WO2004108492A1

WO2004108492A1 - Pedalsystem

Info

Publication number: WO2004108492A1
Application number: PCT/DE2004/001141
Authority: WO
Inventors: Andree Burgstaler; Jan DÜTZ; Wolfgang Meyer; Simone Papke
Original assignee: Zf Boge Elastmetall Gmbh
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2004-12-16
Also published as: DE10325495A1; CN1753803A; BRPI0406430A; US20050241432A1; MXPA05007250A; JP2006526822A; EP1628861A1

Abstract

Es wird ein Pedalsystem (1') für ein Fahrzeug vorgeschlagen, mit wenigstens einem Pedal (5), welches schwenkbar an einem eine Antriebseinheit (9) aufweisenden Verstellmechanismus (7) gelagert ist, mittels dem das Pedal (5) zur Abstandsanpassung an eine Bedienperson verstellbar ist. Dabei ist eine Pedalfreigabeeinrichtung (23) vorgesehen, welche eine Lagerung des wenigstens einen Pedals (5) an dem Verstellmechanismus (7) bei einer Crash-bedingten Verschiebung des Verstellmechanismus (7) in Richtung Fahrzeuginnenraum (22) selbsttätig löst.

Description

Pedalsystem

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Pedalsystem für ein Fahrzeug, insbesondere einen Kraftwagen, mit wenigstens einem Pedal, welches schwenkbar an einem

Nerstellmechanismus gelagert ist, nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.

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.

Die Nerstellbarkeit 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.

Es sind verschiedene Systeme zur Realisierung einer Nerstellbarkeit der Pedale bekannt.

Die DE 100 26 751 AI beschreibt eine Vorrichtung, bei der die translatorische und rotatorische Nerstellung eines Pedals über zwei separate Nerstellmechanismen erfolgt, wobei separate Ausgleichsmittel die aus der Nerstellung 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.

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.

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.

In der EP 0 353 958 Bl 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.

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.

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.

Beispielsweise beschreibt die EP 0659 615 AI 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 Gesundheitsgefahrdung 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.

Die EP 0 843 630 Bl 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.

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.

Allen diesen Lösungsvorschlägen zur Freigabe eines Pedals im Crash-Fall ist jedoch gemein, dass sie nicht auf ein verstellbares Fußhebelwerk anwendbar sind.

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.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Pedalsystem nach den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

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. Das erfindungsgemäß gestaltete Pedalsystem dient damit einer signifikanten Verbesserung der Sicherheit des Fahrers bei einer Verunfallung des Fahrzeugs, insbesondere bei einem Auffahrunfall.

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.

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.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar. Ein bevorzugtes Ausfuhrungsbeispiel der erfϊndungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine dreidimensionale Ansicht einer ersten Ausführung eines Pedalsystems mit einer Verstellbarkeit der Position eines drehbar gelagerten Pedals;

Fig. 2 einen vereinfachten Längsschnitt durch das Pedalsystem der Fig. 1 entlang einer Linie A-A in Fig. 1 ;

Fig. 3 eine seitliche ausschnittsweise Darstellung eines in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Pedals in vorderster verstellter Position in Fahrzeugfrontrichtung betrachtet; Fig. 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 Fig. 2 entsprechenden Darstellung; und

Fig. 5 eine vereinfachte dreidimensionale Detaildarstellung der Pedalfreigabeeinrichtung gemäß Fig. 4 in Alleinstellung.

Die Fig. 1 bis Fig. 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.

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.

Wie Fig. 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.

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. 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.

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.

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 Fig. 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 gefuhrt. 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.

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.

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.

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 nachfahrt. Das andere Ende des zweiten Gestängeteils 1 OB ist über ein weiteres Drehgelenk 20 drehbar mit der als Druckstange ausgebildeten Übertragungseinheit 6 verbunden.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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 Übertragungseinheit 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.

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.

Zur Verdeutlichung des Zusammenwirkens des Bremspedals 5 mit der Ausgleichseinheit 10 und der Übertragungseinheit 6 ist dieses in einer vereinfachten Einzeldarstellung in Fig. 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.

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 Spindelmuttern 15, 16 ändert. Durch diesen variablen Abstand lassen sich die Kräfteverhältnisse bei veränderter Pedalstellung im wesentlichen konstant einstellen.

Das in den Fig. 1 bis Fig. 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.

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.

Die Fig. 4 und Fig. 5 zeigen ein Pedalsystem 1', welches dem Pedalsystem 1 gemäß den Fig. 1 bis Fig. 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.

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 Fig. 5 ersichtlichen Lagerstummel 27 mit dem Pedal 5 und dem Schlitten 3 drehbar verbunden ist.

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-fδrmig 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 Fig. 5 ersichtlich ist.

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.

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.

Zum Herausheben der Bügel 24 A, 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.

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.

Das Keilelement 26 bildet bei einem Front-Crash eine karosseriefeste 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.

Da der Abstand zwischen den Spindelmuttern 15', 16' - wie zu dem Pedalsystem 1 gemäß Fig. 1 bis Fig. 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. 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.

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 Fig. 4 beispielhaft gezeigten Bremspedals 5 ohne Zeitverzögerung eine Unterbrechung des Kraftflusses und somit ein Lösen der Pedallagerung erfolgen.

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.

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 Fig. 4 und Fig. 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, dabei 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.

Bezugszeichenliste

, 1' Pedalsystem

Frontplatte

Schlitten

Grundplatte

Pedal, Bremspedal

Übertragungseinheit

Verstellmechanismus

Pedal, Kupplungspedal

Antriebseinheit 0 Ausgleichseinheit 0A erstes Gestängeteil 0B zweites Gestängeteil 1 Fahrzeugquerträger 2 Führung 3 Führung 4 Spindel 5, 15' erste Spindelmutter 5A inneres Spindelmutterelement 5B äußeres Spindelmutterelement 6, 16' zweite Spindelmutter 6A inneres Spindelmutterelement 6B äußeres Spindelmutterelement 7, 17' Halterung 8 Drehgelenk 9 Drehgelenk 0 Drehgelenk 1 Schlauch 2 Fahrzeuginnenraum 3 Pedalfreigabeeinrichtung 4 Bügeleinrichtung A Bügel B Bügel

Nut, Aussparung

Keilelement A Keilfläche B Keilfläche

Lagerstummel

Anschlag, Spindelelement

Getriebe, Zahnradpaarung erstes Zahnrad zweites Zahnrad

Claims

PedalsystemPatentansprüche

1. Pedalsystem für ein Fahrzeug mit wenigstens einem Pedal (5, 8), welches schwenkbar an einem eine Antriebseinheit (9) aufweisenden Verstellmechanismus (7) gelagert ist, mittels dem das Pedal (5, 8) zur Abstandsanpassung an eine Bedienperson verstellbar ist, gekennzeichnet durch eine Pedalfreigabeeinrichtung (23), welche eine Lagerung des wenigstens einen Pedals (5, 8) an dem Verstellmechanismus (7) bei einer Crashbedingten Verschiebung des Verstellmechanismus (7) in Richtung Fahrzeuginnenraum (22) selbsttätig löst.

2. Pedalsystem nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalfreigabeeinrichtung (23) wenigstens eine Keilfläche (26A, 26B) aufweist, welche im Falle eines Front-Crash eine karosseriefeste Gleitbahn für ein darauf zu bewegtes Lagerelement (24A) des Pedals (5) darstellt, wobei bei einem Gleiten des Lagerelements (24A) an der Keilfläche (26A, 26B) die Lagerung des Pedals (5) an dem Verstellmechanismus (7) gelöst wird.

3. Pedalsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (7) als Antriebseinheit (9) einen Spindeltrieb mit wenigstens einer Spindel (14) aufweist, und die Lagerung des Pedals (5) durch wenigstens eine auf der Spindel (14) geführte, mehrteilig ausgebildete Spindelmutter (16') gebildet ist, wobei ein Kraftfluss zwischen der Spindel (14) und dem Pedal (5) aufgehoben wird, wenn ein zugeordnetes Lagerelement (24A) im Crash-Fall an der Keilfläche (26A) der Pedalfreigabeeinrichtung (23) gleitet.

4. Pedalsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelmutter (16') 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) geführten äußeren Spindelmutterelement (16B) ausgebildet ist, und ein Kraftfluss zwischen den Spindelmutterelementen (16A, 16B) über das zur Kontaktierung mit der Keilfläche (26A) im Crash-Fall vorgesehene Lagerelement (24A) hergestellt ist.

5. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zur Kontaktierung mit der Keilfläche (26A) im Crash-Fall vorgesehene Lagerelement (24A) durch eine Bügeleinrichtung (24) gebildet ist, deren Bügelenden im Normalbetrieb jeweils in eine Aussparung (25) an dem zugeordneten Spindelmutterelement (16A, 16B) eingreifen.

6. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pedalfreigabeeinrichtung (23) zur Ausbildung der Keilfläche (26A) als eine im Crash-Fall karosseriefeste Gleitbahn ein Keilelement (26) und einen karosseriefesten Anschlag (28) hierfür aufweist.

7. Pedalsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Keilelement (26) an einem Schlitten (3), mit dem das Pedal (5) an dem Verstellmechanismus (7) linear bewegbar gelagert ist, geführt ist.

8. Pedalsystem nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (28) bei einer Verstellung der Position des Pedals (5) selbsttätig mitverstellt wird.

9. Pedalsystem nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (28) über ein mit der Antriebseinheit (9) zusammenwirkendes Getriebe (29) verstellbar ist.

10. Pedalsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag durch ein Spindelelement (28) gebildet ist, welches über ein als Zahnradpaarung (29) ausgebildetes Getriebe mit der Spindel (14) der als Spindeltrieb ausgebildeten Antriebseinheit (9) in Eingriff steht.

11. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine einerseits an das Pedal (5) und/oder einen Schlitten (3), mit dem das Pedal (5) an dem Verstellmechanismus (7) linear bewegbar gelagert ist, und andererseits an die Antriebseinheit (9) des Verstellmechanismus (7) gekoppelte Ausgleichseinheit (10) im Wesentlichen eine mit einer Positionsverstellung des Pedals (5) verbundene Abstandsänderung des Pedals (5) zu einer Übertragungseinheit (6), welche die Bewegung des Pedals (5) überträgt, ausgleicht.

12. Pedalsystem nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinheit (10) mit der Antriebseinheit (9) über ein Drehgelenk gekoppelt ist, um eine durch die Antriebseinheit (9) erzeugte Bewegung entsprechend auf die Übertragungseinheit (6) zu übertragen und gleichzeitig den Abstand des Pedals (5) zu der Übertragungseinheit (6) über eine Drehung in dem Drehgelenk auszugleichen.

13. P edalsy stem nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinheit (10) als Getriebe ausgebildet ist, welches die durch die Antriebseinheit (9) erzeugte Positionsveränderung entsprechend transformiert an die Übertragungseinheit (6) überträgt und vorzugsweise ein Gestänge mit mehreren Gliedern (10A, 10B) aufweist, die über Drehgelenke miteinander verbunden sind.

14. Pedalsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichseinheit (10) mit der als Spindeltrieb mit einer Spindel (14) ausgebildeten Antriebseinheit (9) über eine auf der Spindel (14) geführte Spindelmutter (15') drehbar verbunden ist.

15. P edalsystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindel (14) in dem Bereich der mit der Ausgleichseinheit (10) verbundenen Spindelmutter (15') ein bezüglich der Gewindesteigung unterschiedliches Gewinde als im Bereich einer mit dem Pedal (5) verbundenen Spindelmutter (16') aufweist.

16. Pedalsystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Ausgleichseinheit (10) verbundene Spindelmutter (15') mehrteilig ausgebildet ist, wobei ein Kraftfluss zwischen der Spindel (14) und dem Ausgleichsmechanismus (10) aufgehoben wird, wenn ein zugeordnetes Lagerelement (24) im Crash-Fall an einer Keilfläche (26B) der Pedalfreigabeeinrichtung (23) gleitet.

17. Pedalsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die mit der Ausgleichseinheit (10) verbundene Spindelmutter (15) mit einem inneren Spindelmutterelement (15A), welches über ein Gewinde mit der Spindel (14) in Eingriff steht, und mit einem über dem Außenumfang des inneren Spindelmutterelements (15A) geführten äußeren Spindelmutterelement (15B) ausgebildet ist, und der Kraftfluss zwischen den Spindelmutterelementen (15A, 15B) über das zur Kontaktierung mit der Keilfläche (26B) im Crash-Fall vorgesehene Lagerelement (24B) hergestellt ist, wobei das Lagerelement (24B) vorzugsweise durch eine Bügeleinrichtung (24) gebildet wird, deren Bügelenden im Normalbetrieb jeweils in eine Aussparung an dem zugeordneten Spindelmutterelement (15A, 15B) eingreifen.

18. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagerelement (24A), welcher der mit dem Pedal (5) verbundenen Spindelmutter (16') zugeordnet ist, und das Lagerelement (24B), welches der mit dem Ausgleichsmechanismus (10) verbundenen Spindelmutter (15') zugeordnet ist, jeweils durch einen Bügel einer Bügel einrichtung (24) gebildet wird, und das Keilelement (26) jeweils eine einem Bügel (24 A, 24B) zugeordnete Keilfläche (26A, 26B) aufweist.

19. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungseinheit (6) mechanisch, insbesondere über ein Gestänge, oder pneumatisch oder hydraulisch mittels eines fluiden Druckmittels, insbesondere über eine flexible, schlauchartige Leitung (21), eine Kraft an einen Kraftverstärker überträgt, der die Kraft als Stellgröße für ein Betätigungsteil entsprechend umformt und weiterleitet und mit der Ausgleichseinheit (10) des Verstellmechanismus (7) über ein Drehgelenk gekoppelt ist.

20. Pedalsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als räumliche Abschlusselemente eine mit einem Fahrzeugquerträger (11) verbundene Frontplatte (2) und eine mit einer Fahrzeugspritzwand verbundene Grundplatte (4) vorgesehen sind, zwischen denen im Wesentlichen alle Komponenten des Pedalsystems (1') angeordnet sind, wobei die Antriebseinheit (9) vorzugsweise ortsfest mit der Grundplatte (4) verbunden ist.