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Die
Erfindung betrifft ein verstellbares Fußhebelwerk für ein Kraftfahrzeug
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Um
ein sicheres Fahren eines Fahrzeugs zu ermöglichen, ist es notwendig,
daß ein
Fahrzeuginsasse alle Bedienelemente bequem erreicht und seine Sitzposition
so ist, daß ein
ermüdungsfreies
Fahren möglich
ist. Besonders kleinen Menschen oder besonders großen Menschen
mit extremen Proportionen ist es jedoch oft nicht möglich, die
für sie
optimale Haltung mittels einer Verstellung eines Fahrzeugssitzes
einzunehmen, so daß ihre
Sitzposition zum einen übersichtlich
ist und zum anderen es ihnen trotzdem möglich ist, die Pedale sicher
zu betätigen.
Daher ist eine Verstellung der Pedale sowohl in Richtung der Fahrzeuglängsachse
als auch in Richtung der Fahrzeughöhe sinnvoll.
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Ein
derartiges verstellbares Fußhebelwerk ist
beispielsweise aus der Druckschrift
DE 100 33 703 A1 bekannt. Dieses verstellbare
Fußhebelwerk weist
einen fahrzeugfesten Pedallagerbock, einen Pedalhebel, eine Pedalplatte
und eine Verstelleinrichtung auf. Die Verstelleinrichtung ist zwischen
dem Pedallagerbock und dem Pedalhebel angeordnet. Eine in die Pedalplatte
eingeleitete Kraft wird über den
Pedalhebel in die Verstelleinrichtung eingeleitet. Die Verstelleinrichtung
muß daher
so ausgelegt werden, daß sie
durch den Pedalhebel verstärkte
Kräfte aushält. Dadurch
nimmt die Verstelleinrichtung relativ viel Bauraum in Anspruch.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein verstellbares
Fußhebelwerk der
eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die Verstelleinrichtung
weniger Bauraum beansprucht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
verstellbares Fußhebelwerk
für ein
Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße verstellbare
Fußhebelwerk
zeichnet sich durch eine Verstelleinrichtung aus, die zwischen einem
Pedalhebel und einer Pedalplatte angeordnet ist. Über diese
Verstelleinrichtung wird die Position der Pedalplatte eingestellt. Eine über die
Pedalplatte eingeleitete Kraft wird direkt auf die Verstelleinrichtung übertragen.
Dadurch muß die
Verstelleinrichtung nur für
Kräfte
ausgelegt werden, die in die Pedalplatte eingeleitet werden. Daher
kann die Verstelleinrichtung klein ausgeführt werden und beansprucht
dementsprechend wenig Bauraum.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Gemäß einer
Ausführungsform
ist die Position der Pedalplatte in Richtung der Fahrzeuglängsachse
und/oder der Fahrzeughöhe
veränderbar.
Dadurch kann die Pedalplatte alle möglichen Positionen einnehmen.
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Die
Veränderung
der Position der Pedalplatte erfolgt gemäß einer weiteren Ausführungsform translatorisch.
Es ist jedoch auch denkbar, die Position der Pedalplatte rotatorisch
um eine am Pedalhebel angebrachte Drehachse zu verstellen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform weist
die Verstelleinrichtung mindestens zwei Hohlzylinder auf, die teleskopartig
ineinander verschiebbar angeordnet sind. Der äußere Hohlzylinder kann mit
dem Pedalhebel und der innere Hohlzylinder mit der Pedalplatte verbunden
sein. Dies stellt eine einfache mechanische Lösung für eine translatorische Verstelleinrichtung
dar, die wenig Bauraum beansprucht.
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Das
Verschieben der Hohlzylinder- bzw. Hydraulikzylinder erfolgt gemäß einer
weiteren Ausführungsform
hydraulisch. Es sind aber auch andere Antriebe zum Verschieben der
Hohlzylinder denkbar, wie beispielsweise pneumatische oder elektrische Antriebe.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform weist
die Verstelleinrichtung eine Arretiervorrichtung auf. Durch die
Arretiervorrichtung kann die Verstelleinrichtung in jeder Position
festgestellt werden. Dies ermöglicht
dem Fahrzeuginsassen, die für
ihn geeignete Position der Pedalplatte in bezug auf seine Körperproportionen
einzustellen.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist der Pedalhebel als fluiddichtes Hohlprofil ausgeführt und
dient zur Aufnahme eines inkompressiblen Fluids. Die konzentrisch
zueinander angeordneten Hohlzylinder der Verstelleinrichtung werden
mittels des Fluids auseinander- beziehungsweise ineinandergeschoben,
um den Abstand zwischen Pedalplatte und Pedalhebel zu ändern. Das
hierzu benötigte
Fluid befindet sich in den Hohlzylindern als auch im Inneren des
Pedalhebels. Der Pedalhebel kann sowohl als Kraftübertragungselement
als auch als Vorratsbehälter
für die
Verstelleinrichtung benötigte
Fluid dienen. Dadurch kann ein Bauteil eingespart und die Kosten können reduziert
werden.
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Um
eine ausreichende Menge an Fluid zum Ineinander- beziehungsweise
Auseinanderschieben der Hohlzylinder sicherzustellen, kann an dem
Pedalhebel ein zusätzlicher
Behälter
zur Aufnahme von Fluid angeordnet sein. Dadurch kann der Pedalhebel unabhängig von
der für
die Hydraulik benötigte
Menge an Fluid konzipiert werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist zwischen dem Pedalhebel und den Hohlzylindern eine Pumpe angeordnet.
Die Pumpe kann Fluid sowohl aus dem Pedalhebel in die Hohlzylinder
als auch aus den Hohlzylindern in den Pedalhebel befördern. Durch
eine Veränderung
des Fluidvolumens in den Hohlzylindern können diese auseinander bzw. ineinander
geschoben werden.
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Als
Arretiervorrichtung ist gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ein Ventil vorgesehen. Durch das Ventil kann das durch die Pumpe
strömende
Fluid unterbrochen werden. Während
des Einstellens der Pedalplatte ist das Ventil geöffnet, so
daß Fluid durch
die Pumpe befördert
werden kann. Sobald eine geeignete Position der Pedalplatte erreicht
ist, wird das Ventil geschlossen und die Pedalplatte verbleibt in
der geeigneten Position.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform nimmt
das Ventil im Falle eines Unfalls eine geöffnete Stellung ein. Dadurch
kann Fluid aus den Hohlzylindern in den Pedalhebel strömen und
die Hohlzylinder schieben sich unter Energieaufnahme ineinander. Durch
das Ineinanderschieben der Hohlzylinder wird Weg geschaffen, der
den Fußraum
freimacht und einen möglichen
Aufprall des Fahrzeuginsassen auf die Pedalplatte verhindert. Der
Aufprall entsteht durch eine Vorverlagerung des Fahrzeuginsassen
im Falle eines Unfalls. Gleichzeitig kann durch eine definierte
Ventilstellung der Strömungswiderstand
des Ventils eingestellt werden, der das Maß der Energieabsorption be stimmt.
Dadurch kann der Widerstand des Ventils in bezug auf die aus der
Vorverlagerung des Fahrzeuginsassens resultierende auf die Pedalplatte
wirkende Crashkraft eingestellt werden. Der Widerstand kann so eingestellt
werden, daß die Crashkraft
gleichmäßig über den
Weg, der durch das Ineinanderschieben der Hohlzylinder entsteht,
gedämpft
wird.
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Im
Folgenden wird das erfindungsgemäße verstellbare
Fußhebelwerk
anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen Schnitt entlang
einer Längsachse
eines Pedals einer erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
in einer Ausgangsposition und
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2 einen Schnitt der Verstelleinrichtung gemäß 1 in einer ausgefahrenen
Position.
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In 1 ist ein Pedal 1 eines
Kraftfahrzeugs dargestellt. Das Pedal 1 weist eine Pedalplatte 2 und einen
Pedalhebel 3 auf. An einem Ende des Pedalhebels 3 ist
eine Lagerstelle 4 vorgesehen. Der Pedalhebel 3 ist
mit der Lagerstelle 4 an der Karosserie des Fahrzeugs schwenkbar
gelagert. Das der Lagerstelle 4 gegenüberliegende Ende des Pedalhebels 3 ist
der Pedalplatte 2 zugewandt. Zwischen der Pedalplatte 2 und
dem Pedalhebel 3 ist eine Verstelleinrichtung 5 angeordnet.
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Die 1 zeigt die Verstelleinrichtung 5 in
einer Ausgangsposition. Wenn im Zusammenhang mit der Erfindung von
einer Ausgangsposition die Rede ist, dann ist damit die Position
der Verstelleinrichtung 5 gemeint, in der die Pedalplatte 2 einen
minimalen Abstand zum Pedalhebel 3 einnimmt. Eine ausgefahrene
Position der Verstelleinrichtung 5, wie sie im Zusammenhang
mit 2 näher erläutert ist,
bedeutet jede mögliche
andere Position bis zu einem maximalen Abstand von Pedalplatte 2 und
Pedalhebel 3.
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Die
Verstelleinrichtung 5 weist mehrere Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' auf . Die Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' sind konzentrisch
zueinander angeordnet und liegen so ineinander, daß der Abstand
zum Pedalhebel 3 jeweils minimal ist. Die Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' weisen jeweils
an ihrem der Pedalplatte 2 zugewandten Ende durchgehende
radiale Anschläge 7, 7', 7'', 7''' auf , die an
dem inneren Umfang der Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' angeordnet
sind. Desweiteren weisen die Hohlzylinder 6', 6'', 6''' an
ihrem dem Pedalhebel 3 zugewandten Ende jeweils ebenfalls
durchgehende radiale Anschläge 8', 8'', 8''' auf , die auf
dem äußeren Umfang
der Hohl zylinder 6', 6'', 6''' angeordnet
sind.
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Der
Innendurchmesser der Hohlzylinder 6, 6', 6' im Bereich
der Anschläge 7, 7', 7'' entspricht dem Außendurchmesser
der jeweils benachbart angeordneten kleineren Zylinder 6', 6'', 6''' im Bereich der Anschläge 7, 7', 7''. Der Außendurchmesser der Zylinder 6', 6'', 6''' im Bereich der Anschläge 8', 8'', 8''' entspricht jeweils
dem Innendurchmesser der benachbart angeordneten größeren Zylinder 6, 6', 6''. Die Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' sind nach außen hin
abgedichtet, so daß sie
im Inneren ein Fluid 16 aufnehmen können.
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Der
Hohlzylinder 6 mit dem größten Innendurchmesser ist über ein
Verbindungselement 9 an dem Pedalhebel 3 befestigt.
Das Verbindungselement 9 ist als Hohlprofil ausgebildet
und weist an seinem dem Pedalhebel 3 zugewandten Ende ein
offenes Anschlußstück 10 auf.
Das Anschlußstück 10 ist mit
seiner Außenkontur
an die Innenkontur des Pedalhebels 3 angepaßt. An dem
dem Hohlzylinder 6 zugewandten Ende, weist das Verbindungselement 9 ebenfalls
ein Anschlußstück 11 auf.
Das An schlußstück 11 ist
zylindrisch geformt, wobei der Außendurchmesser des Anschlußstücks 11 dem
Innendurchmesser des Hohlzylinders 6 entspricht. Desweiteren
verfügt
das Anschlußstück 11 an
dem den Hohlzylindern 6, 6', 6'', 6''' zugewandten
Ende über eine
Abschlußplatte 12 mit
einem kreisförmigen Querschnitt,
die das Anschlußstück 11 verschließt und in
ihrer Mitte eine Ausnehmung 13 aufweist. Desweiteren dient
die Abschlußplatte 12 als
Anschlag für die
Hohlzylinder 6', 6'', 6'''. Das Verbindungselement 9 dient
zur Aufnahme einer Pumpe 14 und eines Ventils 15,
die zwischen den beiden Anschlußstücken 10, 11 nebeneinander
angeordnet sind. Dabei ist die Pumpe 14 dem Anschlußstück 10 und
das Ventil 15 dem Anschlußstück 11 beziehungsweise
der Abschlußplatte 12 zugeordnet.
Das Ventil 15 ist neben der Ausnehmung 13 der
Abschlußplatte 12 angeordnet.
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Der
Pedalhebel 3 ist als Hohlprofil ausgeführt und dient als Flüssigkeitsbehälter zur
Aufnahme eines inkompressiblen Fluids 16. An dem Pedalhebel 3 ist
ein weiterer Behälter 17 angeordnet,
der zusätzlich
zum Pedalhebel 3 Fluid 16 aufnehmen kann und mit
dem Pedalhebel 3 in Verbindung steht. Der Behälter 17 und
der Pedalhebel 3 bilden mit dem Verbindungselement 9 und
dem Innenraum der Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' ein
Hohlraumsystem, welches mit Fluid 16 bis zu einem bestimmten
Füllstand 18 gefüllt ist.
In der Ausgangsposition der Verstelleinrichtung 5, wie
sie in 1 dargestellt
ist, ist der Füllstand 18 des
Hohlraumsystems maximal.
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Das
Fluid 16 wird mittels der Pumpe 14 sowohl aus
dem Pedalhebel 3 in den Hohlraum des innersten Hohlzylinders 6''' als
auch aus dem Hohlraum des innersten Hohlzylinders 6''' in
den Pedalhebel 3 transportiert. Das Ventil 15,
das der Pumpe 14 zugeordnet ist und den Fluidstrom sperren
kann, dient dabei zur Arretierung der Verstelleinrichtung 5.
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In 2 ist die Verstelleinrichtung 5 in
einer ausgefahrenen Position dargestellt. Die Pedalplatte 2 und
der Pedalhebel 3 weisen in dieser Position einen maximalen
Abstand zueinander auf. Der Füllstand 18 ist
minimal. Die Hohlzylinder 5 sind so weit auseinandergeschoben,
daß die
Anschläge 7' , 7'', 7''' der Hohlzylinder 6' , 6'', 6''' an die jeweils
benachbart angeordneten Anschläge 8, 8', 8'' des Hohlzylinders 6, 6', 6'' stoßen. Der von den Hohlzylindern 6, 6', 6'', 6''' gebildete Hohlraum
ist auch in dieser Position fluiddicht und mit Fluid 16 ausgefüllt.
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Im
Folgenden wird nun die Funktionsweise der Verstelleinrichtung anhand
der 1 und 2 näher erläutert.
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In
der Ausgangsposition weist Hohlraumsystem einen maximalen Füllstand 18 auf.
Zur Veränderung
der Position der Pedalplatte 2 wird vom Fahrzeuginsassen
ein Signal, beispielsweise über
ein Bedienelement, an die Verstelleinrichtung 5 gegeben, das
die Pumpe 14 einschaltet und gleichzeitig das Ventil 15 öffnet. Nun
kann die Pumpe 14, welche beispielsweise über einen
Elektromotor angetrieben wird, Fluid 16 aus dem Pedalhebel 3 in
die Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' befördern. Sobald
Fluid 16 aus dem Pedalhebel 3 in den durch die
Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' gebildeten
und mit Fluid 16 gefüllten
Hohlraum strömt,
werden die teleskopartig angeordneten Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' auseinandergedrückt. Dadurch vergrößert sich
der Abstand zwischen dem Pedalhebel 3 und der Pedalplatte 2.
Hat der Fahrzeuginsasse eine geeignete Position der Pedalplatte 2 gefunden, löst er wiederum
ein Signal aus, welches die Pumpe 14 anhält und das
Ventil 15 schließt.
Die Verstelleinrichtung 5 ist jetzt arretiert, so daß die Pedalplatte 2 die
eingestellte Position relativ zum Pedalhebel 3 beibehält. Soll
der Abstand zwischen Pedalplatte 2 und Pedalhebel 3 verringert
werden, wird die Pumpe 14 wieder durch ein Signal vom Fahrzeuginsassen
eingeschaltet und das Ventil 15 geöffnet. Die Pumpe 14 transportiert
nun Fluid 16 aus dem Inneren der Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' in den Pedalhebel 3.
Die teleskopartig angeordneten Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' schieben sich
dadurch wieder zusammen.
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Im
Falle eines Unfalls wird das Ventil 15 ebenfalls geöffnet, so
daß die
Hohlzylinder 6, 6' , 6'', 6''' ineinandergeschoben
werden können
und somit die Pedalplatte 2 aus dem Fußraum geschoben wird. Dadurch
verringert sich das Verletzungsrisiko für den Fahrzeuginsassen erheblich.
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Das
Signal zur Öffnung
wird beispielsweise von am Fahrzeug angebrachten Crashsensoren ausgelöst. Es ist
denkbar, das Ventil 15 im Falle eines Unfalls nur teilweise
zu öffnen,
so daß der
Strömungswiderstand
erhöht
wird. Der Strömungswiderstand
entsteht, wenn beim Ineinanderschieben der Hohlzylinder 6, 6', 6'', 6''' das Fluid 16 durch
das Ventil 15 in den Pedalhebel 3 gedrückt wird.
Dadurch kann Energie absorbiert werden, die durch eine Vorverlagerung
des Fahrzeuginsassen bei einem Unfall entsteht.