten. Die mittlere Blattfeder hat dementsprechend eine dazwischen liegende Länge. Dies ermöglicht einen Verfahrweg von Verschwenkelement 2, welcher weitestgehend linear verläuft und nicht bogenförmig wie bei einem herkömmlichen Pedalwerk mit einem Drehpunkt.
  • Im weiteren Verlauf der Betätigung von Betätigungsvorrichtung 1 gemäß der 2c neigt sich der Neigungswinkel von Verschwenkelement 2 in Richtung Fahrzeugboden 12. Der Neigungswinkel wird kleiner. Dabei verbiegen sich die Blattfedern immer mehr. Zugleich werden die Elastomerblöcke immer weiter gestaucht und gedehnt, sodass diese eine immer größere Dämpfungswirkung erzeugen, welche der Fahrzeugbediener als zunehmenden Widerstand zu spüren bekommt.
  • In der 2d ist der Endzustand des Betätigungsvorgangs von Betätigungsvorrichtung 1 gezeigt. Dabei kommt das freie Ende von Befestigungsarm 4 mit Fahrzeugspritzwand 13 in Kontakt, sodass der Betätigungsvorgang gestoppt wird. Der Neigungswinkel von Verschwenkelement 2 gegenüber Fahrzeugboden 12 ist dabei etwas kleiner geworden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Betätigungsvorrichtung
    2
    Verschwenkelement
    3
    Gestell
    4
    Befestigungsarm
    5
    erste Blattfeder
    6
    zweite Blattfeder
    7
    erster Elastomerblock
    8
    dritte Blattfeder
    9
    zweiter Elastomerblock
    10
    Messwertgeber
    11
    Messwertsensor
    12
    Boden
    13
    Fahrzeugspritzwand
    14
    Halter
    15
    Trittplatte
    16
    Fahrzeugbediener
    BR
    Betätigungsrichtung
  • 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
    • DE 102009050811 [0003]

Claims (10)

  1. Betätigungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend ein Verschwenkelement (2) mit einer Trittplatte (15) für einen Fahrzeugbediener, wobei das Verschwenkelement (2) über eine Blattfederanordnung mit einem Gestell (3) verbunden ist, wobei das Gestell (3) in einer Fahrgastzelle des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederanordnung zumindest eine erste und eine zweite Blattfeder (5; 6) umfasst.
  2. Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Blattfeder (5; 6) mit jeweiligen ersten Enden in einem Befestigungsarm (4) des Verschwenkelements (2) und mit jeweiligen zweiten Enden in dem Gestell (3) aufgenommen sind.
  3. Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein freies Ende des Befestigungsarms (4) bei einem Kontakt mit einer Fahrzeugspritzwand (13) als ein Endanschlag für einen Betätigungsvorgang der Betätigungsvorrichtung (1) dient.
  4. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Blattfeder (5; 6) in Richtung eines Betätigungswegs (BW) der Betätigungsvorrichtung (1) hintereinander angeordnet und voneinander beabstandet sind.
  5. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Elastomerblock (7) zwischen der ersten und der zweiten Blattfeder (5; 6) angeordnet ist.
  6. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfederanordnung eine dritte Blattfeder (8) umfasst.
  7. Betätigungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Elastomerblock (9) zwischen der zweiten Blattfeder (6) und der dritten Blattfeder (8) angeordnet ist.
  8. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist, welche einen Betätigungsweg (BW) der Betätigungsvorrichtung (1) erfasst.
  9. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass Erfassungsvorrichtung einen Messwertgeber (10) und einen Messwertsensor (11) umfasst, wobei der Messwertgeber (10) während der Betätigung von der Betätigungsvorrichtung (1) eine Verbiegung einer der Blattfedern (7, 8, 9) erfasst.
  10. Betätigungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere elektronische Erfassungsvorrichtung vorgesehen ist, welche eine auf die Trittplatte (15) ausgeübte Betätigungskraft erfasst.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19652084A1 (de) 1996-12-14 1998-06-18 Mannesmann Vdo Ag Fahrpedal
DE10046256A1 (de) 2000-09-19 2002-03-28 Continental Teves Ag & Co Ohg Pedalmodul mit elastisch verformbaren Pedalhebel
DE102009050811A1 (de) 2008-10-30 2010-06-02 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit Bedienelementsystem mit einem leichten Ausleger

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