DE19938264A1

DE19938264A1 - Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE19938264A1
Application number: DE1999138264
Authority: DE
Inventors: Ruprecht Sinnhuber; Thomas Wohllebe
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-15
Anticipated expiration: 2019-08-13
Also published as: DE19938264B4

Abstract

Bekannte Pedalverstellungen sind entweder vorgesehen, damit kleine Fahrer zur Erlangung einer bequemen Sitzposition die Pedale (1) näher an sich heranhohlen können oder damit die Pedale (1) im Falle eines Frontalzusammenstoßes bei Intrusion einer Spritzwand in den Fußraum der Fahrgastzelle gegen die Spritzwand verschwenkt werden können. Die erfindungsgemäße Pedalanordnung kombiniert diese Pedalverstellungen dadurch miteinander, daß die Pedalstellung in Abhängigkeit der Stellung eines verstellbaren Lenkrades (2) des Kraftfahrzeuges verstellbar ist. Diese Art der Verstellung läßt sich sowohl bequem für die aktive Verstellung zur Anpassung der Pedalposition an die Größe des Fahrers als auch für Unfallsituationen einsetzen. Ein kleiner Fahrer verstellt in der Regel auch die Lenkradstellung, wodurch gleichzeitig auch die Pedalstellung auf eine für ihn ergonomisch h günstige Stellung verstellt wird. Zum anderen wird im Falle eines Unfalls durch Auftreffen des Oberkörpers des Fahrers auf das Lenkrad dieses häufig in den Motorraum verschoben, was ebenfalls günstig zur Verstellung des Pedals (1), nämlich Heranschwenken desselben an die Spritzwand, eingesetzt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Brems-, Kupplungs- oder Gaspedalanordnung, mit einem Pedal mit verstellbarer Pedalstellung.

Pedalanordnungen mit verstellbaren Pedalen sind in vielfältigen Ausführungsformen bekannt. Die Pedalverstellung dient dabei unterschiedlichen Zwecken. Ein Grund für das Vorsehen verstellbarer Pedale ist, den Fahrer, insbesondere kleineren Fahrern, eine ergonomische Sitzposition zu ermöglichen. Kleine Fahrer müssen nämlich häufig eine Sitzposition einnehmen, bei der sie mit dem Oberkörper sehr dicht vor dem Lenkrad sitzen, um die Pedale gerade noch mit den Füßen erreichen zu können. Um den kleinen Fahrern eine Sitzposition mit größerem Abstand des Oberkörpers zum Lenkrad zu ermöglichen, sind bereits Ausführungen vorgeschlagen worden, bei denen die Pedale werter an den Fahrer heran, also nach hinten, verstellt werden können. Kleine Fahrer können so eine für den Oberkörper bequeme Sitzposition einstellen und sich sodann die Pedale heranholen. Ausführungsformen für eine solche Pedalverstellung sind beispielsweise durch die EP 0 471 791 B1, EP 0 353 858 B1 und EP 0 363 546 A1 bekannt geworden.

Ein zweiter Grund für verstellbare Pedale ist die Erhöhung der passiven Sicherheit des Fahrzeugs bei einem Verkehrsunfall. Bei Verkehrsunfällen, insbesondere bei Frontalzusammenstößen, die häufig nur mit geringer Überdeckung passieren, führen bei modernen Kraftfahrzeugen mit kompakter Anordnung der Aggregate im Vorbau und kompakter Bauweise des Vorbaus selbst häufig dazu, daß die Spritzwand in die Fahrgastzelle, nämlich den Fußraum, eindringt. Hierdurch werden auch die mit der Spritzwand gekoppelten Pedale weiter in den Fußraum hinein verschoben, wodurch der freie Überlebensraum im Bereich des Fußraums für den Fahrer verkleinert wird. Dieses führt zu erhöhten Verletzungen an den Beinen des Fahrers. Teilweise werden die Beine des Fahrers sogar eingeklemmt, wodurch eine Bergung des Fahrers nach einem Verkehrsunfall erschwert wird. Hierzu sind im Stand der Technik bereits Maßnahmen vorgeschlagen worden, durch die bei Intrusion der Spritzwand infolge eines Frontalzusammenstoßes die Pedale einerseits aktiv gegen die Spritzwand gezogen oder andererseits die Pedale von der Spritzwand entkoppelt werden, so daß die Pedale gegen die Spritzwand durch auf sie einwirkende Fußkräfte des Fahrers gedrückt werden können. Maßnahmen der ersteren Kategorie offenbaren die EP 0 836 968 A1, EP 0 830 989 A1 und DE 28 41 988 C2. Maßnahmen der zweiten Kategorie offenbaren die DE 197 27 259 A1 und die DE 195 15 852 A1.

Bei der Verstellung der Pedale aus Gründen einer bequemeren Sitzposition erfolgt dies im Stand der Technik immer gesondert durch einen extra vom Fahrer zu betätigenden Schalter. Bei Verstellung der Pedale in Frontalzusammenstoß-Situationen erfolgt die Verstellung der Pedale im Stand der Technik zumeist infolge einer Verschiebung bzw. Intrusion der Spritzwand in die Fahrgastzelle bzw. deren Fußraum oder Verschiebung von Aggregaten oder dergleichen innerhalb des Motorraums. Im Falle der Pedalverstellung zur passiven Unfallsicherheit ist fast immer eine Intrusion der Spritzwand in den Fußraum der Fahrgastzelle erforderlich, um die Pedale zu verstellen. Die Pedale kompensieren dabei die Intrusionsbewegung der Spritzwand. Aber auch bei Verkehrsunfällen ohne Spritzwandintrusion ist häufig ein Heranschwenken der Pedale an die Spritzwand sinnvoll, um so Verletzungen im Fuß- und Beinbereich des Fahrers weitestgehend zu vermeiden.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine alternative Steuerung der Pedalverstellung vorzuschlagen.

Zur Lösung dieses Problems ist die erfindungsgemäße Pedalanordnung dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalstellung in Abhängigkeit der Stellung eines verstellbaren Lenkrades des Kraftfahrzeuges verstellbar ist.

Die Position der Pedale wird somit durch Verstellen der Position des Lenkrades verstellt. Dieses ist sowohl beim Verstellen der Pedal- und Lenkradposition durch den Fahrer zum Zwecke einer bequemen Sitzposition, als auch zum Verstellen der Pedal- und Lenkradposition infolge eines Verkehrsunfalls günstig. Im ersteren Fall benötigen kleine Fahrer nicht nur eine veränderte Pedalstellung, sondern auch eine veränderte Lenkradstellung, beispielsweise eine tiefere Anordnung des Lenkrades. Durch bloßes Verstellen der Lenkposition wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme gleichzeitig auch die Pedalstellung verstellt, so daß der Fahrer eine bequeme Sitzposition einnehmen kann. Aufgrund der üblichen Proportionen eines menschlichen Körpers kann so ein Verhältnis der Lenkradstellung zur Pedalstellung vorgesehen werden, daß sowohl für kleine als auch für große Fahrer stets eine ergonomisch günstige Lenkrad- und Pedalstellung gewährleistet ist. Im Falle eines Verkehrsunfalls ist ebenfalls häufig eine Verstellung einer Lenkradposition vorgesehen. Dies erfolgt zum einen durch ein Verschieben des Lenkrades in Richtung Motorraum infolge eines auf das Lenkrad treffenden Oberkörpers des Fahrers oder Hereinziehen der Lenksäule in dem Bereich des Motorraums, beispielsweise infolge eine Verschiebung des Motorblocks, bei dem Verkehrsunfall. Auch hier kann die Verschiebung des Lenkrades vorteilhaft zur gleichzeitigen Verstellung der Pedalposition genutzt werden.

Die Verstellung der Pedalstellung in Abhängigkeit der Stellung des Lenkrades kann zweckmäßigerweise durch eine mechanische oder hydraulische Kopplung des Pedals mit dem Lenkrad erfolgen. Dieses ermöglicht einen einfachen konstruktiven Aufbau. Darüber hinaus ist durch die hydraulische oder mechanische Kopplung die Verstellung des Lenkrades bei einem Verkehrsunfall gleichzeitig gedämpft. Es ist nämlich im Falle eines Verkehrsunfalls unbedingt zu vermeiden, daß die Verstellung des Lenkrades stoßartig erfolgt. Bei einer stoßartigen Verschiebung des Lenkrades bei einem Verkehrsunfall würde der Fahrer zwei Stöße, nämlich einmal beim Auftreffen auf das Lenkrad und dann noch einmal beim Anschlagen des Lenkrades am Ende der Verstellmöglichkeit erhalten. Dieses gilt analog auch für die Pedale, die infolge der Kopplung ebenfalls im Falle eines Verkehrsunfalls gedämpft verstellt werden. Die Dämpfung erfolgt dabei durch die dem System inhärente Reibung. Gegebenenfalls kann diese Reibung bei einem hydraulischen System durch Vorsehen eines zusätzlichen Drosselventils in der Hydraulikleitung erhöht werden.

Oftmals ist bei einer aktiven Verstellung durch den Fahrer für eine bequeme Sitzposition eine andere Verstellrichtung der Pedale bei vorgegebener Verstellrichtung des Lenkrades erforderlich, als beim Verstellen der Pedale infolge eines Verkehrsunfalls. Zur Erlangung einer bequemen Sitzposition möchte beispielsweise ein kleiner Fahrer, der insgesamt weiter nach vorne, also näher an das Armaturenbrett heranrutscht, das Lenkrad ebenfalls weiter nach vorne verstellen, jedoch die Pedale weiter an sich heranholen. Im Falle eines Verkehrsunfalls müssen aber sowohl das Lenkrad als auch die Pedale vom Fahrer weg verstellt werden. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht deshalb vor, eine Umsteuereinheit vorzusehen, durch die die Abhängigkeit der Verstellrichtungen von Lenkrad und Pedal situationsbedingt umgekehrt werden kann. Komfort und Unfallsicherheit werden so auf einfache Weise kombiniert Selbstverständlich kann alternativ zur oben genannten mechanischen oder hydraulischen Kopplung der Lenkrad- und Pedalverstellung auch eine elektromotorische Verstellung der Pedale vorgesehen sein. In diesem Fall werden die Pedale aufgrund elektrischer Signale über die Lenkradstellung verstellt.

Weitere Merkmale der Erfindung beziehen sich auf konstruktive Ausgestaltungen der Pedalanordnungen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen.

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen,

Fig. 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Pedalanordnung, bei der die Verstellung eines Pedals 1 mechanisch an die Verstellung eines Lenkrades 2 gekoppelt ist. Das Lenkrad 2 ist verstellbar in einem Lager 3 an der Fahrzeugkarosserie (nicht dargestellt) gelagert. Durch das Lager 3 ist sowohl eine Höhen- als auch eine Längsverstellung des Lenkrades 2 möglich. Das Lager 3 führt eine Lenksäule 4. An der Lenksäule 4 ist über ein Gelenk 5 ein Hebel 6 angebracht. Dieser ist seinerseits längenverschieblich in einem an der Fahrzeugkarosserie befestigten Lager 7 geführt. An seinem dem Gelenk 5 gegenüberliegenden Ende ist der Hebel 6 über ein Gelenk 8 mit einer Linearführung 9 verbunden. An dieser Linearführung 9 ist mittels einem Gelenk 10 das eigentliche Pedal 1 angelenkt.

Zieht nun ein großer Fahrer, der insgesamt weiter entfernt vom Armaturenbrett, also weiter hinten, sitzt, das Lenkrad 2 näher an sich heran (Pfeil 11), wird durch die mechanische Kopplung das Pedal 1 entlang der Linearführung 9 weiter nach vorne, also vom Fahrer weg verstellt (Pfeil 12). Dieses geschieht auch, wenn das Lenkrad 2 weiter nach oben verstellt wird. Umgekehrt verstellt ein kleiner Fahrer, der das Lenkrad weiter nach vorne stellt, also weiter hineindrückt, dadurch gleichzeitig das Pedal 1 näher an sich heran.

Fig. 2 zeigt eine hydraulische Kopplung. An der Lenksäule 4 ist ein Stößel 13 derart gelagert, daß er bei einer Axialverschiebung der Lenksäule 4 mit der Lenksäule ebenfalls axial verschoben wird. An dem Stößel 13 ist ein Kolben 14 befestigt, der verschiebbar in einem Hydraulikzylinder 15 angeordnet ist. Der Hydraulikzylinder 15 ist über Hydraulikleitungen 16, 17 mit einem Verstellzylinder 18 verbunden, in dem wiederum ein Kolben 19 zum Verstellen eines Pedals angeordnet ist. Wird nun das Lenkrad 2 weiter nach vorne geschoben (Pfeil 20), wird hierdurch die Hydraulikleitung 17 mit Druck beaufschlagt und folglich der Kolben 19 gemäß Pfeil 21 nach vorne geschoben. Wird umgekehrt das Lenkrad 2 weiter hinausgezogen, wird die Hydraulikleitung 16 mit Druck beaufschlagt.

Im Falle eines Verkehrsunfalls kann eine genau umgekehrte Verstellung des Kolbens 19 beim Hineinschieben des Lenkrades 2 gemäß Pfeil 20 erforderlich sein. Zu diesem Zweck ist eine Umsteuereinheit 22 vorgesehen. Bei einer durch einen Verkehrsunfall bedingten hohen Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit werden durch entsprechende Ventile in der Umsteuereinheit 22 die Anschlußzuordnungen der Hydraulikleitungen 16 und 17 vertauscht (gestrichelte Darstellung in der Umsteuereinheit 22).

Fig. 3 zeigt eine Pedalanordnung, bei der die aktive Verstellung der Pedale durch den Fahrer zur Erlangung einer bequemen Sitzposition durch Spindeltriebe 23 und 24 erfolgt. Dieses wird im vorliegenden Fall durch Sensoren gesteuert, die die Lenkradposition ermitteln und in elektrische Steuerbefehle für die Spindeltriebe 23, 24 umsetzen. Solche Spindeltriebe sind aber für eine Verstellung des Pedals 1 in einer Verkehrsunfallsituation zu langsam, obgleich sie sich für die aktive Verstellung vorteilhaft einsetzen lassen. Für die Verkehrsunfallsituation ist deshalb ein Verstellzylinder 18 analog dem Verstellzylinder 18 gemäß Fig. 2 vorgesehen, in dem ein Kolben 19 gelagert ist. Der Kolben 19 nimmt hier vorteilhaft gleichzeitig den Verstellmotor für den Spindeltrieb 23 auf.

Fig. 4 zeigt wiederum eine hydraulische Kopplung der Lenkradverstellung mit der Pedalverstellung. Analog zu dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Stößel 13 in Axialrichtung fest mit der Lenksäule 4 verbunden. An ihm ist ein Kolben 25 axialverschieblich in einem im vorliegenden Fall einseitig wirkenden Hydraulikzylinder 26 gelagert. Dieser ist über eine Hydraulikleitung 27 mit einem modifizierten Hauptbremszylinder 28 verbunden. Der modifizierte Hauptbremszylinder 28 ist gleichzeitig auch Verstellzylinder für das Pedal 1. Der Hauptbremszylinder 28 weist zwei durch einen Kolben 29 geteilte Kammern 30 und 31 auf. Die Kammer 30 ist die auch bei herkömmlichen Hauptbremszylindern vorhandene Kammer für die Bremsflüssigkeit. Die Kammer 31 wird infolge eines Hineindrückens des Lenkrades 2 und damit Hineindrücken des Kolbens 25 in den Hydraulikzylinder 26 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch zieht der Kolben 29 des Hauptbremszylinders 28 an einer Druckstange 32, die hierdurch das als zweiarmigen Hebel ausgebildete Pedal 1 zur Spritzwand schwenkt.

Wie weiterhin in Fig. 4 erkennbar, sind sowohl der Hauptbremszylinder 28 als auch das Pedal 1 an einem Querrohr 33 gelagert.

Die vorbeschriebene Ausführung ist insbesondere für Unfallsituationen geeignet, bei der ein infolge des Unfalls nach vorne fallender Oberkörper des Fahrers auf das Lenkrad 2 drückt und dieses so einschiebt. Durch entsprechende Druckentlastungsventile und Ausgleichskammern kann diese Ausführung aber auch für eine Verstellung zur Erlangung einer bequemen Sitzposition eingesetzt werden. In diesem Fall ist es ebenfalls zweckmäßig, eine Umsteuereinheit 22 analog Fig. 2 mit doppeltwirkenden Zylindern vorzusehen.

Eine Modifikation der vorbeschriebenen Ausführung gemäß Fig. 4 ist in Fig. 5 gezeigt. Durch den Hydraulikzylinder 26 wird hier über die Hydraulikleitung 27 ein gesonderter Verstellzylinder 34 mit Druck beaufschlagt. Hierdurch wird eine Druckstange 35 ausgefahren, die an einem Hauptbremszylinder 36 angreift. Der Hauptbremszylinder 36 ist seinerseits an einer Muffe 37 befestigt, die drehbar auf dem Querrohr 33 gelagert ist. Ebenfalls an der Muffe 37 ist auch das Pedal 1 gelagert. Durch das Ausfahren der Druckstange 35 wird nun die Muffe 37 zusammen mit dem an ihr befestigten Hauptbremszylinder 36 und dem Pedal 1 im Uhrzeigersinn verdreht und so das Pedal 1 zur Spritzwand geschwenkt. Auch bei dieser Ausführung können alternativ doppeltwirkende Hydraulikzylinder und Verstellzylinder analog Fig. 2 eingesetzt werden, wobei wiederum eine Steuereinheit 22 sinnvoll ist.

Fig. 6 zeigt schließlich eine mechanische Kopplung der Lenkradverstellung mit der Pedalverstellung. Ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind das Pedal 1 und der Hauptbremszylinder 36 an der drehbar auf dem Querrohr 33 gelagerten Muffe 37 befestigt. Der Stößel 13 ist im vorliegenden Fall mit einer Druckstange 38 gelenkig verbunden, die ihrerseits am Hauptbremszylinder 36 angelenkt ist. Durch Einschieben des Lenkrades 2 drückt die Druckstange 38 derart auf den Hauptbremszylinder, daß die Muffe 37 zusammen mit dem an ihr befestigten Hauptbremszylinder 36 und Pedal 1 im Uhrzeigersinn gedreht und so das Pedal 1 an die Spritzwand geschwenkt wird.

Die Druckstange 38 ist ihrerseits aus zwei Druckstangenteilen 39 und 40 gebildet, die durch einen Scherstift 41 miteinander verbunden sind. Ist die Verschwenkmöglichkeit des Pedals 1 erschöpft, etwa weil das Pedal 1 an der Spritzwand anliegt, schert der Scherstift 41 ab und das Lenkrad 2 kann ungehindert weiter eingeschoben werden. Letzteres ist selbstverständlich nur für Unfallsituationen vorgesehen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Pedal

2

Lenkrad

3

Lager

4

Lenksäule

5

Gelenk

6

Hebel

7

Lager

8

Gelenk

9

Linearführung

10

Gelenk

11

Pfeil

12

Pfeil

13

Stößel

14

Kolben

15

Hydraulikzylinder

16

Hydraulikleitung

17

Hydraulikleitung

18

Verstellzylinder

19

Kolben

20

Pfeil

21

Pfeil

22

Umsteuereinheit

23

Spindeltrieb

24

Spindeltrieb

25

Kolben

26

Hydraulikzylinder

27

Hydraulikleitung

28

Hauptbremszylinder

29

Kolben

30

Kammer

31

Kammer

32

Druckstange

33

Querrohr

34

Verstellzylinder

35

Druckstange

36

Hauptbremszylinder

37

Muffe
38 Druckstange

39

Druckstangenteil

40

Druckstangenteil

41

Scherstift

Claims

1. Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Brems-, Kupplungs- oder Gaspedalanordung, mit einem Pedal (1) mit verstellbarer Pedalstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die Pedalstellung in Abhängigkeit der Stellung eines verstellbaren Lenkrades (2) des Kraftfahrzeugs verstellbar ist.

2. Pedalanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedal (1) mechanisch oder hydraulisch mit dem Lenkrad (2) gekoppelt ist.

3. Pedalanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedal (1) aufgrund elektrischer Signale über die Lenkradstellung verstellbar ist.

4. Pedalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellrichtung des Pedals (1) in Abhängigkeit der Verstellrichtung des Lenkrades (2) durch eine Umsteuereinheit (22) umsteuerbar ist.

5. Pedalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hauptbremszylinder (28) eine Kammer (30) für die Bremsflüssigkeit und eine weitere Kammer (31) für die Verstellung des Pedals (1) aufweist.

6. Pedalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pedal (1) an einer drehbar auf einem Querrohr (33) gelagerten Muffe (37) befestigt ist.

7. Pedalanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (37) zusammen mit dem Pedal (1) durch einen Hydraulikzylinder (34) verstellbar ist.

8. Pedalanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Muffe (37) zusammen mit dem Pedal (1) durch eine Druckstange (38) verdrehbar ist.

9. Pedalanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckstange (38) aus zwei durch einen Scherstift (41) miteinander verbundenen Druckstangenteilen (39, 40) gebildet ist.

10. Pedalanordnung nach einem Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckstange (35) des Hydraulikzylinders (34) bzw. die Druckstange (38) an einem ebenfalls an der Muffe (37) befestigten Hauptbremszylinder (36) angreift.