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DE10332154B4 - Verstellbares Fußhebelwerk - Google Patents

Verstellbares Fußhebelwerk Download PDF

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DE10332154B4 DE2003132154 DE10332154A DE10332154B4 DE 10332154 B4 DE10332154 B4 DE 10332154B4 DE 2003132154 DE2003132154 DE 2003132154 DE 10332154 A DE10332154 A DE 10332154A DE 10332154 B4 DE10332154 B4 DE 10332154B4
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    • G05GCONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
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Abstract

Verstellbares Fußhebelwerk (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit
– zumindest einem Anschlussteil (2), welches
– über ein als Parallelogrammgestänge (10) ausgebildetes Übertragungsglied (7) sowie einem weiteren Übertragungselement (8) mit einer Übertragungseinheit (9) gekoppelt ist
– schwenkbar innerhalb des Parallelogrammgestänges (10) gehalten ist, derart, dass das Anschlussteil (2) mit einem Gestängeteil (11) des Parallelogrammgestänges (10) verbunden ist und
– mit einem Verstellmechanismus (3),
dadurch gekennzeichnet, dass
– ein erster Gelenkpunkt (12) des Parallelogrammgestänges (10) unmittelbar mit dem Verstellmechanismus (3) gekoppelt ist und
– ein zweiter Gelenkpunkt (16) des Parallelogrammsgestänges (10) verschiebbar in einer karosserieseitigen Führung (15) angeordnet ist, wobei
– die Verschiebebewegung des ersten Gelenkpunktes (12) mittels eines Gestängeteiles (17) des Parallelogrammgestänges (10) auf den zweiten Gelenkpunkt (16) übertragbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein verstellbares Fußhebelwerk, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest ein Anschlussteil aufweist. Dieses ist über ein als Parallelogrammgestänge ausgebildetes Übertragungsglied und einem weiteren Übertragungselement mit einer Übertragungseinheit gekoppelt und innerhalb des Parallelogrammgestänges schwenkbar gehalten. Das verstellbare Fußhebelwerk weist des Weiteren zumindest eine Antriebseinheit sowie einen Verstellmechanismus auf.
  • Derartige Vorrichtungen kommen üblicherweise in Kraftfahrzeugen, insbesondere in Personenkraftfahrzeugen, zur Verstellung von Steuerungspedalen wie Brems-, Kupplungs- und Gaspedalen zum Einsatz. Obwohl sich in Personenkraftfahrzeugen bereits viele Komponenten wie Sitz, Lenkrad etc. individuell entsprechend den Körpermaßen der Bedienperson anpassen lassen, sind Lösungen zur Einstellung eines der am häufigsten benutzten Komponenten des Fahrzeuges – die Pedale – unüblich. Um jedoch eine optimale Anpassung des Fahrzeuges an die individuellen und unterschiedlichen Körpermaße der verschiedenen Fahrer zu gewährleisten, ist es notwendig, auch die Pedale individuell einstellbar, entsprechend ergonomischen Vorstellungen und Richtlinien zu gestalten und damit ein ermüdungsfreies und sicheres Fahren zu gewährleisten. Insbesondere kleinere Fahrer haben eine Sitzposition, die sich zu dicht am Lenkrad befindet. Damit befindet sich der Fahrer im Crashfall zu dicht am Airbag. Dies gilt es durch eine geeignete Sitzposition und insbesondere durch eine individuelle Einstellung der Pedale zu vermeiden.
  • Die US 3,151,499 offenbart ein verstellbares Fußhebelwerk für Kraftfahrzeuge mit einem innerhalb eines als Parallelogrammgestänge ausgebildeten Übertragungsglieds schwenkbar gehaltenem Anschlussteil. Der Verstellmechanismus wird hierbei durch eine karosserieseitig schwenkbar gehaltene Spindelmutter, welche eine angetriebene und an einem Gestängeteil angelenkte Spindel aufnimmt, gebildet.
  • Dieses verstellbare Fußhebelwerk baut in der Vertikalen sehr hoch auf und beansprucht für die schwenkbar gehaltene Spindel als auch für das Parallelogrammgestänge einen relativ großen Schwenkraum. Hierdurch bleibt wertvoller Bauraum, insbesondere für moderne flache Fahrzeuge, ungenutzt. Des Weiteren weist das Anschlussteil einen insgesamt relativ kleinen Hebelarm auf, wodurch die Dosierung der Betätigungskräfte durch den Bediener erschwert wird.
  • Ein weiteres nachteilig in der Vertikalen hoch aufbauendes verstellbares Fußhebelwerk mit einem zwischen einem Anschlussteil und einer Übertragungseinheit angeordneten als Parallelogrammgestänge ausgebildeten Übertragungsglied offenbart die EP 0 936 528 A2 , wobei die Anordnung des Übertragungselementes hier die Ausübung einer Zugkraft auf die Übertragungseinheit ermöglicht. Der Verstellmechanismus wirkt auch hier über eine schwenkbar gelagerte drehbare Spindel auf ein Gestängeteil des Parallelogrammgestänges, an welchem die Spindelmutter fest angeordnet ist.
  • Weiterhin offenbart die US 6 189 409 B1 bereits ein einstellbares Fußhebelwerk mit einer Pedalbaugruppe als Anschlussteil, welches aufgehängt ist an einem Parallelogrammgestänge, dass zwei schwenkbare Parallellenker und zwei parallele Schraubspindeln umfasst. Diese Pedalaufhängung ist mit der anzusteuerenden Übertragungseinheit über eine Schubstange gekoppelt. Des Weiteren ist das Anschlussteil schwenkbar mit dem Parallelogrammgestänge gekoppelt. Nachteilig an dieser Anordnung ist allerdings der hohe antriebstechnische Aufwand mit zwei anzutreibenden Spindeln.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein verstellbares Fußhebelwerk zuschaffen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und eine bauraumsparende Anordnung des Verstellmechanismusses und des Übertragungsgliedes bietet.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von einem verstellbaren Fußhebelwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße verstellbare Fußhebelwerk mit zumindest einem Anschlussteil, welches über ein als Parallelogrammgestänge ausgebildetes Übertragungsglied sowie einem weiteren Übertragungselement mit einer Übertragungseinheit gekoppelt ist und derart schwenkbar innerhalb des Parallelogrammgestänges gehalten ist, dass das Anschlussteil mit einem Gestängeteil des Parallelogrammgestänges verbunden ist sowie mit einem Verstellmechanismus, ist gekennzeichnet durch ein als Parallelogrammgestänge ausgebildetes Übertragungsglied, wobei ein erster Gelenkpunkt des Parallelogrammgestänges unmittelbar mit dem Verstellmechanismus gekoppelt ist und ein zweiter Gelenkpunkt des Parallelogrammgestänges in einer karosserieseitigen Führung gehalten ist, wobei die Verschiebebewegung des ersten Gelenkpunktes mittels eines Gestängeteiles des Parallelogrammgestänges auf den zweiten Gelenkpunkt übertragbar ist. Diese Anordnung erlaubt es, das Parallelogrammgestänge insgesamt besonders flach anzuordnen, so dass es nicht hoch aufbaut. Insbesondere in Verbindung mit einem Verstellmechanismus, welcher beispielsweise eine ortsfest gehaltene, drehbare und im wesentliche horizontal ausgerichtete Spindel mit einer entlang dieser verschiebbaren Spindelmutter umfassen kann, ergibt sich der Vorteil, dass wenig Bauraum für das Verschwenken der Bauteile während des Verstellvorganges vorgehalten werden muss. Dieser Bauraum kann für anderweitige Funktionen und Baugruppen im Fahrzeug verwendet werden.
  • Die Führung des zweiten Gelenkpunktes in einer karosserieseitigen Kulisse ermöglicht eine vorteilhafte Zwangsbewegung des Parallelogrammgestänges für die Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Verstellbewegung.
  • Vorzugsweise ist das Anschlussteil einstückig mit einem Gestängeteil ausgebildet, wodurch sich die Bauteilanzahl wirksam reduzieren lässt. Bei dieser Ausführung fällt die Schwenkachse des Anschlussteils besonders vorteilhaft mit der Gelenkachse des ersten an dem Verstellmechanismus gekoppelten Gelenkpunktes des Parallelogrammgestänges zusammen, wodurch eine direkte Verschiebebewegung des Anschlussteils ermöglicht wird. Bedingt durch eine Verschwenkung des Parallelogrammgestänges während des Verschiebevorganges, kann das Anschlussteil in Bezug auf den Bediener in der Höhe verstellt werden.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen sind in den Unteransprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1: eine erfindungsgemäße Ausbildung eines verstellbaren Fußhebelwerks
  • 2: eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Fußhebelwerks in zwei verschiedenen Positionen
  • Das verstellbare Fußhebelwerk 1 nach 1 umfasst ein schwenkbar gelagertes Anschlussteil 2, welches als Bremspedal ausgebildet ist und mittels eines Verstellmechanismusses 3 linear verschiebbar ist. Zum Verstellmechanismus 3 gehören eine karosserieseitig ortsfest und drehbar gelagerte Spindel 4, eine Antriebseinheit 5, beispielweise ein Elektromotor, sowie eine entlang der Spindel 4 verschiebbare Spindelmutter 6. Das Anschlussteil 2 ist mittels eines Übertragungsgliedes 7 und eines sich daran anschließenden Übertragungselementes 8 mit einer Übertragungseinheit 9 gekoppelt. Die Übertragungseinheit 9 gibt die auf das Anschlussteil 2 einwirkenden Betätigungskräfte an den Verbraucher, hier, beispielsweise die Bremsen weiter.
  • Das Übertragungsglied 7 ist hier als ein Parallelogrammgestänge 10 ausgebildet, wobei das Anschlussteil 2 ein Gestängeteil 11 dieses Parallelogrammgestänges bildet. Das Anschlussteil 2 ist hier mit dem Gestängeteil 11 einstückig ausgeführt. Die Schwenkachse des Anschlussteils 2 ist dabei identisch mit der Gelenkachse eines ersten Gelenkpunktes 12 des Parallelogrammgestänges 10 und gleichzeitig an der Spindelmutter 6 angeordnet. Innerhalb des Parallelogrammgestänges 10 ist dem Gestängeteil 11 gegenüber ein zweites Gestängeteil 13 angeordnet, welches als ein Winkelhebel 14 ausgebildet ist. An dem Gestängeteil 13 befindet sich ein in einer Führung 15 gehaltener zweiter Gelenkpunkt 16, welcher über ein drittes Gestängeteil 17 mit dem ersten Gelenkpunkt 12 verbunden ist. Die Führung ist als eine Kulisse 18 ausgebildet. Ein viertes Gestängeteil 19, welches parallel zum dritten Gestängeteil 17 angeordnet ist, verbindet über zwei weitere Schwenkpunkte das Gestängeteil 11 und das Gestängeteil 13 und vervollständigt so das Parallelogrammgestänge 10.
  • Der Winkelhebel 14, welcher von dem Gestängeteil 13 mit einem daran fest angeordneten Fortsatz gebildet wird, ist über einen am Fortsatz des Winkelhebels 14 angeordneten Gelenkpunkt 20 mit dem Übertragungselement 8 verbunden. Das Übertragungselement 8 ist als eine Druckstange 21 ausgeführt.
  • Für den Verstellvorgang versetzt die Antriebseinheit 5 des Verstellmechanismusses 3 die Spindel 4 in Rotation und verschiebt damit die Spindelmutter 6 entlang der Spindelachse. Zusammen mit der Spindelmutter 6 wird der hieran angebundene erste Gelenkpunkt 12 des Parallelogrammgestänges 10, durch welchen die Schwenkachse des Anschlussteils 2 verläuft, verschoben. Mit dem Gestängeteil 17 wird diese Bewegung auf den zweiten Gelenkpunkt 16 des Parallelogrammgestänges 10 übertragen, wodurch dieser Punkt in der als Kulisse 18 ausgebildeten Führung 15 verschoben wird. Über das als Druckstange 21 ausgebildete Übertragungselement 8 stützt sich der Winkelhebel 14 ab und führt so eine Schwenkbewegung um den zweiten Gelenkpunkt 16 aus, wodurch das Parallelogrammgestänge 10 insgesamt eine Verschwenkung erfährt. Die Schwenkbewegung des Winkelhebels 14 wird über die beiden Gestängeteile 17 und 19 auf das mit dem Anschlussteil 2 einstückig ausgebildete Gestängeteil 11 übertragen. Damit erfährt das Anschlussteil 2 zusätzlich zur linearen Verschiebebewegung eine um seine Schwenkachse erfolgende Verschwenkung. In der 2 sind zwei verschiedene Verstellpositionen mit den daraus resultierenden Anschlussteilstellungen dargestellt.
  • Die Führung 15 ist im vorliegenden Fall kreisbogenförmig um den Anlenkpunkt 22 des Übertragungselementes ausgeführt, so dass die Lage des Übertragungselementes 8 und des Winkelhebels 14 zueinander stets gleichbleibend ist. Um bei Bedarf eine andere Verschwenkung des Anschlussteils 2 während der Verstellbewegung zu erzielen, kann die Führung eine anderweitige beliebige Form annehmen.
  • Ist die Verstellbewegung abgeschlossen, so sind der erste und der zweite Gelenkpunkt (12 und 16) des Parallelogrammgestänges 10 festgelegt. Durch Verschwenken des Anschlussteils 2 um seine Schwenkachse, welche mit dem ersten Gelenkpunkt 12 identisch ist, wird das Parallelogrammgestänge 10 verschwenkt und die Bewegung sowie die Betätigungskräfte werden über das Gestängeteil 19, den Winkelhebel 14 und die Druckstange 21 auf die Übertragungseinheit 8 übertragen. Für eine sichere Übertragung kann der zweite Gelenkpunkt 16 in der Führung 15 oder hier der Kulisse 18 arretiert werden, z.B. über eine geeignete und nicht näher dargestellte Klemmvorrichtung.
  • Sofern alle Anschlussteile eines Fußhebelwerks gemeinsam auf einem linear verstellbaren Schlitten, welcher mit der entlang der Spindel verschiebbaren Spindelmutter gekoppelt ist, schwenkbar gelagert werden, können alle Anschlussteile vorteilhafterweise auch gleichzeitig verstellt werden. Zur Umsetzung der Verstellbewegung oder zum Ausgleich der Abstandsänderungen zwischen dem jeweiligen weiteren Anschlussteil und der dazugehörigen Übertragungseinheit kann im Bedarfsfall auch die hier vorgestellte erfindungsgemäße Vorrichtung oder auch jede andere bekannte Einrichtung verwendet werden. Auch ist denkbar, die Einzelteile, insbesondere die Fußpedale, aus Kunststoff zu fertigen, um eine zusätzliche Gewichtsersparnis zu erzielen.
  • Zur Erzielung eines günstigen Crashverhaltens können bekannte Crashsicherheitssysteme eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Crashkeilsystem. Hierbei wirkt bei Verlagerung des Anschlussteils in Richtung des Bedieners ein am Pedalmodul angebrachter Keil auf eine fahrzeugfeste Vorrichtung, z.B. ein Fahrzeugquerträger, und durchtrennt bei weiterer Verlagerung des Pedalmoduls in Richtung des Bedieners die Pedalachse, so dass das Pedal vom Pedalmodul abgetrennt wird und die Füße des Bedieners nicht weiter gefährden kann.
  • Bedingt durch die Verschwenkung des Parallelogrammgestänges während des Verschiebevorganges, kann das Anschlussteil in Bezug auf den Bediener in der Höhe verstellt werden. Damit wird gewährleistet, dass auch kleinere Bediener mit allgemein kleineren Füßen die Anschlussteile, welche hier als Pedale ausgebildet sind, optimal erreichen können. Unterstützt werden kann dieser Effekt bei Bedarf dadurch, dass die Verschieberichtung des ersten Gelenkpunktes des Parallelogrammgestänges und damit die Spindel geneigt zur horizontalen Fahrzeugebene angeordnet wird.
  • 1
    Fußhebelwerk
    2
    Anschlussteil
    3
    Verstellmechanismus
    4
    Spindel
    5
    Antriebseinheit
    6
    Spindelmutter
    7
    Übertragungsglied
    8
    Übertragungselement
    9
    Übertragungseinheit
    10
    Parallelogrammgestänge
    11
    Gestängeteil
    12
    Erster Gelenkpunkt
    13
    Gestängeteil
    14
    Winkelhebel
    15
    Führung
    16
    Zweiter Gelenkpunkt
    17
    Gestängeteil
    18
    Kulisse
    19
    Gestängeteil
    20
    Gelenkpunkt
    21
    Druckstange
    22
    Anlenkpunkt

Claims (12)

  1. Verstellbares Fußhebelwerk (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit – zumindest einem Anschlussteil (2), welches – über ein als Parallelogrammgestänge (10) ausgebildetes Übertragungsglied (7) sowie einem weiteren Übertragungselement (8) mit einer Übertragungseinheit (9) gekoppelt ist – schwenkbar innerhalb des Parallelogrammgestänges (10) gehalten ist, derart, dass das Anschlussteil (2) mit einem Gestängeteil (11) des Parallelogrammgestänges (10) verbunden ist und – mit einem Verstellmechanismus (3), dadurch gekennzeichnet, dass – ein erster Gelenkpunkt (12) des Parallelogrammgestänges (10) unmittelbar mit dem Verstellmechanismus (3) gekoppelt ist und – ein zweiter Gelenkpunkt (16) des Parallelogrammsgestänges (10) verschiebbar in einer karosserieseitigen Führung (15) angeordnet ist, wobei – die Verschiebebewegung des ersten Gelenkpunktes (12) mittels eines Gestängeteiles (17) des Parallelogrammgestänges (10) auf den zweiten Gelenkpunkt (16) übertragbar ist.
  2. Verstellbares Fußhebelwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Verstellmechanismus (3) zumindest eine Antriebseinheit (5), eine Spindelmutter (6) sowie eine drehbare Spindel (4) umfasst.
  3. Verstellbares Fußhebelwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) als Fußpedal ausgebildet ist.
  4. Verstellbares Fußhebelwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gelenkpunkt (12) des Parallelogrammgestänges (10) an der entlang der ortsfest gehaltenen Spindelachse verschiebbaren Spindelmutter (6) angebunden ist.
  5. Verstellbares Fußhebelwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelachse im wesentlichen horizontal ausgerichtet ist.
  6. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die karosserieseitige Führung (15) des zweiten Gelenkpunktes (16) kreisbogenförmig um einen Anlenkpunkt (22) des Übertragungselementes (8) an der Übertragungseinheit (9) ausgeführt ist.
  7. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die karosserieseitige Führung (15) des zweiten Gelenkpunktes (16) als Kulisse (18) ausgeführt ist.
  8. Verstellbares Fußhebelwerk nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Gelenkpunkt (16) in der Führung (15) arretierbar ist.
  9. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (8) als eine Druckstange (21) ausgebildet ist.
  10. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil (2) einstückig mit einem Gestängeteil (11) des Parallelogrammgestänges (10) ausgebildet ist.
  11. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse des Anschlussteils (2) und die Gelenkachse des ersten mit dem Verstellmechanismus (3) gekoppelten Gelenkpunktes (12) des Parallelogrammgestänges (10) koaxial zueinander angeordnet sind.
  12. Verstellbares Fußhebelwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dasjenige Gestängeteil (13) des Parallelogrammgestänges (10), welches dem mit dem Anschlussteil (2) verbundenen Gestängeteil (11) innerhalb des Parallelogrammgestänges (10) gegenüberliegt, winkelförmig ausgebildet ist und mit dem Übertragungselement (8) gelenkig gekoppelt ist.
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