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Die
Erfindung betrifft eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere
Brems-, Kupplungs- oder Gaspedalanordnung, mit einem Pedal mit verstellbarer
Pedalstellung.
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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 weiter 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 0 353 958 B1 und
EP 0 363 546 A1 bekannt
geworden.
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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 .
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Bei
der Verstellung der Pedale aus Gründen einer bequemeren Sitzposition
erfolgt dies im Stand der Technik des Öffteren 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.
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Aus
der
DE 44 38 233 A1 ist
des Weiteren eine Pedalanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Pedalhebel
bekannt, der bei einer crashbedingten Verringerung des Abstandes
zwischen der Spritzwand und einem Lenksäulenlager einer Teleskoplenksäule in eine
für die
Füße des Fahrers
ungefährliche
Stellung verschwenkt wird. Darüber
hinaus wird diese Verschwenkung durch ein an einem Gelenkhebel und
an dem Pedal angelenktes Zugseil verursacht, wobei gleichzeitig
durch den Gelenkhebel mittels eines weiteren Zugseiles auch ein
oberes Lenksäulenteil
der Teleskoplenksäule
mit dem Lenkrad nach vorne gezogen wird. Die Verstellung von Pedal
und Lenkrad sind gekoppelt und die Pedalstellung ist demgemäß in Abhängigkeit
der Lenkradstellung verstellbar.
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Auch
die
DE 44 27 834 A1 beschreibt
eine Pedalanordnung, die sich bei Verstellung bzw. Verkürzung der
Lenksäule
mitbewegt.
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Schließlich ist
aus der
EP 0 918 273
A1 eine einstellbare Pedalanordnung für ein Fahrzeug mit einem um
eine Drehachse drehbaren Einstellelement bekannt,
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Steuerung
der Pedalverstellung vorzuschlagen.
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Ausgehend
von einer Pedalanordnung für ein
Kraftfahrzeug, mit einem Pedal mit verstellbarer Pedalstellung,
wobei die Pedalstellung in Abhängigkeit
der Stellung eines verstellbaren Lenkrades des Kraftfahrzeugs verstellbar
ist, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Umsteuereinheit vorgesehen
ist, durch die die Abhängigkeit
der Verstellrichtungen von Lenkrad und Pedal situationsbedingt umgekehrt
werden kann.
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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 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. 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. Insoweit ist die besagte 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
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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.
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Weitere
Merkmale der Erfindung beziehen sich auf konstruktive Ausgestaltungen
der Pedalanordnungen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispielen
näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 eine
erste, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Pedalanordnung,
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2 ein
Ausführungsbeispiel
einer Pedalanordnung mit den Erfindungsmerkmalen,
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3 eine
zweite, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Pedalanordnung,
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4 eine
dritte, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Pedalanordnung,
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5 eine
vierte, nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Pedalanordnung,
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6 eine
fünfte,
nicht unter die Erfindung fallende Ausführungsform einer Pedalanordnung.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
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.
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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.
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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.
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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).
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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 2 vorgesehen,
in dem ein Kolben 19 gelagert ist. Der Kolben 19 nimmt
hier vorteilhaft gleichzeitig den Verstellmotor für den Spindeltrieb 23 auf.
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4 zeigt
wiederum eine hydraulische Kopplung der Lenkradverstellung mit der
Pedalverstellung. Analog zu dem in 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.
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Wie
weiterhin in 4 erkennbar, sind sowohl der
Hauptbremszylinder 28 als auch das Pedal 1 an
einem Querrohr 33 gelagert.
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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 2 mit
doppeltwirkenden Zylindern vorzusehen.
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Eine
Modifikation der vorbeschriebenen Ausführung gemäß 4 ist in 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 2 eingesetzt
werden, wobei wiederum eine Steuereinheit 22 sinnvoll ist.
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6 zeigt
schließlich
eine mechanische Kopplung der Lenkradverstellung mit der Pedalverstellung.
Ebenso wie in dem Ausführungsbeispiel
gemäß 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.
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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.
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- 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