-
Die
vorliegende Verbindung betrifft Pedalsysteme unter dem Armaturenbrett
für die
Fahrzeugsteuerung, und betrifft insbesondere einstellbare Fußpedale,
die im Bezug auf eine sitzende Person in einem Fahrzeug für die optimale
Positionierung und Funktion einstellbar sind.
-
Einstellbare
Fußpedalsysteme
für die
Steuerung von Fahrzeugen sind bekannt. Siehe zum Beispiel U.S. Patent
3.828.625. Es sind jedoch Verbesserungen wünschenswert, um eine lineare
Einstellung der Pedale zu ermöglichen,
sodass eine Stellung der Pedale zu dem Fahrzeugboden und zu dem Fahrer
geeigneter gesteuert werden können.
Zum Beispiel ist es wünschenswert,
die Pedale in einer Weise einzustellen, die jener äußerst ähnlich,
um einen Autositz einzustellen, weil die lineare Einstellung eines
Autositzes im Bezug auf die Fußpedale
in der Öffentlichkeit
und den Regierungsbehörden
weit akzeptiert ist. Es kann jedoch zu einem Problem führen, wenn
die Pedale linear einstellbar sind, weil dies bei der traditionellen
Denkweise, erfordert, dass die Betätigungsglieder (z.B. die Schubstangen,
Kabel, und mechanische Verbindungen), die die Pedale mit dem in
Verbindung stehenden Fahrzeugkomponenten (z.B. Hauptbremszylinder,
Motordrossel, oder eine Kupplung) verbinden, verlängert oder
verkürzt
werden müssen,
während
die Pedale eingestellt werden. Einige Konstrukteure sind zögerlich,
um eine Länge der
Betätigungsglieder
einstellbar zu machen, da dies Spiel, Abnutzung und eine reduzierte
Zuverlässigkeit
in die Betätigungsglieder
einführen
kann. Nichtsdestotrotz gibt es potentielle Kostenersparnisse, wenn
Fußpedale
einstellbar hergestellt werden, anstatt eines auf der Bodengruppe
einstellbaren Fahrzeugsitzes. Es gibt auch potentielle Sicherheitsverbesserungen
im Bezug auf die Airbagauslösung, die
durch relativ stationäres
Halten eines Sitzes und einstellbarer Pedale entstehen.
-
Sogar
wenn die obigen Herausforderungen überwunden werden, muss das
einstellbare Pedalsystem in der Lage sein, bestimmte funktionelle
Kriterien zu erfüllen.
Zum Beispiel muss das Bremspedal in der Lage sein, signifikanter
Drehbeanspruchung, die während
dem harten Bremsen des Fahrzeugs auftritt, zu widerstehen. Weiters
sollten die Gas- und Bremspedalsysteme vorzugsweise das Gaspedal
und das Bremspedal an denselben relativen Positionen nach der Einstellung
positioniert sein, sodass der Fahrer die Pedale nicht verfehlt oder
keine anderen Problemen hat, wenn er schnell von einem auf das andere
Pedal wechselt. Gleichzeitig müssen
die Gaspedal- und Bremspedalsysteme relativ einfach, zuverlässig und
sehr haltbar für
den langen Gebrauch sein. Ein weiteres Problem wird durch die horizontal/sich
nach hinten erstreckenden und vorstehenden Objekte hervorgerufen.
Es ist nicht wünschenswert
solche vorstehende Objekte unter einer Armaturentafel oder – brett
einzubauen, wo sie während
eines Fahrzeugunfalls Bein- oder Knieverletzungen hervorrufen können. Es
gibt außerdem nicht
viel Raum unter einer Armaturentafel, sodass jedes Pedalsystem ein
Minimum an Raum einnehmen muss.
-
DE 19923697A offenbart
eine einstellbare Pedalvorrichtung gemäß der Präambel von Anspruch 1. Dementsprechend
ist eine Vorrichtung, welche die zuvor erwähnten Probleme löst und die
zuvor erwähnten
Vorteile aufweist, wünschenswert.
-
Zusammenfassung
der Erfindung
-
In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die in Anspruch
1 definiert ist, enthält
eine einstellbare Pedalvorrichtung einen oberen Teil, der für eine Befestigung
an eine Fahrzeughalterung ausgebildet ist; einen unteren Hebelteil,
der eine Pedalplatte trägt;
und einen Einstellmechanismus, der den oberen und unteren Teil verbindet.
Der Einstellmechanismus enthält
eine gekrümmte
Führung
und ein Gleitstück,
das in die Führung
verschiebbar eingreift, um einen virtuellen Drehpunkt festzulegen,
der von der Führung
beabstandet ist, so dass die Pedalplatte einem vorbestimmten Weg
folgt, wenn das Gleitstück verschiebbar
entlang der gekrümmten
Führung
gleitend verstellt wird. Durch diese Anordnung legt das Gleitstück während einer
Einstellung des Einstellmechanismus eine geringere Strecke zu rück als die
Pedalplatte.
-
Vorzugsweise
enthält
die einstellbare Pedalvorrichtung einen Stützteil, der für die Befestigung
an das Fahrzeug ausgebildet ist, und eine Pedal-unterstützende Untereinheit.
Die Pedalunterstützende
Untereinheit enthält
einen oberen Teil, der in den Stützteil
drehbar eingreift, einen unteren Teil, der eine Pedalkonstruktion
trägt,
und einen Einstellmechanisums, der den oberen und unteren Teil verbindet.
Der Einstellmechanismus enthält
eine gekrümmte
Führung,
und ein Gleitstück,
das in die Führung
verschiebbar eingreift. Ein Einstellglied für das Einstellen der Pedalkonstruktion
enthält
eine Zahnstange, welches sich entlang der Führung erstreckt und an einer
der Führung
und der Pedalkonstruktion befestigt ist, und weiters ein Antriebszahnrad
enthält,
welches wirksam auf der anderen der Führung und der Pedalkonstruktion
für das
wirksame Eingreifen in die Zahnstange gelagert ist, um die Pedalkonstruktion
entlang der Führung
einzustellen. Der Einstellmechanismus enthält weiters ein Antriebskabel,
welches an das Antriebszahnrad für
das Rotieren des Antriebszahnrades befestigt ist. Durch diese Anordnung
legt das Gleitstück
während
einer Einstellung des Einstellmechanismus eine geringere Strecke
zurück
als die Pedalplatte.
-
In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch
20 definiert ist, weist das Verfahren Schritte auf zum Bereitstellen
einer einstellbaren Pedalkonstruktion, welche eine Struktur, die
einen virtuellen Drehpunkt festlegt und eine Pedalkonstruktion enthält, die
für eine
Bewegung um den virtuellen Drehpunkt gelagert ist, und zum Schwenken
der Pedalkonstruktion und den virtuellen Drehpunkt.
-
Diese
und andere Merkmale, Vorteile und Ziele der vorliegenden Erfindung
werden, durch Bezugnahme auf die folgende Spezifikation, Ansprüche und
beigefügten
Zeichnungen besser verstanden und für den Fachmann erkennbar sein.
-
Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
-
1 ist
eine auseinandergezogene Darstellung einer einstellbaren Pedalvorrichtung,
die die vorliegende Erfindung verkörpert.
-
2 und 3 sind
perspektivische Darstellungen der in 1 gezeigten
Bremspedal-Untereinheit.
-
4 und 5 sind
auseinandergezogene Darstellungen der in 2 bzw. 3 gezeigten
Pedal-Sub.
-
6 und 7 sind
Seitenansichten der in 2 gezeigten Gaspedal-Untereinheit.
-
8 ist
eine perspektivische Darstellung der in 2 gezeigten
Bremspedal-Untereinheit, zeigt jedoch einen Weg des Pedals während der
Einstellung um einen ersten virtuellen Drehpunkt.
-
Detaillierte Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform
-
Eine
Pedal-unterstützende
Vorrichtung 20 (1) beinhaltet eine Halterung 21,
die für
die Befestigung an eine Fahrzeug-Feuerwand
unterhalb der Armaturentafel des Fahrzeuges befestigt ist, und eine
an der Halterung 21 schwenkbar gelagerte Bremspedal-Subeinheit 22 (2).
Obwohl eine Bremspedal-Untereinheit dargestellt ist, wird vorgesehen,
dass die vorliegende Erfindung mit jedem Fahrzeug-Pedalsystem verwendet
werden könnte. Die
Bremspedal-Subeinheit 22 enthält einen oberen Teil 24,
der drehbar mit der Halterung 21 in Eingriff ist (1),
und einen Hebelteil 25, der mittels einer Einstellvorrichtung 26 an
den oberen Teil 24 gekoppelt ist. Die Einstellvorrichtung 26 enthält eine
länglich-gekrümmte Führung oder
Kanal 27, die der an den oberen Teil 24 befestigt
ist, und ein hutförmiges Gleitstück 28 auf
dem Hebelteil 25. Das Gleitstück 28 enthält klingenförmige gekrümmte Kanten,
die wirksam in die Führung 27 eingreifen.
Die gekrümmte Führung 27 definiert
einen bogenförmigen
Weg, der besonders geformt ist, um zu bewirken, dass der Hebelteil 25 um
einen virtuellen Drehpunkt dreht, der wohl oberhalb der Einstellungsvorrichtung 26 strategisch
positioniert ist, sodass sich die Bremspedalplatte 29 entlang
eines vorbestimmten Wegs bewegt, der die Pedalplatte 29 für große Fahrzeuglenker (wenn
in einer weit vom Fahrer entfernt, vorwärts-eingestellten Position)
und für
kleine Fahrzeuglenker (wenn in einer in der Nähe vom Fahrer, rückwärts-eingestellten
Position) optimal positioniert. Die bogenförmige Führung 27 führt zu einer
kürzeren Führung, weil
die Bewegung der Pedalplatte über
die Bewegung des Gleitstückes 28 vergrößert wird. Durch
diese Anordnung ist die gesamte volumetrische Einheitsgröße der Einstellvorrichtung 26 und auch
des oberen Teils 24 beträchtlich kleiner als einstellbare
Pedalsysteme, bei welchen die Führung
linear ist, da weniger Bewegung der Einstellvorrichtung selbst benötigt wird.
Diese führt
auch zu wesentlichen Vorteilen im Bezug auf einen kompakteren Zusammenbau,
kleineren Teilen, verringertes Gewicht, und einer Verbesserung der
Sicherheit hinsichtlich weniger langgestreckten, vorstehenden Komponenten
unter dem Fahrzeug-Armaturenbrett. Gleichzeitig definiert die gekrümmte Führung einen
virtuellen Drehpunkt anstelle einen tatsächlichen Drehpunkts, welches
Vorteile hat, da die gekrümmte
Führung
an einer unteren Position angeordnet werden kann, ohne eine Konstruktion
an der Stelle des virtuellen Drehpunkt zu benötigen.
-
Die
Halterung 21 (1) enthält offene Flansche 30 für die Befestigung
an die Fahrzeug-Feuerwand. Die Halterung 21 enthält weiters
Seitenwände die
optimal für
Festigkeit und leichtes Gewicht konstruiert sind. Löcher 32 sind
in den Seitenwänden 31 zum
Aufnehmen eines Drehbolzens 33 vorgesehen. Die Seitenwände sind
mit Krümmungen, Öffnungen und
Verstärkungsrippen
konstruiert, um eine optimale Festigkeit und ein niederes Gewicht
bereitzustellen. Es ist zu erwähnen,
dass die Halterung 21 ein gestanzter Metallteil, ein druckgegossener
Teil, oder eine formgepresste Kunststoffkomponente sein kann.
-
Der
obere Teil 24 (4) der Subeinheit 22 enthält einen
Körper 34 mit
L-förmigen,
bogenförmigen
Flaschen 35 und 36 auf einer Seite, die die Führung 27 zwischen
ihnen definieren. Ein Oberteil 37 des Körpers 34 erstreckt
sich über
den oberen Flansch 35 und unterstützt einen querlaufenden zylindrischen
Abschnitt oder zapfenförmige
Halterung 38 für
das Aufnehmen der Drehbolzens 33. Der zylindrische Abschnitt 38 weist
eine Länge
auf, die so gewählt
ist, um den Raum zwischen den Seitenwänden 31 (1)
zu füllen,
und weist einen Durchmesser auf, um den Drehbolzen 33 gerade
noch, jedoch drehbar, aufzunehmen.
-
Ein
Flansch 38 (4) erstreckt sich vom Körper 34 nach
unten und enthält
einen Verbinder 39 für
die Verbindung mit einer Schubstange, wie z.B. für das Betätigen eines Hauptbremszylinders
einer Fahrzeugbremssystems. Solche Schubstangen sind im Stand der
Technik bekannt, und müssen
nicht im Detail hierin für
das Verständnis
durch einen Fachmann beschrieben werden.
-
Eine Öffnung 40 ist
durch Körper 34 an
einer Stelle im Allgemeinen in der Längsmitte der Führung 27 geschnitten.
Ein Gehäuse 41 wird
mittels Schrauben an eine Seite des Körpers 34 gegenüber den
Flaschen 35 und 36 befestigt. Ein Getriebeteil 42 wird
in dem Gehäuse 41 platziert
und durch eine Achse 43 drehbar gelagert. Der Getriebeteil 42 enthält ein erstes
Antriebszahnrad 44, welches sich durch die Öffnung 40 erstreckt
und in die Zahnstange 45 in dem Gleitstück 28 wirkungsmäßig eingreift,
wie unten beschrieben, und enthält
ein zweites Zahnrad 46, welches neben dem ersten Zahnrad 44 positioniert
ist und ebenfalls auf der Achse 43 gelagert ist. Ein Schneckenrad 47 ist
im Gehäuse 41 durch
den zylindrischen Abschnitt 48 in einer 90 Grad Ausrichtung von
der Achse des zweiten Zahnrads 46 drehbar gelagert und
greift wirkungsmäßig in das
zweite Zahnrad 46 ein. Ein Motorangetriebenes Kabel 49 (1) ist
an das Schneckenrad 47 befestigt und ist an die drehbare
Welle eines DC-umschaltbaren elektrischen Motor befestigt, wie sie
manchmal in Fahrzeugen verwendet sind. Wenn der Motor gedreht wird, greift
das Schneckenrad 47 in das zweite Zahnrad 46 ein,
was das Drehen des ersten Zahnrads 44 hervorruft, greift
in die Zahnstange 45 ein und bewegt das Gleitstück 28 entlang
der Führung 27.
-
Das
Schneckenrad 47 enthält
ein freiliegendes Ende, welches ausgebildet ist, um mit einem zweiten
Kabel 50 in Eingriff zu gelangen, sodass das zweite Kabel 50 gleichzeitig
und in die gleiche Richtung wie das erste Kabel rotiert wird, wenn
der Motor betätigt
wird. Es ist vorgesehen, dass das zweite Kabel 50 zu einer
zweiten einstellbaren Pedalvorrichtung, ähnlich zu Vorrichtung 20,
verlängert
wird. Auf diese Weise können
mehrere einstellbare Pedalvorrichtungen gleichzeitig eingestellt
werden.
-
Der
Hebelteil 25 enthält
einen Hebel 51, der an das hutförmige Gleitstück 28 durch
Nieten 52' (oder
durch Schweißen
oder andere Mittel) befestigt ist. Die Pedalplatte 29 ist
an einem unteren Ende des Hebels 51 befestigt. Das Gleitstück 28 ist
hutförmig, und
enthält
eine Mittelwand 52, Flansche mit bogenförmigen Kanten 53,
die übereinstimmend
in die Aussparungen, die unter den L-förmigen Flanschen 35 und 36 ausgebildet
sind, gleitbar eingreifen, und Querwände 54, die die Kanten-Flansche 53 mit der Mittelwand
verbinden. Plastik-Lagertassen (siehe 4) und Schmiermittel
können
auf den Flaschen 35 und 36 verwendet werden, um
die Reibung zu reduzieren und um eine gleichförmige Gleitbewegung bereitzustellen,
aber es ist zu erwähnen,
dass ein gewisser Reibungswiderstand erwünscht ist, um eine ungewünschte Einstellungsbewegung
vermeiden zu helfen.
-
Um
die Pedal-Subeinheit einzustellen, wird der Motor betätigt, um
Kabel 49 zu rotieren, welches wiederum die Zahnräder 47 und 44 des
Getriebeteils 42 dreht, wodurch das Gleitstück 28 und
der Hebelteil 25 entlang der bogenförmigen Führung 27 vorwärts bewegt
werden. Um das Bremspedal zu verwenden, drückt der Fahrzeuglenker auf
die Pedalplatte 29, wodurch bewirkt wird, dass der Hebelteil 25 und
der obere Teil 23 als eine Einheit um den Drehbolzen 33 drehen,
was die Schubstange in Richtung des Hauptbremszylinders drückt. Besonders
die gekrümmte Einstellvorrichtung 26 (8)
(d.h. Führung 27 und Gleitstück 28)
definiert einen virtuellen Drehpunkt 56, der im Wesentlichen über der
Führung 27 ist.
Wie dargestellt ist, ist der Radius 57, der sich zwischen dem
virtuellen Drehpunkt 56 und der Pedalplatte 29 erstreckt,
etwa 326 mm, und der Radius 58 zu der Mittellinie der Führung 27 ist
etwa die Hälfte
dieser Distanz. Außerdem
ist der virtuelle Drehpunkt 56 hinter (d.h. in Richtung
des Fahrzeuglenkers) der Einstellvorrichtung gelegen 26.
Als Folge, wenn das Gleitstück 28 sich
40 mm in einer bogenförmig
Vorwärtsrichtung
(in Richtung des Fahrzeuglenkers) bewegt, dann sich die Pedalplatte 29 entlang
eines vorbestimmten bogenförmigen
Weges bewegt, d.h. 76 mm in Richtung des Fahrzeuglenkers und 10
mm tiefer. Dies führt
zu einer optimalen Position der Pedalplatte 29 in Bezug
auf die Fahrzeugbodenplatte, sowohl wenn die Pedalplatte 29 auf
ihre vordere Position 59 (optimal für große Personen) eingestellt ist
als auch wenn sie auf ihre hintere Position 60 (optimal
für kleine
Personen) eingestellt ist. Es ist verständlich, dass unterschiedliche
virtuelle Drehpunkte in die vorliegende Erfindung eingebaut werden
können.
Zum Beispiel illustriert der virtuelle Drehpunkt 56A eine zweite
Lage, direkt über
der Führung 27,
welches dazu führt,
dass sich die Pedalplatte 29 durch ein bogenförmiges Kreissegment
von etwa 76 mm bewegt, wo die vordere und hintere Position der Pedalplatte 29 etwa
in gleicher Höhe
sind. Somit können
unterschiedliche Fahrzeugher steller-Spezifikationen leicht erfüllt werden.
Es ist wesentlich, dass die Längssehnenlänge der
Kanten-Flansche 53 des Gleitstücks 28 und ihr Eingriff
mit den L-förmigen
Flanschen 35 und 36 zu einer mechanisch vorteilhaften
Anordnung führt,
die in der Lage ist, großen
Drehmomenten zu widerstehen. Dies ist wichtig, da zumindest ein
Hersteller angibt, dass die Pedalkonstruktion einer Kraft von 1334,4
N (etwa 300 Pfund) auf die Bremsplatte 29 widerstehen können muss.
Das Übertragen
dieser Kraft durch den langen Drehmomentarm des Hebelteils 25 auf
den Drehbolzen 33 und zurück zu der Führung 27 führt zu einer
Kraft von mehr als 8896 N (2000 Pfund) auf die Flansche 35 und 36.
Somit ist die Eingriffslänge
durch die Kanten-Flansche 53 auf die L-förmigen
Flansche 35 und 36 für eine ausreichende Drehfestigkeit
wichtig. In der vorliegenden Anordnung bietet eine Sehnenlänge der
Führung 27 von
etwa 110 mm und eine Gleitstücklänge von
etwa 55 mm die notwendige Festigkeit, während sie nach wie vor die
geringe volumetrische Größenanforderung
der meisten Fahrzeughersteller für
diese Vorrichtung erfüllt.
Dies verglichen mit einer linearen Führung, welche etwa 160 mm oder
länger
sein müsste,
um einen ähnlichen
Pedalweg und Drehwiderstand bereitzustellen.
-
Der
Körper 34 ist
ein einteiliger Körper
mit den Flaschen 35 und 36, der ganzeitlich aus
durchgehendem und zusammenhängendem
Material des Hauptteils des Körpers
hergestellt ist. Mit diesem in Einklang, ist vorgesehen, dass der
Körper 34 durch Gießen oder
Formpressen in eine Endform nahe der endgültigen, oder durch Bearbeiten
des Körpers 34 hergestellt
werden kann, und kann aus Metall, Polymer, einem Verbundwerkstoff
oder eine Kombination von Materialien hergestellt sein.
-
In
der vorangehenden Beschreibung werden Fachleute erkennen, dass Modifikationen
an der Erfindung gemacht werden können, ohne vom Umfang der Erfindung,
wie in den angehängten
Ansprüchen festgelegt
ist, abzuweichen.