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Die
Erfindung betrifft ein Pedalsystem für ein Fahrzeug, insbesondere
einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Pedal, welches schwenkbar
an einem Verstellmechanismus gelagert ist, nach der im Oberbegriff
des Patentanspruches 1 näher
definierten Art.
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Derartige
Pedalsysteme kommen in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenkraftfahrzeugen,
zur Verstellung von Steuerungspedalen wie Brems-, Kupplungs- und
Gaspedalen zum Einsatz. Obwohl sich in Personenkraftwagen bereits
viele Komponenten, wie z. B. ein Sitz oder das Lenkrad, individuell
entsprechend den Körpermaßen der
Bedienperson anpassen lassen, sind Lösungen zur Einstellung der
Pedale, welche die mit am häufigsten
benutzten Komponenten eines Fahrzeuges darstellen, in der Praxis
selten. Zur optimalen Anpassung des Fahrzeugs an die individuellen
und unterschiedlichen Körpermaße der verschiedenen
Fahrer ist es jedoch notwendig, auch die Pedale individuell einstellbar
zu gestalten, um durch eine verbesserte ergonomische Anpassung ein
ermüdungsfreies
und sicheres Fahren zu gewährleisten.
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Die
Verstellbarkeit der Pedale eines Kraftfahrzeuges ist jedoch nicht
nur unter Komfortgesichtspunkten, sondern auch unter Sicherheitsaspekten
wünschenswert,
da insbesondere kleinere Fahrer in der Praxis eine Sitzposition
zu dicht am Lenkrad einnehmen, wodurch diese im Crashfall durch
einen in dem Lenkrad angeordneten Airbag übermäßig beeinträchtigt werden können. Zur
Realisierung einer von dem Lenkrad weiter beabstandeten Sitzposition ist
jedoch eine individuelle Einstellbarkeit der Pedale unverzichtbar.
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Es
sind verschiedene Systeme zur Realisierung einer Verstellbarkeit
der Pedale bekannt.
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Die
DE 100 26 751 A1 beschreibt
eine Vorrichtung, bei der die translatorische und rotatorische Verstellung
eines Pedals über
zwei separate Verstellmechanismen erfolgt, wobei separate Ausgleichsmittel
die aus der Verstellung des Pedals resultierende Veränderung
des Abstandes einer Übertragungseinheit,
welche die Bewegung des Pedals an eine hieran gekoppelte Funktionalität überträgt, zu dem
Pedal im wesentlichen kompensieren.
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Diese
bekannte Vorrichtung benötigt
eine Vielzahl von Komponenten bzw. Bauteilen zur Verstellung des
Pedals, wobei die hier vorgesehenen separaten Ausgleichsmittel zudem
einen großen
Bauraum beanspruchen und aufwendig zu montieren sind.
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Die
US 5,172,606 beschreibt
eine Lösung, bei
der die Pedale mittels Rotation über
ein Getriebe verstellt werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung
ist keine separate Ausgleichseinheit vorhanden. Zudem ist die gesamte
Verstelleinrichtung aufgrund der Vielzahl an Komponenten aufwendig
zu montieren und einzustellen.
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In
der
EP 0 353 958 B1 ist
ein Verstellmechanismus offenbart, der über mehrere bogenförmige Führungsbahnen
eine Verstellung eines Pedals ermöglicht. Hier ist der Verstellmechanismus
aufgrund der Vielzahl an Komponenten ebenfalls aufwendig zu montieren
und einzustellen. Des weiteren ist der Verstellmechanismus aufgrund
der bogenförmigen
Führungsbahnen
aufwendig herzustellen.
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Gemeinsam
ist den vorgenannten Vorrichtungen der Nachteil, dass im Falle eines
Front-Crash eine Intrusion der Pedale in den Fußraum zu erwarten ist, welcher
sich infolge einer Deformation von Fahrzeugblechteilen stark verringern
kann. Dabei, kann der Fahrer durch die Pedalerie verletzt werden. Da
bei Erkennen einer Crash-Situation
von einem Fahrer instinktiv das Bremspedal betätigt wird, geht hiervon und von
einem gegebenenfalls mit dem Bremspedal verbundenen Bremskraftverstärker eine erhöhte Gefahr
einer Beeinträchtigung
des Fahrers aus.
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Bei
unverstellbaren Fußhebelwerken
ist es bekannt, die Verankerung eines oder mehrerer der Pedale lösbar zu
gestalten, so dass das Risiko von Verletzungen für den Fahrer reduziert ist.
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Beispielsweise
beschreibt die
EP 0
659 615 A1 ein Pedalwerk für ein Fahrzeug mit einer Pedalstrebe,
die zwei beabstandet zueinander angeordnete Strebenschenkel aufweist,
zwischen denen ein Pedal schwenkbar gelagert ist. Dabei ist eine
Pedalachse mit ihren beiden Enden in zur Pedalachse hin offene Achslager
eingesetzt und die Pedalstrebe im Bereich ihrer beiden Enden mit
Aufnahmen zum Befestigen des Pedalwerks zwischen stationären Bauteilen
des Fahrzeuges versehen. Um das Pedal im Crash-Fall außer Eingriff
mit der Pedalstrebe zu bringen und somit eine Gesundheitsgefährdung des
Fahrers zu reduzieren, weist jeder Strebenschenkel einen Umformbereich
auf, wobei die mit den Strebenschenkeln verbundenen Achslager bei Überschreiten einer über mindestens
eines der stationären
Bauteile in die Pedalstrebe eingeleiteten Kraft außer Eingriff mit
der Pedalachse gelangen.
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Die
EP 0 843 630 B1 offenbart
eine Vorrichtung zum Lösen
der Verankerung eines um eine Pedalachse schwenkbaren Pedalhebels
vom Aufbau eines Kraftfahrzeuges, wobei der Pedalhebel am Fahrzeugaufbau über die
Pedalachse und ein mit einem Fahrzeugbauteil verbundenes Stützelement
so verankert ist, dass der Pedalhebel mit einer bestimmten Betätigungskraft
im Normalbetrieb um die Pedalachse schwenkbar ist und – bei gelöster Verankerung – um eine
Schwenkachse schwenkbar ist, wobei das Stützelement aufgrund überhöhter von
außen
auf das Fahrzeug einwirkender Kräfte
aus seiner normalen Stützposition
bewegbar ist. Das Stützelement
ist derartig angeordnet und in eine die Freigabe der Verankerung
der Pedalachse entsprechende Position bewegbar und/oder verformbar
ausgebildet, dass die Schwenkachse im wesentlichen der Pedalachse
entspricht.
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Aus
der
EP 0 827 874 A2 ist
eine Anordnung zur Lagerung eines hängend angeordneten Pedalhebels
bekannt, mit einem Lagerbock, der an der Spritzwand eines Fahrzeuges
befestigt ist und aus zwei Längsstreben
besteht, an deren Innenseiten sich Lagerstummel befinden, auf denen
die hohl ausgebildete Pedalachse aufgesteckt ist. Zur Lösung der
Pedalachse aus den Lagerstummeln im Falle einer Frontalkollision
wird eine Spreizeinrichtung vorgeschlagen, die z. B. als Keil mit
Gleitflächen
ausgebildet ist, an denen im Falle einer Kollision an den fußraumseitigen
Enden der Streben ausgebildete Abstützpunkte entlang gleiten, wodurch
die Längsstreben
auseinander gedrückt
werden. Durch das Auseinanderdrücken
der Längsstreben
werden die Achsstummel aus der Hohlachse der Pedalachse herausgezogen,
so dass diese nach unten ausweichen kann.
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Allen
diesen Lösungsvorschlägen zur
Freigabe eines Pedals im Crash-Fall ist jedoch gemein, dass sie
nicht auf ein verstellbares Fußhebelwerk
anwendbar sind.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Pedalsystem der
eingangs genannten Art für
ein Fahrzeug mit einer Verstellbarkeit der Pedalposition zu schaffen,
wobei die Sicherheit des Fahrers im Falle einer Frontkollision des
Fahrzeugs erhöht
wird.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Pedalsystem nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Ein
Pedalsystem für
ein Fahrzeug mit wenigstens einem Pedal, welches schwenkbar an einem
eine Antriebseinheit aufweisenden Verstellmechanismus gelagert ist,
mittels dem das Pedal zur Abstandsanpassung an eine Bedienperson
verstellbar ist, hat mit einer Pedalfreigabeeinrichtung, welche
eine Lagerung des wenigstens einen Pedals an dem Verstellmechanismus
bei einer Crash-bedingten Verschiebung des Verstellmechanismus in
Richtung Fahrzeuginnenraum selbsttätig löst, den Vorteil, dass ein auf
das Pedal wirkender Kraftfluss in jeder Verstellposition des Pedals
bei einer Verlagerung des Fußhebelwerks
in Richtung des Innenraumes des Fahrzeugs automatisch unterbrochen
wird. Auf diese Weise wird einer Intrusion der Pedalerie in den
Fußraum
des Fahrers entgegen gewirkt und eine insbesondere über ein
Bremspedal auf das dieses betätigende
Bein des Fahrers ausgeübte
Rückstoßkraft vermieden.
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Das
erfindungsgemäß gestaltete
Pedalsystem dient damit einer signifikanten Verbesserung der Sicherheit
des Fahrers bei einer Verunfallung des Fahrzeugs, insbesondere bei
einem Auffahrunfall.
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Die
Pedalfreigabeeinrichtung kann bei einer konstruktiv einfachen Ausführung eine
Keilfläche
aufweisen, welche im Falle eines Front-Crash eine karosseriefeste
Gleitbahn für
ein darauf zu bewegtes Lagerelement des Pedals darstellt, wobei
bei einem Gleiten des Lagerelements an der Keilfläche die
Lagerung des Pedals an dem Verstellmechanismus gelöst wird.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Verstellmechanismus als
Antriebseinheit einen Spindeltrieb mit wenigstens einer Spindel
aufweisen, wobei die Lagerung des Pedals durch wenigstens eine auf
der Spindel geführte,
mehrteilig ausgebildete Spindelmutter gebildet ist und ein Kraftfluss
zwischen der Spindel und dem Pedal aufgehoben wird, wenn ein zugeordnetes
Lagerelement im Crash-Fall an der Keilfläche der Pedalfreigabeeinrichtung
gleitet. Über Spindelelemente
lässt sich
vorteilhafterweise auf kleinstem Bauraum ein Antrieb realisieren,
der leicht innerhalb des durch das Pedalsystem begrenzten Raums
unterzubringen ist.
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Weitere
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung
sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird
nachfolgend näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 eine dreidimensionale
Ansicht einer ersten Ausführung
eines Pedalsystems mit einer Verstellbarkeit der Position eines
drehbar gelagerten Pedals;
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2 einen vereinfachten Längsschnitt durch
das Pedalsystem der 1 entlang
einer Linie A-A in 1;
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3 eine seitliche ausschnittsweise
Darstellung eines in 1 und 2 gezeigten Pedals in vorderster
verstellter Position in Fahrzeugfrontrichtung betrachtet;
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4 eine zweite Ausführung eines
Pedalsystems mit einer Verstellbarkeit der Position eines drehbar
gelagerten Pedals und einer Pedalfreigabeeinrichtung zur Freigabe
des Pedals im Crash-Fall, in einer der 2 entsprechenden Darstellung; und
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5 eine vereinfachte dreidimensionale Detaildarstellung
der Pedalfreigabeeinrichtung gemäß 4 in Alleinstellung.
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Die 1 bis 3 zeigen eine erste Ausführung eines
Pedalsystems 1 bei einem Kraftfahrzeug mit einer Verstellbarkeit
der Position eines vorliegend als Bremspedal ausgeführten Pedals 5 und eines
weiteren, beispielsweise ein Kupplungspedal darstellenden Pedals 8.
Daneben können
selbstverständlich
noch weitere Pedale wie ein Gaspedal vorgesehen sein.
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Die
Lagerung dieser Pedale ist zwischen einer das Pedalsystem 1 in
Richtung eines Fahrzeuginnenraums 22 abschließenden Frontplatte 2,
welche mit einem A-Säulen
des Fahrzeugs verbindenden Fahrzeugquerträger 11 ortsfest verbunden
ist, und einer das Pedalsystem 1 in Fahrzeugfrontrichtung
abschließenden
Grundplatte 4, welche mit einer hier nicht näher dargestellten
Fahrzeugspritzwand ortsfest verbunden ist, zur Abstandsanpassung
an eine Bedienperson verstellbar.
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Wie 2 zu entnehmen ist, ist
der Fahrzeugquerträger 11 vorliegend
als ein Rohr ausgebildet, welches über eine Halterung 17 mit
der Frontplatte 2 verbunden ist. Die Halterung 17 ist
an die Außenkontur
des Fahrzeugträgers 11 zur
Herstellung einer optimalen Verbindung anpaßbar und mit der Frontplatte 2 lösbar verbunden.
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Zur
Verstellung bzw. Einstellung der Position der Pedale 5 und 8,
von denen nachfolgend das Bremspedal 5 zur Erläuterung
des Pedalsystems 1 näher
betrachtet wird, ist ein Verstellmechanismus 7 vorgesehen.
Der Verstellmechanismus 7 umfasst eine Antriebseinheit 9 und
eine Ausgleichseinheit 10, welche im wesentlichen eine
mit einer Positionsverstellung des Pedals 5 verbundene
Abstandsänderung
des Pedals 5 zu einer mit diesem verbundenen Übertragungseinheit 6,
welche die Bewegung des Pedals 5 überträgt, ausgleicht.
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Die
Antriebseinheit 9 wirkt mit einer Lagerung des Pedals 5 zusammen,
welches zusammen mit dem weiteren Pedal 8 an einem linear
zwischen der Frontplatte 2 und der Grundplatte 4 verfahrbaren Schlitten 3 drehbar
angeordnet ist. Die Verbindung des Pedals 5 mit dem Schlitten 3 erfolgt
vorliegend über
eine zapfenartige Verlängerung
einer Lagerachse des Pedals 5, welche in eine Mitnehmernut
an dem Schlitten 3 eingreift.
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Der
Schlitten 3 ist entlang zweier voneinander beabstandeter
Führungen 12 und 13,
von denen eine erste Führung 12 im
wesentlichen als Vierkantstab und eine zweite Führung 13 im wesentlichen
als Rundstab ausgebildet ist, verschiebbar. Diese Führungen 12, 13 sind
mit ihren einen Enden an der der Grundplatte 4 zugewandten
Seite der Frontplatte 2 und mit ihren anderen Enden an
der Grundplatte 4, welche im wesentlichen parallel zu der
Frontplatte 2 ausgerichtet ist, befestigt und bilden damit
karosseriefeste Lagerstellen des Pedalsystems 1. Die erste Führung 12 befindet
sich auf der Seite eines E-Gasmoduls, welches die elektronische
Gaspedalübertragung
regelt, und führt
den Schlitten 3 nur in axialer Richtung, um ein Verkanten
des Schlittens 3 zu vermeiden.
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Ebenfalls
mit der Grundplatte 4 ortsfest verbunden ist die Antriebseinheit 9,
welche einen Elektromotor, ein Getriebe und einen Spindeltrieb umfasst.
Der Spindeltrieb setzt sich wiederum aus einer Spindel 14 sowie
einer hierauf angeordneten ersten Spindelmutter 15 und
einer zweiten Spindelmutter 16 zusammen, wie dies insbesondere
aus 2 ersichtlich ist.
Die Spindel 14 der Antriebseinheit 9 ist an einem
Ende über
einen Spindelzapfen in der Frontplatte 2 drehbar gelagert.
Im Bereich ihres anderen Endes ist die Spindel 14 durch
die Grundplatte 4 geführt.
In diesem Bereich der Grundplatte 4 ist vorliegend auch
der hier zum Antrieb der Spindel 14 vorgesehene, mit einem
integrierten Getriebe ausgebildete Elektromotor angeordnet, über den
die Spindel 14 in Rotation versetzt wird, wodurch sich
die beiden Spindelmuttern 15, 16 in Spindellängsrichtung
bewegen.
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Zur
Positionsverstellung des Schlittens 3 entlang der Führungen 12, 13 sind
der Schlitten 3 und das Pedal 5 mit der zweiten
Spindelmutter 16 verbunden, so dass der Schlitten 3 über die
Bewegung der Spindelmutter 16 entlang der Führungen 12, 13 relativ
zu der Grundplatte 4 und der Frontplatte 2 linear
bewegt wird.
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Die
zwischen der Frontplatte 2 und der Grundplatte 4 befindlichen
Spindelmuttern 15, 16 transformieren die Rotationsbewegung
der Spindel in eine translatorische Bewegung, wodurch der mit der zweiten
Spindelmutter 16 verbundene Schlitten 3 und die
mit der ersten Spindelmutter verbundene, vorliegend als Gestänge ausgebildete
Ausgleichseinheit 10 verstellbar sind.
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Das
Gestänge
der Ausgleichseinheit 10 bildet ein Getriebe in Form einer
kinematischen Kette. Dabei ist ein erstes Gestängeteil 10A mit dem
Pedal 5 bzw. dem Schlitten 3 über ein erstes Drehgelenk 18 verbunden.
Ein zweites Gestängeteil 10B ist
wiederum über
ein Drehgelenk 19 mit dem ersten Gestängeteil 10A verbunden.
Zudem ist das zweite Gestängeteil 10B etwa
in dem Bereich seines Schwerpunktes mit der ersten Spindelmutter 15 drehbar
verbunden, mit welcher das Gestänge
der Bewegung des Schlittens 3 nachfährt. Das andere Ende des zweiten Gestängeteils 10B ist über ein
weiteres Drehgelenk 20 drehbar mit der als Druckstange
ausgebildeten Übertragungseinheit 6 verbunden.
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Durch
die Koppelung der Ausgleichseinheit 10 mit der Übertragungseinheit 6 über ein
Drehgelenk ist sichergestellt, dass die Übertragungseinheit 6 über die
Ausgleichseinheit 10 an Veränderungen bzw. Positionsänderungen
anderer an die Ausgleichseinheit 10 gekoppelter Bauteile,
wie des Pedals 5 bzw. des Schlittens 3, über eine
Rotation angepasst werden kann. Diese Art der Kopplung ist auf engstem
Bauraum möglich.
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Durch
die Ausbildung der Ausgleichseinheit 10 als Getriebe lassen
sich verschiedene Übersetzungsmöglichkeiten
einstellen, die speziell auf die Übertragungseinheit 6 abgestimmt
werden können. Die
Verwirklichung des im Getriebes als ein Gestänge mit mehreren Gliedern,
welche über
die Drehgelenke 18, 19, 20 miteinander
verbunden und an andere Elemente gekoppelt sind, ermöglicht eine
einfach herzustellende und raumsparende Gestaltung, wobei sich über verschiedene geometrische
Ausformungen der einzelnen Glieder auf einfache Weise verschiedene Übersetzungen
einstellen lassen.
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Die Übertragungseinheit
kann so gestaltet sein, dass sie mechanisch über ein Gestänge oder pneumatisch
oder hydraulisch mittels eines fluiden Druckmittels eine Kraft an
einen Kraftverstärker überträgt, der
die Kraft als Stellgröße für ein Betätigungsteil
entsprechend umformt und weiterleitet. Dabei lassen sich alle wesentlichen
Typen an Übertragungseinheiten
mit dem Pedalsystem 1 einsetzen.
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Die
bei dem Pedal 5 gewählte
Ausgestaltung der Übertragungseinheit 6 mit
einer Druckstange ist bestens für
ein Bremspedal geeignet und vermittelt dem Bediener des Pedals 5 eine
optimale Möglichkeit
zur Dosierung der einzusetzenden Kraft. Zudem entspricht die Druckstange
der Übertragungseinheit 6 auch
hohen Auflagen bezüglich
der Sicherheit und beansprucht wenig Bauraum.
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Bei
dem als Kupplungspedal vorgesehenen weiteren Pedal 8 arbeitet
die Übertragungseinheit
mit einem fluiden Druckmittel, welches durch eine flexible, schlauchartige
Leitung 21 geführt
wird. Durch die Ausbildung als ein flexibler Schlauch 21 erfüllt die Übertragungseinheit
sowohl die Funktionen der Bewegungsübertragung als auch eine Ausgleichsfunktion,
da der Schlauch 21 einfach nachführbar ist. Eine separate Ausgleichseinheit
ist hierdurch nicht notwendig, wodurch Bauraum eingespart wird.
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Zum
Ausgleich des Abstandes zwischen dem Pedal 5 bzw. dem Schlitten 3 und
der Übertragungseinheit 6 bei
einer Verstellung des Pedals 5 weist die Spindel 14 im
Bereich der Spindelmuttern 15 und 16 zwei unterschiedliche
Gewinde auf, wobei die Gewinde sich hauptsächlich durch die Gewindesteigung
unterscheiden. Die Gewindesteigung ist dabei so gewählt, dass
eine Abstandsänderung
des Pedals 5 zur Übertragungseinheit 6 optimal
ausgeglichen wird. Einen solchen Ausgleich erhält man u. a. dadurch, dass
die Kräfteverhältnisse
zwischen dem Pedal 5, der Übertragungseinheit 6 und
der Ausgleichseinheit 10 im wesentlichen unverändert bleiben.
Die Gewindesteigung wird im wesentlichen von den Hebelverhältnissen
an der Ausgleichseinheit 10 bestimmt, welche bei der vorliegenden
Ausführung so gewählt sind,
dass die Steigungswinkel der beiden Gewindesteigungen in einem Verhältnis 1:2
stehen.
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Durch
die als Ausgleichsgestänge,
bestehend aus Koppelhebel und Umlenkhebel, ausgebildete Ausgleichseinheit 10 wird
bei einer Positionsänderung
des Pedals 5 dessen relative Positionsänderung zu der Druckstange
der Übemagungseinheit 6 derart
ausgeglichen, dass die zweite Spindelmutter 16 und damit
auch der obere Verbindungspunkt 18 des Umlenkhebels 10A sich
doppelt so schnell bewegen wie die erste Spindelmutter 15,
wodurch der Verbindungspunkt zwischen der Druckstange der Übertragungseinheit 6 und
dem hiermit verbundenen Umlenkhebel annähernd auf seiner Position verbleibt.
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Um
ein unbeabsichtigtes Laufen der Spindeln 15 und 16 auf
der Spindel 14 zu vermeiden, ist vorliegend eine Selbsthemmung
der Spindelelemente vorgesehen. In hiervon abweichenden Ausführungen
kann jedoch auch eine zusätzliche
Sperreinrichtung vorgesehen sein, mittels der ein unbeabsichtigtes
Verstellen des Pedals 5 bzw. des Schlittens 3 verhindert
wird.
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Zur
Verdeutlichung des Zusammenwirkens des Bremspedals 5 mit
der Ausgleichseinheit 10 und der Übertragungseinheit 6 ist
dieses in einer vereinfachten Einzeldarstellung in 4 in betätigtem und unbetätigtem Zustand
gezeigt. Dabei ist das Pedal 5 so eingestellt, dass die
Position des Pedals für
eine sehr große
Person geeignet ist, d. h. das Pedal 5 ist in einer von
dem Fahrer am weitesten entfernten Position in Fahrzeugfrontrichtung
angeordnet. Mit durchgezogenen Linien ist die erste Position des
Pedals 5 gezeigt, bei der dieses unbetätigt ist. Mit strichlierten
Linien ist das Pedal 5 in einer betätigten Position dargestellt.
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Wird
das Pedal 5 betätigt,
so wird diese Bewegung über
das Drehgelenk 18 auf die Ausgleichseinheit 10 und
hierüber
an die Übertragungseinheit 6 übertragen.
Dabei wird die Übertragungseinheit 6 in gleiche
Richtung wie das Pedal 5 bewegt. Die Hebellängen und
die dadurch einstellbaren Kräfteverhältnisse
zur Bewegung des Pedals 5 bzw. der Übertragungseinheit 6 werden über die
Spindel 14 – genauer über die
Positionen der Spindelmuttern 15 und 16 zueinander – bestimmt.
Aufgrund der unterschiedlichen Gewinde im Bereich der beiden Spindelmuttern
bewegen sich die Spindelmuttern 15, 16 relativ
zueinander unterschiedlich, womit sich bei gleichzeitiger Verstellung
des Pedals 5 auch der Abstand zwischen den beiden Spindehnuttern 15, 16 ändert. Durch
diesen variablen Abstand lassen sich die Kräfteverhältnisse bei veränderter
Pedalstellung im wesentlichen konstant einstellen.
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Das
in den 1 bis 3 gezeigte Pedalsystem 1 bietet
den Vorteil, dass der Verstellmechanismus 7 kompakt baut
und kein zusätzlicher
Bauraum für
separate Komponenten benötigt
wird. Das einerseits von der Frontplatte 2 und andererseits
von der Grundplatte 4 begrenzte Pedalsystem 1 ist
zudem modular ausgebildet, wobei das gesamte Pedalsystem 1 als
vormontiertes Modul mit den beiden Platten 2, 4 als
Abschlusselemente leicht montiert, gehandhabt und gelagert werden
kann.
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Das
Pedalsystem 1 zeichnet sich auch durch ein geringes Gewicht
aus, da zum einen wenige Komponenten benötigt werden und diese teilweise aus
leichten Materialien ausgeführt
werden können. So
kann beispielsweise der Schlitten 3 aus Kunststoff gefertigt
sein und zur Erhöhung
der Festigkeit und Steifigkeit mit entsprechenden Rippen versehen sein,
womit sich ein insgesamt leichtes Bauteil ergibt.
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Die 4 und 5 zeigen ein Pedalsystem 1', welches dem
Pedalsystem 1 gemäß den 1 bis 3 entspricht und zusätzlich eine Pedalfreigabeeinrichtung 23 aufweist,
welche die Lagerung der Pedale 5 und 8 an dem
Verstellmechanismus 7 bei einer Crash-bedingten Verschiebung
des Verstellmechanismus 7 in Richtung des Fahrzeuginnenraums 22 selbsttätig löst.
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Auch
bei dieser Ausführung
weist der Verstellmechanismus 7 als Antriebseinheit 9 einen
Spindeltrieb mit der Spindel 14 auf, und die Lagerung des Pedals 5 wird
ebenfalls durch eine auf der Spindel 14 geführte Spindelmutter 16' gebildet, welche
hier jedoch mehrteilig ausgebildet ist. Die Spindelmutter 16' ist mit einem
inneren Spindelmutterelement 16A, welches über ein
Gewinde mit der Spindel 14 in Eingriff steht, und mit einem über dem
Außenumfang des
inneren Spindelmutterelements 16A gleitend geführten, hülsenartigen äußeren Spindelmutterelement 16B ausgebildet,
welches über
einen in 5 ersichtlichen
Lagerstummel 27 mit dem Pedal 5 und dem Schlitten 3 drehbar
verbunden ist.
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Zwischen
den Spindelmutterelementen 16A, 16B wird ein Kraftfluss über ein
als erster Bügel
einer Bügeleinrichtung 24 ausgebildetes
Lagerelement 24A hergestellt, wobei der Bügel 24A im
wesentlichen U-förmig
ausgebildet ist und mit seinen Schenkelenden, deren Spreizung kleiner
als der Außendurchmesser
des inneren Spindelmutterelements 16A ist, im Normalbetrieb
jeweils in eine nutartige Aussparung 25 an dem zugeordneten
Spindelmutterelement 16A bzw. 16B eingreift, wie
es insbesondere aus 5 ersichtlich
ist.
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Analog
hierzu ist eine die Ausgleichseinheit 10 auf der Spindel 14 lagernde
Spindelmutter 15' mit einem
inneren Spindelmutterelement 15A und einem äußeren Spindelmutterelement 15B zweiteilig
ausgeführt.
Das den Kraftfluss zwischen den Spindelmutterelementen 15A, 15B herstellende
Lagerelement ist hier ein weiterer Bügel 24B der Bügeleinrichtung 24.
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Die
Bügeleinrichtung 24 ist
Teil der Pedalfreigabeeinrichtung 23, welche im Fall eines
Crash den Kraftschluss zwischen den jeweiligen Spindelmutterelementen 15A und 15B bzw. 16A und 16B unabhängig von
der Position des Pedals 5 aufhebt, indem die Lagerelemente
bzw. Bügel 24A und 24B aus
der betreffenden Nut an den Spindelmuttern 15', 16' geführt werden,
womit die Verbindung zwischen den jeweiligen Spindelmutterhälften freigegeben
wird.
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Zum
Herausheben der Bügel 24A, 24B aus den
zugeordneten Spindelmuttern 15' bzw. 16' weist die Pedalfreigabeeinrichtung 22 ein
Keilelement 26 auf, welches in Fahrzeuglängsrichtung
beweglich in einer T-Nut auf dem Schlitten 3 geführt ist
und zwei Keilflächen 26A und 26B hat,
von denen jeweils eine Keilfläche 26A dem
Bügel 24A und
die weitere Keilfläche 26B dem
weiteren Bügel 24B zugeordnet
ist.
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Wenn
im Falle eines Front-Crash die Fahrzeugspritzwand und somit die
Grundplatte 4, an der das Pedalsystem 1' mit dem Verstellmechanismus 7 montiert
ist, in Richtung des Fahrzeuginnenraumes 22 verschoben
wird, wird jeweils der Bügel 24A bzw. 24B auf
das nun eine karosseriefeste Gleitbahn bildende Keilelement 26 zu bewegt,
wobei bei einem Gleiten der Bügel 24A, 24B an
der jeweiligen Keilfläche 26A bzw. 26B der
betreffende Bügel
aus der zugeordneten Aussparung 25 an der Spindelmutter 15' bzw. 16' gehoben wird
und somit der Kraftfluss unterbrochen wird. Sobald die Lagerung
des Pedals 5 an dem Verstellmechanismus 7 gelöst ist,
kann das Pedal 5 ohne Kraftwiderstand durchgetreten werden.
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Das
Keilelement 26 bildet bei einem Front-Crash eine karasseriefeste
Gleitbahn, weil es selbst nicht in Richtung des Fahrzeuginnenraumes 22 verschoben
wird, sondern an einem fest an dem Fahrzeugaufbau, hier an dem Fahrzeugquerträger 11 gehalterten
Anschlag 28 anliegt. Somit findet bei einer Crash-bedingten
Verschiebung des Pedals 5 und seines Verstellmechanismus 7 eine
Relativbewegung zwischen dem Keilelement 26 und den Spindelmuttern 15', 16' und der Bügeleinrichtung 24 statt,
so dass die Bügel 24A, 24B entlang
der zugeordneten Keilflächen 26A, 26B an
dem Keilelement 26 in der gezeigten Einbaulage nach oben
wandern und hierbei zunächst
den Kraftfluss an der dem Pedal 5 als Lagerung dienenden
Spindelmutter 16' und
anschließend
an der als Lagerung für
den Ausgleichsmechanismus 10 an der Spindel 14 dienenden
Spindelmutter 15' unterbrechen.
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Da
der Abstand zwischen den Spindelmuttern 15', 16' – wie zu dem Pedalsystem 1 gemäß 1 bis 3 ausgeführt – aufgrund der unterschiedlichen
Gewindesteigungen an der Spindel 14 stets unterschiedlich
ist, wird der Kraftfluss an den Spindelmuttern 15', 16' bei der gezeigten
Ausführung nicht
gleichzeitig aufgehoben. Dies ist hier auch nicht notwendig, da
zuerst die mit dem Bremspedal 5 verbundene Spindelmutter 16' gelöst wird
und damit das Bremspedal 5 und der Schlitten 3 freigegeben
werden. Erst wenn die mit dem Ausgleichsmechanismus 10 verbundene
Spindelmutter 15' auf
den gelösten und
zurück
gehaltenen Schlitten 3 trifft, ist ein Lösen dieser
Spindelmutter 15' vorteilhaft,
denn durch deren Lösen
wird verhindert, dass die durch den Crash immer noch in Richtung
Fahrzeuginnenraum 22 bewegte Spindelmutter 15' den frei gegebenen
Schlitten 3 und das Pedal 5 wieder in Richtung
des Fahrzeuginnenraumes 22 bewegt und den Kraftfluss wieder
herstellt. Zudem wird auch keine gegebenenfalls dem Fahrer entgegen
wirkende Kraft eines Bremskraftverstärkers weiter übertragen.
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Abweichend
hiervon kann es in einer weiteren Ausführung auch vorgesehen sein,
dass die Bügeleinrichtung
durch eine entsprechende Verbindung der Bügel den Kraftfluss an beiden
Spindelmuttern gleichzeitig aufhebt.
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Die
Anpassung des Anschlags 28 für das Keilelement 26 an
die unterschiedlichen Verstellpositionen des Pedals 5 bzw.
des Schlittens 3 wird dadurch realisiert, dass der Anschlag
als ein Spindelelement 28 ausgeführt ist, welches sich mit dem
Schlitten 3 und den damit verbundenen Pedalen vor und zurück bewegt,
jedoch selbst nicht Teil dieser verstellbaren Pedalerieeinheit ist.
So kann im Falle eines Crash in jeder beliebigen Stellung des Schlittens 3 und
des in 4 beispielhaft
gezeigten Bremspedals 5 ohne Zeitverzögerung eine Unterbrechung des Kraftflusses
und somit ein Lösen
der Pedallagerung erfolgen.
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Die
Vor- und Zurückbewegung
des als Spindelelement ausgeführten
Anschlags 28 erfolgt selbsttätig und synchron zur Verstellung
des Schlittens 3 mittels eines Getriebes 29, welches
eine die Spindel 14 der Antriebseinheit 9 mit
dem den Anschlag bildenden Spindelelement 14 verbindet.
Bei der vorliegenden Ausführung
ist das Getriebe 29 in einfachster Weise als eine Zahnradpaarung
ausgebildet, welche durch ein erstes, mit der Spindel 14 drehfest
verbundenes Zahnrad 30 und ein hiermit in Eingriff stehendes
zweites, das Spindelelement 28 mit einem Innengewinde als
Spindellagerung führendes
Zahnrad 31 gebildet wird.
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Bei
einer Drehung der Spindel 14 der Antriebseinheit 9 zur
Verstellung des Pedals 5 wird das zweite, eine Lagerung
und Spindelmutter für
den Anschlag 28 darstellende Zahnrad 31 ebenfalls
in Rotation versetzt. Da dieses Zahnrad 31 axial fest an
einer die Frontplatte 2 an dem Fahrzeugquerträger 11 halternden
Halterung 17' geführt ist,
kann dieses Zahnrad 31 nicht in Fahrzeuglängsrichtung
verschoben werden, sondern treibt mit seiner Drehung den in dem
Zahnrad 31 geführten
spindelartigen Anschlag 28 an, welcher sich entsprechend
vor und zurück
bewegt.
-
Das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes 29 ist bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 1. Der Steigungswinkel
des Spindelelementes 28 entspricht dem negativen Steigungswinkel
der Spindel 14 im Bereich der mit dem Pedal 5 verbundenen
Spindelmutter 16',
so dass der Anschlag 28 bei einer Pedalverstellung dem
Keilelement 28 unmittelbar folgt.
-
Ein
beispielsweise gemäß 4 und 5 ausgebildetes Pedalsystem 1' bietet einen
hohen Schutz des Fahrers vor Verletzungen durch eine Pedalintrusion
in den Fahrzeuginnenraum bei einem Front-Crash und ermöglicht alle
Vorteile einer verstellbaren Pedalerie.
-
Das
Pedalsystem 1' stellt
insgesamt ein vormontierbares Modul dar, das mit einem geringen Bauraumbedarf
und einer geringen Bauteilanzahl ausführbar ist, da bei einer Koppelung
mehrerer Pedale mit einem Schlitten eine einzige Pedalfreigabeeinrichtung
zum Lösen
aller Pedale ausreicht. Zudem ist das Pedalsystem 1' aufgrund seiner
geringen Kräftebelastung
größtenteils
mit leichten Materialien, z. B. aus Kunststoff, realisierbar.
-
- 1,
1'
- Pedalsystem
- 2
- Frontplatte
- 3
- Schlitten
- 4
- Grundplatte
- 5
- Pedal,
Bremspedal
- 6
- Übertragungseinheit
- 7
- Verstellmechanismus
- 8
- Pedal,
Kupplungspedal
- 9
- Antriebseinheit
- 10
- Ausgleichseinheit
- 10A
- erstes
Gestängeteil
- 10B
- zweites
Gestängeteil
- 11
- Fahrzeugquerträger
- 12
- Führung
- 13
- Führung
- 14
- Spindel
- 15,
15'
- erste
Spindelmutter
- 15A
- inneres
Spindelmutterelement
- 15B
- äußeres Spindelmutterelement
- 16,
16'
- zweite
Spindelmutter
- 16A
- inneres
Spindelmutterelement
- 16B
- äußeres Spindelmutterelement
- 17,
17'
- Halterung
- 18
- Drehgelenk
- 19
- Drehgelenk
- 20
- Drehgelenk
- 21
- Schlauch
- 22
- Fahrzeuginnenraum
- 23
- Pedalfreigabeeinrichtung
- 24
- Bügeleinrichtung
- 24A
- Bügel
- 24B
- Bügel
- 25
- Nut,
Aussparung
- 26
- Keilelement
- 26A
- Keilfläche
- 26B
- Keilfläche
- 27
- Lagerstummel
- 28
- Anschlag,
Spindelelement
- 29
- Getriebe,
Zahnradpaarung
- 30
- erstes
Zahnrad
- 31
- zweites
Zahnrad