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Die
Erfindung betrifft eine verstellbare Pedalvorrichtung für Kraftfahrzeuge
mit mehreren Pedalen zur Ansteuerung von verschiedenen Fahrzeugkomponenten.
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Verstellbare
Pedalvorrichtungen für
Kraftfahrzeuge sind ganz grundsätzlich
bekannt und umfassen einen Bremspedalhebel, der um eine Drehachse
schwenkbar gelagert ist, und einen Kupplungspedalhebel, der um eine
Drehachse schwenkbar gelagert ist, wobei Bremspedalhebel und Kupplungspedalhebel
fahrzeugfest an einem Träger
angeordnet, und relativ zu einem ortsfesten Fahrzeugteil verstellbar
sind.
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Aus
der
DE 29 41 345 A1 ist
ein verstellbares Pedalwerk bekannt. Hierbei werden zwei auf einem Träger angeordnete
Pedalhebel gemeinsam mit dem Träger
verschwenkt. Gleichzeitig lässt
sich der Träger
zusammen mit den beiden Pedalen auf einer Graden relativ zu einer
Trägerbefestigung
verschieben. Weiterhin ist ein Stellglied, z.B. zur Bremsbetätigung an
dem Träger
selbst befestigt und gemeinsam mit den Pedalen verschwenkbar.
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Aus
der
US-PS 6,324,939 ist
eine Pedalvorrichtung bekannt, bei der sowohl ein Bremspedalhebel
als auch ein Gaspedalhebel gemeinsam verstellt werden können. Hierzu
sind zwei bewegliche Träger vorgesehen,
welche eine gemeinsame Verstellung von Gaspedalhebel und Bremspedalhebel
bewirken. Der erste Träger
ist in axialer Richtung verstellbar. Durch die Verstellung des ersten
Trägers
wird nicht nur der Bremspedalhebel selbst sondern auch der zweite
Träger
geschwenkt, an welchem der Gaspedalhebel drehbar aufgehängt ist.
Darüber
hinaus sind sowohl der zweite Träger
als auch der Bremspedalhebel an dem am ersten Träger aufgehängten Bereich mit Langlöchern versehen
so dass mit diesen Maßnahmen
der Träger
eine Gleitführung
für die
zuletzt genannten Bauteile ermöglicht.
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Generell
ist die Verstellbarkeit in Hinblick auf einzelne, insbesondere by-wire-betätigbare
Fahrzeugkomponenten, wie beispielsweise E-Gas (Elektronisches Gaspedal)
vergleichsweise leicht zu erfüllen,
weil eine Verstellbewegung keinerlei mechanische Rückwirkung
auf die angesteuerte Fahrzeugkomponente (hier: bspw. Drosselklappe)
ausübt.
Die Signalübermittlung
erfolgt elektronisch, und der Verstellweg ist einfach durch eine
flexible Kabelanbindung oder sogar durch drahtlose Verbindungen
zu einem Messwertaufnehmer oder Sensor überbrückbar.
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Eine
Verstellung ist jedoch problematisch, sobald auf mechanische Komponenten – beispielsweise
aus Kosten- oder Sicherheitsgründen – nicht völlig verzichtet
werden soll, und in jeder Verstellposition eine bestimmte mechanische
Ruhelage der Fahrzeugkomponente sicher zu stellen ist. Diese Situation
liegt beispielsweise in Verbindung mit einem pneumatischen Bremskraftverstärker oder
in Verbindung mit einer Kupplungsvorrichtung vor.
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Bei
Brems- und Kupplungspedalerien besteht darüber hinaus der Wunsch, eine
synchrone Verstellung der Pedalen zu ermöglichen, so dass ein Relativabstand
zwischen den Pedalen innerhalb einer unbetätigten Lösestellung erhalten bleibt.
Eine weitere Forderung besteht darin, einen relativen Abstand zwischen
Pedalplatte und Bodenblech in den jeweiligen Verstellpositionen
weitgehend konstant zu halten.
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Die
Probleme werden erfindungsgemäß durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, indem der Bremspedalhebel
in einem Bremspedalbracket um eine Drehachse schwenkbar gelagert ist,
und ein Kupplungspedalhebel in einem Kupplungspedalbracket um eine
Drehachse schwenkbar gelagert ist, wobei Bremspedalbracket und Kupplungspedalbracket
zwecks Verstellung um unterschiedliche Schwenkpunkte jeweils schwenkbar
in einem fahrzeugfest montierbaren Gehäuse gelagert sind, und dass
das Gehäuse
einen Verstellantrieb zum Verschwenken der Brackets aufweist. Vorzugsweise
ist dem Verstellantrieb ein selbsthemmendes Getriebe zur stromlosen
Arretierung der Brackets in einer Verstellposition zugeordnet. Der
Verstellantrieb erlaubt eine synchrone Schwenk-Verstellung der beiden
Brackets, die in dem fahrzeugfesten Gehäuse um unterschiedliche Drehachsen
verschwenkbar gelagert sind. Dadurch ist sichergestellt, dass ein
bestimmter relativer Abstand zwischen Pedalplatten der beiden Pedale
in jeder Verstellposition erhalten bleibt, wobei gleichzeitig der
Abstand der Pedalplatten in Relation zu einem Bodenblech weitgehend konstant
bleibt. Die Arretierung in der jeweiligen Verstellposition erfolgt
stromlos durch ein selbsthemmendes Getriebe. Prinzipiell wird auf
diesem Wege eine komfortable und stufenlose motorische Verstellung,
wie auch eine stufenlose manuelle Verstellung einschließlich stromloser
Arretierung ermöglicht.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung greift der Verstellantrieb an einem der Brackets,
vorzugsweise an dem Bremspedalbracket, an und zwischen den Brackets
ist ein Mitnehmer vorgesehen, um eine synchrone Verstellbewegung
der beiden Brackets zu ermöglichen.
Dadurch wird es beispielsweise ermöglicht, den Verstellantrieb
mit einem Ritzel zu versehen, welches auf lediglich eine einzige Verzahnung
an einem Bracket einwirkt. Die Mitnahme des zweiten Brackets erfolgt über den
Mitnehmer. Dadurch wird ferner auf einfachem Wege sicher gestellt,
dass beide Brackets in identischem Drehsinn bewegt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders vorteilhaft,
den Mitnehmer als Lenker auszubilden, welcher jeweils an den beiden
Brackets gelenkig gelagert ist. Der Lenker erlaubt eine über- oder
untersetzte Bewegungsübertragung
von dem direkt angetriebenen Bracket auf das mitgenommene Bracket.
Dadurch wird ein zusätzlicher
Freiheitsgrad in der getrieblichen Verbindung zwischen den beiden Brackets
ermöglicht,
denn die Anordnung – insbesondere der
jeweilige Abstand zwischen der Anlenkung des Lenkers am Bracket
und der (Verstell-) Drehachse des Brackets entscheidet über die
Bewegungskinematik.
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Zur
Ermöglichung
einer hydraulischen Kupplungsbetätigung
weist das Kupplungspedalhebel hydraulische Kupplungsbetätigungsmittel
auf, von denen ein Geberzylindergehäuse fest an dem Kupplungspedalbracket
integriert vorgesehen ist, und wobei eine Kolbenstange gelenkig
an dem Kupplungspedalhebel angelenkt, sowie infolge Kupplungsbetätigung relativ
zu dem Geberzylindergehäuse
verschiebbar ist. Eine Energieübertragung
mittels flexibler hydraulischer Leitungen (Schläuche) ermöglicht die erforderliche Bewegungsfreiheit
innerhalb des Verschwenkbereiches.
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Um
die Kupplungs-Betätigungscharakteristik an
eine gewünschte
Charakteristik anzupassen, ist zwischen dem Kupplungspedalhebel
und dem Kupplungspedalbracket eine Feder abgestützt, deren Federlänge bei
anfänglicher
Kupplungsbetätigung
reduziert wird, um der Kupplungsbetätigung einen Widerstand entgegenzusetzen,
und deren Federlänge
sich bei fortschreitender Kupplungsbetätigung nach Überschreiten
eines Totpunktes erhöht,
um die Kupplungsbetätigung
zu unterstützen.
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In
Erweiterung der Pedalvorrichtung auf andere Anwendungsfälle kann
zusätzlich
ein verstellbares Gaspedal vorgesehen sein.
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Für eine komfortable
Verstellung weist die Pedalvorrichtung einen Elektromotor und Ansteuerungsmittel
wie insbesondere einen Schalter sowie vorzugsweise eine Steuereinheit
mit einem Speicher zur Speicherung bestimmter Verstellpositionen
auf.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
In der Zeichnung zeigt:
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1 eine schematische Skizze
der Pedalvorrichtung,
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2a eine Zusammenbauzeichnung
eines Kupplungspedals in perspektivischer Ansicht, und
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2b eine Explosionszeichnung
der einzelnen Bauteile des Kupplungspedalhebels gemäß 2a.
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In 1 ist eine verstellbare
Pedalvorrichtung 1 dargestellt. Diese verfügt über ein
fahrzeugfest montierbares Gehäuse 2 (auch
Pedalbock), das aus mehreren Blechen zusammengesetzt sein kann oder
als (Spritz-)Gußteil
ausgeführt
sein kann, und aus Aluminium oder Kunststoff besteht. Das Gehäuse 2 ist
mit Befestigungsabschnitten insbesondere an einer Spritzwand oder
einen Querträger
eines nicht dargestellten Fahrzeugs befestigbar.
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Die
Pedalvorrichtung 1 umfasst des weiteren einen Bremspedalhebel 3 mit
einer endseitig angeordneten Pedalplatte 4, welcher um
eine Drehachse 5 schwenkbar in einem Bremspedalbracket 6 aufgenommen
ist. Die genannte Drehachse 5 dient der eigentlichen Lagerung
des Bremspedalhebels 3 bei einer Bremsbetätigungsbewegung.
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Ferner
ist ein Kupplungspedalhebel 7 vorgesehen, welcher in einem
Kupplungspedalbracket 10 um eine Drehachse 9 verschwenkbar
aufgenommen ist. Diese Drehachse 9 dient der Lagerung des
Kupplungspedalhebels 7 bei einer Kupplungsbetätigungsbewegung.
Eine Pedalverstellung wird mit einer Verstellbewegung ermöglicht,
indem die beiden Brackets 6,10 (Kupplungspedalbracket
und Bremspedalbracket) um unterschiedliche Drehachsen 26,27 schwenkbar
in dem Gehäuse 2 aufgenommen
sind. Zu diesem Zweck greift ein Verstellantrieb vorzugsweise mit
einem Ritzel, einem Schneckenrad oder ähnlichem unmittelbar an einer
Verzahnung von einem der Brackets 6,10 an, welches
dadurch um die jeweilige Drehachse 26,27 verschwenkt
wird. Vorzugsweise greift der Verstellantrieb an dem Bremspedalbracket 6 an.
Eine Schwenkbewegung des Bremspedalbracket 6 im Uhrzeigersinn
ermöglicht eine
relative Entfernung des Bremspedalhebelhebels 3 von dem
Fahrzeugführer
und umgekehrt. Um das Kupplungspedalbracket 10 – und folglich
den Kupplungspedalhebel 7 bei gewünschter Verstellung ebenfalls
im Uhrzeigersinn mitzunehmen, ist zwischen den beiden Brackets 6,10 ein
Mitnehmer 12 vorgesehen, welcher eine synchrone Verstellbewegung
ermöglicht.
Wie 1 und 2 zeigen, ist der Mitnehmer 12 als
Lenker vorgesehen. Es bietet sich an, den Lenker aus streifenförmigem Blechwerkstoff
auszutrennen, oder ihn aus ausreichend festem Kunststoffwerkstoff
zu fertigen.
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Der
Lenker ist an seinen Enden mit Schrauben, Bolzen, Nieten oder ähnlichen
Verbindungsmitteln schwenkbar an den Brackets 6,10 angelenkt, und
wirkt gewissermaßen
als Getriebeelement mit einer entsprechenden Über- oder Untersetzung. Bei
jeder Verstellbewegung der Brackets 6,10 werden
die Pedalenhebel 3,7 mitgenommen, und dadurch
die Lage der Pedalplatten 4,8 in Relation zu einem
Fahrzeugführer
verändert.
Die relative Lage der Pedalplatten 4,8 zueinander
bleibt davon weitestgehend unbeeinflusst.
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In
bestimmten Fahrzeugkategorien hat sich eine hydraulische Kupplungsbetätigung durchgesetzt,
und die beschriebene Ausführungsform
bezieht sich exemplarisch auf eine derartige Ausstattungsvariante.
Zu diesem Zweck ist ein Geberzylindergehäuse 13 fest an dem
Kupplungspedalbracket 10 integriert vorgesehen. Das im
wesentlichen zylinderförmige
Geberzylindergehäuse 13 ist
beispielsweise an eine teilweise zylindrische Aufnahme 14 des
Kupplungspedalbracket 10 montiert, und dort mit Hilfe von
Sicherungselementen 15,16 wie insbesondere Schrauben,
Kerbstiften, Sprengringen oder ähnlichem
mehr arretiert. Dadurch wird es auf einfachem Wege ermöglicht,
an anderem Ort komplettierte und zugelieferte Kupplungsbetätigungsmittel
zu integrieren oder bei fehlendem Bedarf einfach wegzulassen (modularer
Aufbau). In dem Geberzylindergehäuse 13 ist
eine Kolbenstange 17 verschiebbar geführt angeordnet, welche mittels
Stift und Sprengring gelenkig an einer Bohrung 18 von dem
Kupplungspedalhebelhebel 7 angelenkt ist.
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Es
ist grundsätzlich
bekannt, die Kupplungsbetätigungscharakteristik
mit einer Übertotpunktfeder zu
beeinflussen. Um diese Vorteile auf eine verstellbare Pedalvorrichtung 1 zu übertragen,
wird vorgeschlagen, die Feder 19 zwischen dem Kupplungspedalbracket 10 und
Kupplungspedalhebel 7 abzustützen. Die Lagerstellen 20,21 sind
so abgestimmt, dass sich die Federlänge bei anfänglicher Kupplungsbetätigung verkürzt, um
der Kupplungsbetätigung
einen Widerstand entgegen zu setzen, und dass sich die Federlänge nach Überschreiten
eines sogenannten Totpunktes mit fortschreitender Betätigungsbewegung
entspannt, um die Kupplungsbetätigung
zu unterstützen.
In der Summe ist die resultierende Wirkung aller Kräfte für jede Betätigungsstellung
jedoch so abgestimmt, dass eine Rückstellbestrebung des Kupplungspedalhebels 7 in
eine unbetätigte
Ruhelage überwiegt.
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Eine
Federführung
oder ein Ausknicken der Feder 19 wird mittels einem Dorn 22 verhindert,
welcher die Windungen der schraubenförmigen Feder 19 innen
durchgreift. Der Dorn 22 ist mit seinen Enden verschwenkbar
an dem Kupplungspedalbracket 10 und an dem Kupplungspedalhebel 7 angelenkt. Der
Dorn 22 kann im Bereich eines Endes einen festen Bund 23 oder
Anschlag für
die Feder 19 aufweisen. In diesem Fall ist jedoch sicher
zu stellen, dass sich die Feder 19 mit ihrem anderen freien
Ende an dem vorzuspannenden Bauteil (Kupplungspedalbracket 10 oder
Kupplungspedalhebelhebel 7) abstützt. Dies kann auch durch einen
Gleitstein 24 erfolgen, welcher auf dem Dorn 22 bewegbar
geführt
angeordnet ist, und sich an dem vorzuspannenden Bauteil abstützt.
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Um
eine reibungsarme und spielfreie Funktion der verschiedenen gelenkigen
Lagerstellen zu ermöglichen,
können
Lagerbohrungen mit reibungsarmen Lagerbuchsen 25 ausgekleidet
sein. Dieser Sachverhalt ist ganz grundsätzlich auf alle Lagerstellen übertragbar.
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Es
versteht sich, dass die beschriebenen verstellbare Kupplungs/Bremspedalhebelvorrichtung
ohne weiteres um ein Gaspedal ergänzt werden kann, ohne die Erfindung
zu verlassen.
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Es
versteht sich weiterhin, dass der Verstellantrieb sowohl manuell über beispielsweise
eine Kurbel, wie auch elektromotorisch erfolgen kann. Die letztgenannte
Variante bietet den Vorteil, dass in Verbindung mit einem Schalter
und einer elektronischen Steuereinheit verschiedene Verstellpositionen
in einem Speicher ablegbar und rekapitulierbar sind, was den Komfort
deutlich erhöht.
Wichtig ist für
alle der genannten Fälle,
dass der Verstellantrieb über
ein selbsthemmendes Getriebe verfügt, so dass eine aufgesuchte
Verstellposition automatisch sowie stromlos arretiert wird, indem
einfach der Verstellvorgang eingestellt wird.
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- 1
- Pedalvorrichtung
- 2
- Gehäuse
- 3
- Bremspedalhebel
- 4
- Pedalplatte
- 5
- Drehachse
- 6
- Bremspedalbracket
- 7
- Kupplungspedalhebel
- 8
- Pedalplatte
- 9
- Drehachse
- 10
- Kupplungspedalbracket
- 11
- Verstellantrieb
- 12
- Mitnehmer
- 13
- Geberzylindergehäuse
- 14
- Aufnahme
- 15
- Sicherungselement
- 16
- Sicherungselement
- 17
- Kolbenstange
- 18
- Bohrung
- 19
- Feder
- 20
- Lagerstelle
- 21
- Lagerstelle
- 22
- Dorn
- 23
- Bund
- 24
- Gleitstein
- 25
- Lagerbuchse
- 26
- Drehachse
- 27
- Drehachse