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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen eines mittels
einer Lagereinrichtung schwenkbar gelagerten Anschlussteils, insbesondere
eines Fußhebelwerks
in einem Kraftfahrzeug, an das eine Übertragungseinheit zum Übertragen
der Bewegung des Anschlussteils gekoppelt ist, umfassend einen Verstellmechanismus
zur Verstellung der Position des Anschlussteils, eine Sperreinheit,
welche die ungewollte Positionsverstellung des Anschlussteils verhindert,
und eine Ausgleichseinheit, zur Kompensierung der durch die Positionsverstellung
des Anschlussteils hervorgerufenen Änderung des Abstandes vom Anschlussteil
zur Übertragungseinheit
nach
DE 102 57 631.9 .
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Derartige
Vorrichtungen kommen üblicherweise
in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenkraftfahrzeugen, zur
Verstellung von Steuerungspedalen wie Brems-, Kupplungs- und Gaspedalen zum Einsatz.
Obwohl sich in Personenkraftfahrzeugen bereits viele Komponenten
wie Sitz, Lenkrad etc. individuell entsprechend den Körpermaßen der
Bedienperson anpassen lassen, sind Lösungen zur Einstellung eines
der am häufigsten
benutzten Komponenten des Fahrzeuges – die Pedale – unüblich. Um
jedoch eine optimale Anpassung des Fahrzeuges an die individuellen
und unterschiedlichen Körpermaße der verschiedenen
Fahrer zu gewährleisten,
ist es notwendig, auch die Pedale individuell einstellbar, entsprechend
ergonomischen Vorstellungen und Richtlinien zu gestalten und damit
ein ermüdungsfreies
und sicheres Fahren zu gewährleisten.
Insbesondere kleinere Fahrer haben eine zu nah am Lenkrad befindliche
Sitzposition. Damit ist auch die Lage des Fahrer im Crashfall zu
dicht am Airbag. Dies gilt es durch eine geeignete Sitzposition
und insbesondere durch eine individuelle Einstellung der Pedale
zu vermeiden.
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Aus
der
DE 100 26 751
A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung
bekannt, bei der die translatorische und rotatorische Verstellung
eines hier interessierenden Anschlussteils über zwei separate Verstellmechanismen
realisiert wird, wobei separate Ausgleichsmittel die aus der Verstellung
des Anschlussteils resultierende Veränderung des Abstandes der Übertragungseinheit
zum Anschlussteil im Wesentlichen kompensieren.
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Bei
der bekannten Vorrichtung tritt der Nachteil auf, dass eine Vielzahl
von Komponenten beziehungsweise Bauteilen zur Verstellung des Anschlussteils
benötigt
werden. Insbesondere sind die separaten Ausgleichsmittel aufwendig
zu montieren und recht großbauend.
Weiterhin weist der Verstellmechanismus eine komplizierte und aufwendig
zu montierende Mechanik auf, die für jedes einzelne Pedal benötigt wird.
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Aus
der
US 5,172,606 ist
eine Lösung
bekannt, bei der die Anschlussteile mittels Rotation über ein
Getriebe verstellt werden.
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Bei
dieser bekannten Vorrichtung tritt der Nachteil auf, dass keine
separate Ausgleichseinheit vorhanden ist und die gesamte Verstelleinrichtung auf
Grund der Vielzahl an Komponenten aufwendig zu montieren und einzustellen
ist.
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Aus
der
EP 0 353 958 B1 geht
ein Verstellmechanismus hervor, der über mehrere bogenförmige Führungsbahnen
eine Verstellung eines Anschlussteils ermöglicht.
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Bei
dieser bekannten Vorrichtung tritt ebenfalls der Nachteil auf, dass
der Verstellmechanismus auf Grund der Vielzahl an Komponenten aufwendig zu
montieren und einzustellen ist. Zudem ist der Verstellmechanismus
aufgrund der bogenförmigen
Führungsbahnen
aufwendig herzustellen.
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Gemeinsam
ist den vorgenannten Vorrichtungen, dass die dort offenbarten Lösungen eine komplizierte
und aufwendige Mechanik für
jedes einzelne einzustellende Pedal aufweisen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung
der vorstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei der mindestens
ein Anschlussteil mit einem kompakten und einfachen Verstellmechanismus
einstellbar ist, wobei die Kräfteverhältnisse
durch die Positionsveränderung
des Anschlussteils im Wesentlichen unverändert bleiben sollen.
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Diese
Aufgabe wird ausgehend von einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die
Erfindung schließt
die technische Lehre ein, dass die Lagereinrichtung einen Schlitten
umfasst und mit einem eine Antriebseinheit umfassenden Verstellmechanismus
gekoppelt ist, wobei der Schlitten über die Antriebseinheit linear
bewegbar ist, und die an den Schlitten und die Antriebseinheit gekoppelte
Ausgleichseinheit im Wesentlichen die mit der Positionsverstellung
des auf dem Schlitten angeordneten Anschlussteils verbundene Abstandsänderungen
des Anschlussteils zur mit dem Anschlussteil gekoppelten Übertragungseinheit
ausgleicht.
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Diese
Lösung
bietet den Vorteil, dass der Verstellmechanismus kompakt baut und
kein zusätzlicher
Bauraum für
separate Komponenten durch Integration in die Lagereinrichtung benötigt wird,
die gesamte Vorrichtung modular ausgebildet ist und die Sicherheit
der Bedienperson nicht durch einzeln hervorstehende Komponenten
oder Bauteile gefährdet wird.
Damit entfällt
zudem ein hoher Montageaufwand.
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Vorzugsweise
ist das Anschlussteil ein Fußpedal
eines Kraftfahrzeuges. Es ist jedoch auch denkbar, dass andere Anwendungen,
in denen eine verstellbare Fußpedalerie
oder vergleichbare, anpassbare Anschlussteile benötigt werden,
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ausgestattet sind.
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Die
Bedienung muss dabei nicht zwingend mit dem Fuß ausgeübt werden. Es ist auch vorstellbar,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
beispielsweise zur Positionierung eines Handhebels oder dergleichen
einsetzbar ist. Weiterhin vorstellbar ist auch, dass die Vorrichtung
nicht auf Menschen allgemein bezogen ist. Vielmehr kann die Vorrichtung auch
in führerlosen
und/oder automatisierten Systemen Anwendung finden. Die Vorrichtung
ist somit für jegliche
Art an Maschinen, Vorrichtungen etc. einsetzbar.
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Vorzugsweise
ist die Übertragungseinheit zur
mechanischen Übertragung
einer Kraft als eine einzelne Druckstange ausgebildet. Diese Übertragungseinheit
ist optimal auf ein Bremspedal ausgerichtet und vermittelt dem Bediener
des Pedals eine optimale Möglichkeit
zur Dosierung der einzusetzenden Kraft. Zudem entspricht die Druckstange
den gesetzlichen Auflagen bezüglich
der Sicherheit und beansprucht wenig Bauraum.
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Eine
weiterführende
Verbesserung ist es, dass die Übertragungseinheit
mit der Ausgleichseinheit des Verstellmechanismusses über ein
Drehgelenk gekoppelt ist. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass
die Übertragungseinheit über die
Ausgleichseinheit entsprechend an veränderte Anforderungen wie sie
durch Positionsänderung
anderer an die Ausgleichseinheit gekoppelter Bauteile über eine
Rotation angepasst werden kann. Diese Art der Kopplung ist auf engstem
Bauraum möglich.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist, dass die Ausgleichseinheit
als Getriebe ausgebildet ist, um die durch die Antriebseinheit erzeugte
Positionsveränderung
entsprechend transformiert an die Übertragungseinheit zu übertragen.
Durch den Einsatz eines Getriebes lassen sich verschiedene Übersetzungsmöglichkeiten
einstellen, die speziell auf die Übertragungseinheit abgestimmt
werden können.
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In
gleicher Weise wird ein Vorteil dadurch realisiert, dass die als
Getriebe ausgebildete Ausgleichseinheit im Wesentlichen ein Gestänge mit mehreren
Gliedern aufweist, die über
Drehgelenke miteinander verbunden sind. Diese Ausbildung des Getriebes
ermöglicht
eine einfach herzustellende und raumsparende Möglichkeit zur Realisierung
eines Getriebes. Über
die verschiedenen geometrischen Ausformungen der einzelnen Glieder
lassen sich auf einfache Weise verschiedenen Übersetzungen einstellen.
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Eine
vorteilhafte Ausbildung ist es, dass die Antriebseinheit über Spindelelemente,
umfassend mindestens eine Spindel und mindestens eine Spindelmutter,
mit dem Schlitten verbunden ist, um den geführten Schlitten linear zu bewegen. Über ein derartiges
Spindelelement läßt sich
auf kleinstem Raum ein Antrieb realisieren, der einfach innerhalb
des durch die Lagereinrichtung begrenzten Raums unterzubringen ist.
Vorzugsweise ist die Antriebseinheit manuell und/oder elektrisch über einen
Kraftverstärker
mit entsprechender Stelleinrichtung betätigbar.
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Vorzugsweise
ist der Schlitten mit einer ersten Zahnstange versehen, welche über ein
Zahnrad mit einer zweiten, ortsfest zur Grundplatte gehaltenen,
Zahnstange in Wirkverbindung steht. Die Achse des Zahnrades ist
dabei koaxial zum Drehgelenk der Kopplung von Übertragungseinheit und Ausgleichseinheit
des Verstellmechanismusses ausgerichtet. Somit legt das Drehgelenk
die Hälfte
des Weges zurück,
den der Schlitten mit dem daran angelenkten Anschlussteil verstellt
wird. Auf diese Weise wird die Abstandsänderung des Anschlussteiles
zur Übertragungseinheit
optimal ausgeglichen.
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Weitere
die Erfindung verbessernde Maßnahmen
sind in den Unteransprüchen
angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung
eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der
Erfindung anhand der Figuren näher
dargestellt. Es zeigt:
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1: ein erfindungsgemäße Ausbildung
eines verstellbaren Fußhebelwerkes.
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Die
Vorrichtung zum Einstellen einer Lagereinrichtung nach 1 umfasst eine Lagereinrichtung 1,
umfassend eine die Lagereinrichtung 1 in der Höhe nach
oben abschließende
Frontplatte 2, eine die Lagervorrichtung 1 in
der Höhe
nach unten abschließende
Grundplatte 4 und einen linear zwischen der Frontplatte 2 und
der Grundplatte 4 verfahrbaren Schlitten 3, zumindest
ein Anschlussteil 5, welches mit einer Übertragungseinheit 6 verbunden
ist, und einen Verstellmechanismus 7, umfassend eine Antriebseinheit 9 und
eine Ausgleichseinheit 10. Die Übertragungseinheit 6 ist
mit der Ausgleichseinheit 10 über eine Druckstange 18 gekoppelt.
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Die
Lagereinrichtung 1 ist mittels der Frontplatte 2 an
der oberen Seite mit einem hier nicht dargestellten Fahrzeugquerträger ortsfest
verbunden, wodurch die Lagereinrichtung 1 an einer Stelle
gelagert ist. An der Frontplatte 2 sind zwei ebenfalls
nicht dargestellte voneinander beabstandete Führungen an ihrer Kopfseite
befestigt, an welchen der Schlitten 3, die beiden Führungen
in entsprechend ausgebildeten Aufnahmen umschließend, linear bewegbar ist.
Die Führungen
sind an ihrer Fußseite
mit der Grundplatte 4 befestigt, wobei eine Führung im
Wesentlichen als Vierkantstab und die andere Führung im Wesentlichen als Rundstab
ausgebildet ist. Die Grundplatte 4 ihrerseits ist mit der
Fahrzeugspritzwand (hier nicht dargestellt) ortsfest verbunden,
und stellt so die zweite Lagerstelle der Lagereinrichtung 1 dar.
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Mit
der Grundplatte 4 zudem ortsfest verbunden ist die Antriebseinheit 9.
Diese umfasst einen Elektromotor, ein Getriebe, eine Spindel 14 und
zumindest eine Spindelmutter 15. Die Spindel 14 wird über einen
Elektromotor und dem daran anschließenden Getriebe in Rotation
versetzt, wodurch die Spindelmutter 15 sich in Spindellängsrichtung
bewegt An der Spindelmutter 15 ortsfest befestigt ist der Schlitten 3. Über die
Bewegung der Spindelmutter 15 wird der Schlitten 3 entlang
der Führungen
relativ zu der Grundplatte 4 und der Frontplatte 2 linear
bewegt. Mit dem Schlitten 3 ortsfest und drehbar verbunden
ist unter anderem das zumindest eine Anschlussteil 5, welches
hier als ein Bremspedal eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist, und
die Ausgleichseinheit 10, welche im Wesentlichen aus einem
Koppelhebel 19 sowie einem Umlenkhebel 20 gebildet wird.
Bei der linearen Bewegung des Schlittens 3 bewegt sich
das Anschlussteil 5 entsprechend mit. Dies hat zur Folge,
dass der Abstand zwischen Anschlussteil 5 und Übertragungseinheit 6 nicht
mehr dem ursprünglichen
Wert entspricht.
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Mit
dem Schlitten 3 verbunden ist weiterhin eine erste Zahnstange 21.
Korrespondierend hierzu ist eine zweite Zahnstange 22 ortsfest
an der Grundplatte 4 befestigt. Zwischen den beiden Zahnstangen 21, 22 ist
des Weiteren ein Zahnrad 23 angeordnet, dass eine Wirkverbindung
der beiden Zahnstangen 21, 22 herstellt.
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Die
Koppelstange 19 und der Umlenkhebel 20 sind in
einem Drehpunkt 24 schwenkbar zueinander gelagert. Weiterhin
ist die Ausgleichseinheit 10 einenends über einen Drehpunkt 25 an
das Anschlussteil 5 angelenkt und anderenends über einen weiteren Drehpunkt 26 mit
einer auf die Übertragungseinheit
wirkenden Druckstange 18 gelenkig verbunden. Mittig am
Umlenkhebel 20, zwischen den beiden Drehpunkten 24 und 26,
ist dieser über
ein Drehgelenk 27 mit dem Zahnrad 23 schwenkbar
verbunden. Die Achse des Zahnrades 23 und die Achse des
Drehgelenkes 27 sind koaxial zueinander ausgerichtet.
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Wird
der Schlitten 3 mit dem daran angebunden Anschlussteil 5 verschoben,
wird diese Bewegung über
die Zahnstangen 21 und 22 auf das Zahnrad 23 übertragen.
Das Zahnrad 23 wird auf Grund der Zahnpaarung lediglich
um die Hälfte
des Weges des Schlittens 3 verschoben, so dass der Umlenkhebel 20,
der mit dem Zahnrad 23 und über den Koppelhebel 19 mit
dem Anschlussteil 5 gekoppelt ist, um seine Achse des Drehgelenkes 27 verschwenkt.
Der Drehpunkt 26 zwischen der Druckstange 18 und
dem Umlenkhebel 20 verändert
dabei seine Lage nur unwesentlich, so dass die mit der Verstellung
des Anschlussteiles 5 einhergehende Abstandsänderung zwischen
Anschlussteil 5 und Übertragungseinheit 6 mit
der Ausgleichseinheit 10 ausgeglichen wird. Die Winkellage
des Anschlussteiles 5 bleibt während des gesamten Verstellvorganges
unverändert.
Das Übersetzungsverhältnis wird
mit der Verstellung des Anschlussteils nur geringfügig beeinflusst,
da die wirksamen Hebellängen
sich nicht wesentlich ändern.
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Damit
die Anschlussteile für
eine leichtere Bedienung in Richtung des Bedieners abgesenkt werden
können,
kann ferner vorgesehen werden, dass die Lagervorrichtung insgesamt
geneigt gegenüber
dem Fahrzeugboden in die Karosserie eingesetzt wird, dass mit einer
Verstellung der Anschlussteile in Richtung des Bedieners diese sich
dem Fahrzeugboden annähern.
Damit wird gewährleistet,
dass auch kleinere Bediener mit allgemein kleineren Füßen die
Anschlussteile, welche hier als Pedale ausgebildet sind, optimal
erreichen können.
Bei einer derartigen Anordnung der Lagervorrichtung ist insbesondere
die Spindel 14 in Richtung des Bedieners abwärts gerichtet
angeordnet, wobei die übrigen Bauteile
für die
Funktionssicherung der Verstellvorrichtung daran angepasst angeordnet
sind.
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Wird
das Anschlussteil 5 mit einer Kraft F beaufschlagt, um
die an die Übertragungseinheit 6 angeschlossene
Bremsvorrichtung zu betätigen,
wird das Anschlussteil gegenüber
dem Schlitten verschwenkt und das Gestänge der Ausgleichseinheit 10,
der Koppelhebel 19 und der Umlenkhebel 2, ausgelenkt.
Dabei schwenkt der Umlenkhebel 20 um seine koaxial zur
Achse des Zahnrads 23 ausgerichtete Achse und überträgt auf die
Druckstange 18 eine Druckkraft, welche auf die Übertragungseinheit
einwirkt. Der Umlenkhebel 20 stützt sich dabei über das Zahnrad 23 gegenüber den
Zahnstangen 21 und 22 ab.
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Sofern
auf dem Schlitten 3 mehrere Anschlussteile 5 in
Form von Pedalen oder ähnlichen Vorrichtungen
montiert sind, können
Vorteilhaftehrweise alle Anschlussteile 5 gleichzeitig
verschoben werden. Zum Ausgleich der Abstandsänderungen zwischen dem jeweiligen
Anschlussteil und der dazugehörenden Übertragungseinheit
kann die hier vorgestellte erfindungsgemäße Ausgleichseinheit als auch
jede andere bekannte Einrichtung eingesetzt werden. Da der Verstellmechanismus
in die Lagereinrichtung 1 integriert ist, ist weiterhin
eine günstige Modulbauweise
erleichtert. Sofern die Anschlussteile 5 und ggf. andere
Bauteile aus Kunststoff gefertigt werden ergibt sich des Weiteren
der Vorteil einer Gewichtsersparnis gegenüber herkömmlichen Fußhebelwerken.
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- 1
- Lagereinrichtung
- 2
- Frontplatte
- 3
- Schlitten
- 4
- Grundplatte
- 5
- Anschlussteil
- 6
- Übertragungseinheit
- 7
- Verstellmechanismus
- 9
- Antriebseinheit
- 10
- Ausgleichseinheit
- 14
- Spindel
- 15
- Erste
Spindelmutter
- 18
- Druckstange
- 19
- Koppelhebel
- 20
- Umlenkhebel
- 21
- Zahnstange
- 22
- Zahnstange
- 23
- Zahnrad
- 24
- Drehpunkt
- 25
- Drehpunkt
- 26
- Drehpunkt
- 27
- Drehgelenk