WO2018172143A1

WO2018172143A1 - Schaltvorrichtung und schaltverfahren für ein schaltgetriebe eines fahrzeugs

Info

Publication number: WO2018172143A1
Application number: PCT/EP2018/056245
Authority: WO
Inventors: Romina BRUCH; Martin Zangl
Original assignee: Bing Power Systems Gmbh
Priority date: 2017-03-20
Filing date: 2018-03-13
Publication date: 2018-09-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung (1) und ein Schaltverfahren für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs. Die Schaltvorrichtung (1) umfasst einen Antriebsmotor (2), eine abtriebsseitig mit dem Antriebsmotor (2) gekoppelte Kraftübertragungseinheit (3), ein Federelement (4), das mit der Kraftübertragungseinheit (3) kraftübertragungstechnisch gekoppelt ist, ein Stellelement (5), das kraftübertragungstechnisch mit dem Federelement (4) gekoppelt ist, und das in einem bestimmungsgemäßen Einsatzzustand der Schaltvorrichtung (1) zumindest mittelbar mit einem Getriebesteuerelement, insbesondere einer Steuerwelle des Schaltgetriebes in kraftübertragungstechnischer Verbindung steht, und einen Motorcontroller für den Antriebsmotor (2), der einen Schaltsignaleingang umfasst, und der dazu eingerichtet ist, auf den Empfang eines Schaltsignals den Antriebsmotor (2) zur Erzeugung einer auf die Kraftübertragungseinheit (3) wirkenden Stellkraft anzusteuern.

Description

Beschreibung

Schaltvorrichtung und Schaltverfahren für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs

Die Erfindung betrifft eine Schaltvorrichtung sowie ein Schaltverfahren jeweils für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs.

Um bei einem Fahrzeug, beispielsweise einem Motorrad mit manueller Schaltung einen Schaltvorgang vornehmen zu können, muss in der Regel die Kupplung betätigt werden. Um dies zu umgehen, gibt es zur Schaltunterstützung bereits sogenannte Schaltassistenten. Dabei handelt es sich um Vorrichtungen, bei denen durch Betätigen eines (Fuß-)Schalthebels aufgrund des mit diesem gekoppelten (Schalt-)Gestänges eine Feder, meist eine Schraubenfeder gespannt (komprimiert oder gestreckt) wird. Dabei wird auch ein Steuersignal an die dem Motor des Fahrzeugs zugeordnete Steuerung gesendet. Mit diesem Steuersignal erhält diese Fahrzeugmotorsteuerung die Information, dass der Fahrer einen Schaltvorgang durchführen möchte. Die Fahrzeugmotorsteuerung gleicht daraufhin die Motordrehzahl an die des (Schalt-)Getriebes an. Bei hinreichender Ähnlichkeit der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl reicht die Kraft der gespannten Feder aus, um den Schaltvorgang auszuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schalten zwischen den Gängen eines Schaltgetriebes weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 . Ferner wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Des Weiteren wird die Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch ein Schaltverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Vorteilhafte und teils für sich erfinderische Ausführungsformen sind in der Beschreibung und den Unteransprüchen dargestellt.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung ist zum Einsatz mit einem Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, insbesondere eines Motorrads eingerichtet und vorgesehen. Die Schaltvorrichtung umfasst einen insbesondere elektrischen Antriebsmotor sowie eine abtriebsseitig mit dem Antriebsmotor gekoppelte Kraftübertragungseinheit, vorzugsweise ein Getriebe. Außerdem umfasst die Schaltvorrichtung ein Federelement, das mit der Kraftübertragungseinheit kraftübertragungstechnisch gekoppelt ist. Gegebenenfalls ist das Federelement dabei lose (d. h. mit Spiel) mit der Kraftübertragungseinheit gekoppelt. Ferner umfasst die Schaltvorrichtung ein Stellelement, das kraftübertragungstechnisch, bspw. lose, mit dem Federelement gekoppelt ist, und das in einem bestimmungsgemäßen Einsatzzustand der Schaltvorrichtung zumindest mittelbar mit einem Getriebesteuerelement, insbesondere einer Steuerwelle des Schaltgetriebes, bspw. mittelbar über eine dieser Steuerwelle zugeordnete Hebelvorrichtung in kraftübertragungstechnischer Verbindung steht. Weiterhin umfasst die Schaltvorrichtung für den Antriebsmotor einen (insbesondere optional aus einem vorzugsweise wenigstens den Antriebsmotor und die Kraftübertragungseinheit umgebenden Gehäuse ausgelagerten) Motorcontroller, der dazu eingerichtet ist, auf den Empfang eines insbesondere elektrischen Schaltsignals mittels eines vorzugsweise zugeordneten Schaltsignaleingangs den Antriebsmotor zur Erzeugung einer auf die Kraftübertragungseinheit wirkenden Stellkraft anzusteuern.

Bei dem gegebenenfalls vorhandenen Schaltsignaleingang handelt es sich bspw. um einen„Anschluss" einer Signalleitung, die bspw. von einem manuell (d. h. insbesondere mit der Hand) betätigbaren Schalter (wie z. B. einer Schaltwippe, einem Kippschalter oder dergleichen), einem einer Schaltrichtung zugeordneten (Schalt-)Knopf etc. ausgeht oder von einem mit dem Fuß betätigbaren Schalter, der insbesondere mit einem herkömmlichen Fußschalthebel gekoppelt ist. In letzterem Fall ist der von dem Fußschalthebel betätigbare Schalter optional an der Schaltvorrichtung selbst angeordnet. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Motorcontroller zumindest im Kern durch einen MikroController mit einem Prozessor und einem Datenspeicher gebildet, in dem die Funktionalität zur Ansteuerung des Antriebsmotors in Form einer Betriebssoftware (Firmware) programmtechnisch implementiert ist. Alternativ ist der Motorcontroller durch ein nicht-programmierbares elektronisches Bauteil, z.B. einen ASIC, gebildet, in dem die Funktionalität zur Ansteuerung des Antriebsmotors mit schaltungstechnischen Mitteln implementiert ist. Vorzugsweise ist der Motorcontroller zur Integration in eine übergeordnete Steuerung des Fahrzeugs (im Folgenden als„Fahrzeugcontroller" bezeichnet) ausgebildet und somit im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand als Teil dieser übergeordneten Steuerung ausgebildet sowie (räumlich von den übrigen Komponenten der Schaltvorrichtung getrennt angeordnet) mit dem Antriebsmotor der Schaltvorrichtung schaltungstechnisch verknüpft. Alternativ ist der Motorcontroller in eine durch die Komponenten der Schaltvorrichtung gebildete Baugruppe integriert, bspw. in oder an dem Antriebsmotor angeordnet.

Vorzugsweise kommen die Schaltvorrichtung und das nachfolgend näher beschriebene Schaltverfahren bei einem Schaltgetriebe eines Motorrads zum Einsatz.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Schaltvorrichtung kann vorteilhafterweise Bauraum und/oder Gewicht eingespart werden, da bspw. ein üblicherweise vorhandenes Schalt-Gestänge sowie zugeordnete Hebel (meist aus gegossenem Metall, insbesondere Gussstahl) zur Übertragung einer vom Fahrer ausgeübten Schaltbewegung, bei einem Motorrad insbesondere der Schaltbewegung mit dem Fuß des Fahrers (sowie insbesondere der dabei aufgebrachten Kraft) entfallen können. Des Weiteren kann über eine entsprechende Ansteuerung des Antriebsmotors und die daraus resultierende„Spannung" des Federelements bei jedem Schaltvorgang eine für eine spezifische Ausführung des Schaltgetriebes erforderliche Schaltkraft und/oder ein erforderlicher Schaltwinkel zumindest innerhalb gewisser Grenzen auf einfache Weise variiert werden. Bei herkömmlichen (Fuß- )Schaltvorrichtungen müssen hingegen die Schalt-Gestänge und Hebel auf jede Variante des Schaltgetriebes - insbesondere auf jeden Motorradtyp - hinsichtlich der jeweils erforderlichen Schaltkraft (konkret deren Schaltkraftwert oder den daraus resultierenden Wert eines Schaltdrehmonnents) angepasst werden. Aufgrund der elektrischen Ansteuerung kann außerdem eine für den Fahrer ansprechendere Bedienung ermöglicht werden. So kann bspw. ein Schaltbefehl vergleichsweise kraftlos über einfache Hand-Schalter (bspw. am Lenker) erfolgen, vergleichbar zu „Schaltwippen" bei sportlich ausgelegten Automobilen, oder zumindest mit vergleichsweise niedriger Bedienkraft über einen herkömmlichen Fußschalthebel, dessen Bedienung dann lediglich zur Ausgabe eines elektrischen Steuersignals führt. Des Weiteren kann die auf die fahrerseitige Eingabe des Schaltbefehls folgende Auslösung des Schaltvorgangs - d. h. insbesondere die Ansteuerung des Antriebsmotors zur Erzeugung der Stellkraft - verschoben (verzögert) und/oder abgebrochen werden, wenn der Schaltzeitpunkt bspw. von dem Motorcontroller oder dem mit diesem gegebenenfalls signalübertragungstechnisch gekoppelten Fahrzeugcontroller als ungünstig erkannt wird. Dies kann bspw. vorteilhaft sein, um einen besonders kraftstoffsparenden Betrieb - insbesondere mittels eines zugeordneten Betriebsmodus - zu ermöglichen oder um„Schaltfehler" zu unterbinden (bspw. ein Herabschalten in einen niedrigeren Gang bei zu hoher Drehzahl oder Geschwindigkeit für diesen Gang). Optional eignet sich die Schaltvorrichtung aufgrund der elektrischen Ansteuerung vorteilhafterweise auch für eine Art Automatikbetrieb des Schaltgetriebes, beispielsweise indem das vorstehend beschriebene Schaltsignal von dem Motorcontroller selbst oder dem Fahrzeugcontroller erzeugt wird.

Im Rahmen einer eigenständigen Erfindung weist die Schaltvorrichtung den vorstehend genannten Motorcontroller nicht auf. D. h. der Motorcontroller entfällt in einer ebenfalls erfindungsgemäßen Bauform der vorstehend beschriebenen Schaltvorrichtung. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung als Baueinheit konzipiert ist, die in einem insbesondere von einem anderen Hersteller gefertigten Fahrzeug eingesetzt wird, in dem bereits eine Funktionalität zur Ansteuerung des Antriebsmotors der Schaltvorrichtung (insbesondere herstellerseitig) integriert oder implementiert ist. Ansonsten weist die Schaltvorrichtung dieser Erfindung aber alle anderen hier und im Folgenden beschriebenen Merkmale in analoger Weise auf. Das Federelement ist in bevorzugter Ausführung dazu eingerichtet, die durch die Kraftübertragungseinheit übertragene Stellkraft durch eine Verspannung zwischen der Kraftübertragungseinheit und dem Stellelement als Schaltkraft zwischenzu- speichern. Mit anderen Worten wird das Federelement bei Ansteuerung des Antriebsmotors mittels der Kraftübertragungseinheit gegen das Stellelement vorgespannt. Der aus dieser Vorspannung resultierende Kraftwert entspricht dabei dem Wert der zwischengespeicherten Schaltkraft.

Vorzugsweise umfasst die Schaltvorrichtung einen insbesondere dem Motorcontroller zugeordneten Steuersignalausgang zur Kopplung mit dem vorstehend genannten Fahrzeugcontroller, der insbesondere einen Fahrzeugmotorcontroller bildet, wobei der Motorcontroller dazu eingerichtet ist, bei - d. h. vor oder zeitgleich zu - der Ansteuerung des Antriebsmotors zur Erzeugung der Stell kraft ein Steuersignal an den Fahrzeugcontroller zur Angleichung der Motordrehzahl an die Getriebedrehzahl des Fahrzeugs auszugeben. Aufgrund der Vorspannung des Federelements erfolgt der eigentliche Schaltvorgang, d. h. das„Einlegen" des neuen Gangs im Schaltgetriebe, bei hinreichender Ähnlichkeit der Drehzahlen des Fahrzeugmotors und des Schaltgetriebes unter vergleichsweise geringem Kraftaufwand. Die Schaltkraft ist zu dieser Bedingung somit besonders gering.

In einer im Rahmen der Erfindung denkbaren Ausführung ist die Kraftübertragungseinheit durch einen Wellenfortsatz oder eine Art Hebel gebildet, der mit einer Welle oder zumindest einem Rotor des Antriebsmotors gekoppelt ist und - insbesondere ohne Zwischenschaltung eines Getriebes - zur (in diesem Zusammenhang als„direkt" bezeichneten) Kraftübertragung zwischen dem Antriebsmotor und dem Federelement dient.

In einer zweckmäßigen Ausführung ist die Kraftübertragungseinheit aber durch ein Zahnradgetriebe ausgebildet ist.

In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist ein abtriebsseitiges Zahnrad des Zahnradgetriebes, d. h. ein im vom Antriebsmotor ausgehenden Kraftfluss am ent- fernten Ende des Zahnradgetriebes angeordnetes Zahnrad, eine insbesondere in Axialrichtung vorstehende Mitnehmernase auf. Diese Mitnehmernase steht zumindest unter Wirkung der Stellkraft mit einer in die Richtung der Stellkraft, insbesondere in die Drehrichtung des abtriebsseitigen Zahnrads weisenden Seite mit dem Federelement in Kontakt.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Federelement um eine Biegefeder, insbesondere um eine Schenkelfeder.

Weiter bevorzugt ist die Biegefeder mit jeweils einem endseitigen Schenkel zur Anlage an jeweils einer, in jeweils eine Drehrichtung des abtriebsseitigen Zahnrads weisenden Seite, insbesondere einer an dieser Seite ausgebildeten Anlagefläche der Mitnehmernase ausgebildet. Insbesondere liegt dabei jeder Schenkel der Biegefeder vorzugsweise im (vom Antriebsmotor und/oder vom Schaltgetriebe) unbelasteten Zustand jeweils an einer der beiden in die jeweilige Drehrichtung weisenden Seiten (bzw. Anlageflächen) der Mitnehmernase an. Vorzugsweise ist die Biegefeder dabei mit einer Vorspannung zu der Mitnehmernase montiert, so dass diese (in Drehrichtung gesehen) beidseitig von den Schenkeln der Biegefeder„geklemmt" wird. Dadurch wird vorteilhafterweise ein möglichst spielfreier Betrieb ermöglicht. Für den Fall, dass das Zahnradgetriebe nicht vorhanden ist, weist die Biegefeder vorzugsweise ebenfalls die beiden endseitigen Schenkel auf, die entsprechend zur Anlage an dem Wellenfortsatz bzw. dem mit der Welle des Antriebsmotors gekoppelten Hebel in dessen jeweiliger Drehrichtung ausgebildet sind.

Zweckmäßigerweise ist das Stellelement derart ausgebildet und angeordnet, dass das Stellelement bei Drehung des abtriebsseitigen Zahnrads von dem in dieser Drehrichtung der Mitnehmernase nachlaufenden Schenkel der Biegefeder mit der Schaltkraft beaufschlagt wird. Insbesondere liegt das Stellelement ähnlich wie die Mitnehmernase zwischen den beiden Schenkeln der Biegefeder ein, so dass bei Drehung des abtriebsseitigen Zahnrad einer der beiden Schenkel von der

Mitnehmernase mitgenommen wird und sich die Biegefeder somit mit ihrem anderen (zweiten) Schenkel gegen das Stellelement verspannt. Sind die Drehzahlen des Fahrzeugmotors und des Schaltgetriebes hinreichend ähnlich oder gleich, wird das Stellelement von dem zweiten Schenkel der Biegefeder in Drehrichtung des abtriebsseitigen Zahnrads mitgenommen (in Richtung der Mitnehmernase nachgeführt), so dass die von der Biegefeder aufgebrachte Schaltkraft an das Getriebesteuerelement übertragen wird.

Das abtriebsseitige Zahnrad und das Stellelement sind zweckmäßigerweise in besonders kompakter Bauart um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar gelagert.

Vorzugsweise umfasst das Stellelement einen Stellhebel zur kraftübertragungstechnischen Kopplung mit dem Federelement sowie eine Stellwelle zur (ggf. mittelbaren) Kopplung mit dem Getriebesteuerelement des Schaltgetriebes. Der Stellhebel ist dabei beispielsweise einstückig (d. h. monolithisch) oder anderweitig drehfest mit der Stellwelle verbunden.

In einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist der Motorcontroller dazu eingerichtet, eine Stellposition wenigstens eines der Elemente, insbesondere des abtriebsseitigen Zahnrads der Kraftübertragungseinheit zu ermitteln. Bspw. erfasst der Motorcontroller dazu eine Motorkenngröße, insbesondere einen Motorstrom, eine Umdrehungsanzahl des Rotors des Antriebsmotors oder dergleichen und ermittelt daraus sowie insbesondere anhand des Übersetzungsverhältnisses der Kraftübertagungseinheit, konkret des Zahnradgetriebes, die Stellposition.

Zusätzlich oder alternativ zu der vorstehend beschriebenen, aus einer Motorkenngröße abgeleiteten Ermittlung der Stellposition umfasst die Schaltvorrichtung in einer zweckmäßigen Ausführung einen Positionssensor zur Ermittlung der Stellposition des Elements der Kraftübertragungseinheit. Bspw. handelt es sich dabei um einen Hallsensor oder dergleichen, der bspw. an einem dem abtriebsseitigen Zahnrad gegenüberliegenden Getriebedeckel angeordnet und mit dem Motorcontroller verschaltet ist. Durch die Ermittlung der Stellposition kann eine höhere Funktions- oder Fehlersicherheit der Schaltvorrichtung ermöglicht werden, da einerseits ein Regelkreis zur fahrzeug- oder getriebeabhängigen Vorspannung des Federelements und/oder andererseits eine Überwachung des eigentlichen Schaltvorgangs, d. h. bspw. ob das Federelement die Schaltkraft auf das Stellelement übertragen hat, möglich ist.

In einer optionalen Ausführung ist der Motorcontroller - wie bereits angedeutet - dazu eingerichtet, das Schaltsignal selbst zu erzeugen oder zumindest ein von dem Fahrzeugcontroller selbst erzeugtes Schaltsignal zur Ansteuerung des Antriebsmotors heranzuziehen. Dadurch wird eine Art Automatikbetrieb des von der Schaltvorrichtung angesteuerten Schaltgetriebes ermöglicht. In einer optionalen Variante kann die Schaltvorrichtung auch in einer Art„Mischbetrieb" von manueller Schaltung und Automatikbetrieb betrieben werden, in dem bspw. bei ausbleibendem fahrerseitigen Schaltbefehl zum Hochschalten ein vom Motorcontroller oder dem Fahrzeugcontroller (selbsttätig) generierter Schaltbefehl insbesondere zum Gangwechsel in einen höheren Gang herangezogen wird. Dadurch kann insbesondere ein ineffizienter Fahrbetrieb in einem hohen Drehzahlbereich oder eine Überschreitung von Belastungsgrenzen vermieden werden. In diesem Fall kann die vorstehend beschriebene Signalleitung zum Motorcontroller entfallen oder optional zur Verbindung mit dem Fahrzeugcontroller dienen. Weiter optional ist der Schaltsignaleingang des Motorcontrollers in diesem Fall„innerhalb" des Motorcontrollers und ggf. auch lediglich softwaretechnisch abgebildet (letzteres insbesondere wenn der Motorcontroller in den durch einen MikroController gebildeten Fahrzeugcontroller integriert ist).

Mittels der vorstehend beschriebenen Schaltvorrichtung wird das erfindungsgemäße Schaltverfahren durchgeführt. Dabei wird auf den Empfang eines Schaltsignals, insbesondere des fahrerseitig eingegebenen oder mittels des Fahrzeug- oder Motorcontrollers generierten Schaltbefehls, das Federelement mittels der von dem Antriebsmotor erzeugten und von der Kraftübertragungseinheit aufgebrachten Stellkraft vorgespannt. Das Federelement übt daraufhin eine insbesondere aus der Stellkraft resultierende Schaltkraft auf das Stellelement aus. Unter Wirkung dieser Schaltkraft steuert das Stellelement das mit diesem im bestimmungsgemä- ßen Einsatzzustand gekoppelte Getriebesteuerelement des Schaltgetriebes zur Verstellung des Schaltgetriebes auf einen anderen Gang an. Insbesondere bewegt das Stellelement das Getriebesteuerelement, vorzugsweise wenn aufgrund einer hinreichenden Ähnlichkeit zwischen der Motordrehzahl und der Getriebedrehzahl des Fahrzeugs die von dem Federelement aufgebrachte Schaltkraft (konkret deren Schaltkraftwert) größer als eine zur Betätigung des Getriebesteuerelements erforderliche Kraft (konkret deren Kraftwert) wird.

Vorzugsweise spannt der Antriebsmotor das Federelement um einen (insbesondere fahrzeugabhängig werksseitig) vorgegebenen Schaltkraftwert vor. Optional bewegt der Antriebsmotor hierfür das oder die Elemente der Kraftübertragungseinheit um eine vorgegebene Distanz, insbesondere um einen vorgegebenen Drehwinkel, so dass der vorgegebene Schaltkraftwert erreicht wird. Alternativ wird der Antriebsmotor kraftabhängig angesteuert.

In einer optionalen Ausführung wird nach einer jeden Verstellung des Schaltgetriebes auf einen anderen Gang, d. h. nach einem jeden Schaltvorgang, der Antriebsmotor und somit auch die Kraftübertragungseinheit und das Stellelement in eine Neutralstellung zurückgestellt. Hierzu ist die vorstehend beschrieben Ermittlung der Stellposition besonders zweckmäßig.

Die Konjunktion„und/oder" ist hier und im Folgenden insbesondere derart zu verstehen, dass die mittels dieser Konjunktion verknüpften Merkmale sowohl gemeinsam als auch als Alternativen zueinander ausgebildet sein können.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 in einer halbdurchsichtigen Perspektivansicht eine Schaltvorrichtung für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs,

Fig. 2 in einer Draufsicht auf eine Oberseite die Schaltvorrichtung mit durchsichtig dargestelltem Gehäusedeckel,

Fig. 3 in einer Teilschnittansicht III-III gemäß Fig. 2 die Schaltvorrichtung, Fig. 4 in einer Teilschnittansicht IV-IV gemäß Fig. 3 die Schaltvorrichtung, und Fig. 5 in einer Draufsicht auf eine Unterseite die Schaltvorrichtung.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren stets mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 bis 5 ist in unterschiedlichen Darstellungen eine Schaltvorrichtung 1 für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs, konkret eines Motorrads dargestellt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst dabei einen rotatorischen Antrieb, konkret einen elektrischen Antriebsmotor 2. Der Antriebsmotor 2 ist kraftausgangsseitig, d. h.

abtriebsseitig mit einer Kraftübertragungseinheit, gebildet durch ein Zahnradgetriebe 3 gekoppelt. Das Zahnradgetriebe 3 ist wiederum über ein Federelement, konkret eine Schenkelfeder 4 mit einem Stellelement 5 gekoppelt (s. Fig. 3). Im bestimmungsgemäßen Einsatzzustand am Schaltgetriebe des Motorrads ist das Stellelement 5 mit einem Getriebesteuerelement, konkret einer (Getriebe- )Steuerwelle, die zur Verstellung der einzelnen Gänge des Schaltgetriebes dient, kraftübertragungstechnisch gekoppelt. Die Schaltvorrichtung 1 umfasst ein

Gehäuseunterteil 6, in dem der Antriebsmotor 2, das Zahnradgetriebe 3, die Schenkelfeder 4 und das Stellelement 5 angeordnet sind. Das Gehäuseunterteil 6 ist von einem in Fig. 1 und 2 durchsichtig dargestellten Deckel 7 verschlossen. Durch den Deckel 7 hindurch erfolgt eine Stromversorgung des Antriebsmotors 2 sowie eine Zuleitung von Schaltsignalen und/oder Stellsignalen an den Antriebsmotor 2 (nicht näher dargestellt).

Zur Auslösung eines Schaltvorgangs, d. h. zum Wechseln eines Ganges betätigt der Fahrer des Motorrads einen entsprechenden Schalter - bspw. per Hand am Lenker des Motorrads oder in herkömmlicher Weise mittels eines Fußschalthebels - woraufhin ein elektrischer Schaltbefehl in Form eines Schaltsignals an die Schaltvorrichtung 1 , konkret an einen den Antriebsmotor 2 ansteuernden Motorcontroller (nicht näher dargestellt) ausgegeben wird. Der Motorcontroller steuert daraufhin insbesondere mittels eines entsprechenden Stellsignals den Antriebsmotor 2 zur Drehung in eine der Schaltrichtung zugeordnete Drehrichtung an und gibt über einen Steuersignalausgang ein Steuersignal an eine übergeordnete Steuerung des Motorrads - konkret einen Controller für den Fahrmotor des Motorrads - aus. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motorcontroller von dem Antriebsmotor 2 getrennt ausgebildet und in die Steuerung des Motorrads integriert. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Motorcontroller an dem Antriebsmotor 2 angeordnet.

Der Antriebsmotor 2 wirkt auf das Zahnradgetriebe 3, so dass sich ein

abtriebsseitiges Zahnrad (im Folgenden als„Abtriebsritzel 10" bezeichnet) dreht. Von diesem Abtriebsritzel 10 steht in Axialrichtung eine Mitnehmernase 12 ab (vgl. Fig. 3), die im unbelasteten (auch:„unbetätigten") Zustand mit den beiden endsei- tigen Schenkeln 14 der Schenkelfeder 4 insbesondere unter Vorspannung der Schenkelfeder 4 in Kontakt steht (vgl. Fig. 4). Das Stellelement 5 umfasst ein als Stellhebel 16 bezeichnetes Winkelstück sowie eine Stellwelle 18, die mit dem Stellhebel 16 drehfest verbunden ist. Der Stellhebel 16 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel gabelförmig ausgestaltet, wobei jeweils einer der Gabelzinken 20 (im unbelasteten Zustand der Schenkelfeder 4) mit jeweils einem der beiden Schenkel 14 in Kontakt steht.

Unter Drehung des Abtriebsritzels 10 nimmt die Mitnehmernase 12 den in Drehrichtung vorgelagerten Schenkel 14 der Schenkelfeder 4 mit. Da zu diesem Zeitpunkt meist die Drehzahl des Motorrad motors und des Schaltgetriebes (d. h. der Getriebewelle des Schaltgetriebes) nicht übereinstimmen, ist die zum Wechsel der Gänge erforderliche Kraft (konkret deren Kraftwert) vergleichsweise hoch. Deshalb wird das Stellelement 5 und somit der Stellhebel 16 in der Ausgangsstellung (vgl. Fig. 4) vom Schaltgetriebe blockiert oder gehalten. Die Schenkelfeder 4 wird somit von der Mitnehmernase 12 gegen den in Drehrichtung nachlaufenden Gabelzinken 20 des Stellhebels 16 verspannt. Der Antriebsmotor 2 wird dabei derart zur Verstellung des Zahnradgetriebes 3 angesteuert, dass die Schenkelfeder 4 um einen vorgegebenen Schaltkraftwert vorgespannt wird. Der Antriebsmotor 2 hält die Schenkelfeder 4 auf diesem Schaltkraftwert.

Aufgrund des vom Motorcontroller ausgegebenen Steuersignals gleicht die Steuerung des Motorrads die Drehzahl des Motorrad motors an die Drehzahl des Schalt- getriebes an. Sobald die beiden Drehzahlen hinreichend ähnlich oder gleich sind, sinkt der Wert der zum Gangwechsel erforderlichen Kraft ab und unterschreitet den von der Schenkelfeder 4 auf den Stellhebel 16 ausgeübten Schaltkraftwert (konkret einen aus diesem Schaltkraftwert resultierenden Schaltmomentenwert an der Stellwelle 18). In diesem Fall führt der in Drehrichtung des Abtriebsritzels 10 nachlaufende Schenkel 14 unter Wirkung der Schaltkraft (die der Vorspannkraft der Schenkelfeder 4 entspricht) den nachlaufenden Gabelzinken 20 in Drehrichtung der Mitnehmernase 12 nach. Dadurch wird die mit dem Stellhebel 16 gekoppelte Stellwelle 18 ebenfalls in Drehrichtung verdreht und überträgt diese Bewegung auf das Getriebesteuerelement, so dass der nächste (je nach Drehrichtung des Abtriebsritzels 10 höhere oder tiefere Gang) eingelegt wird.

Das Abtriebsritzel 10 ist außerdem achsfluchtend mit der Stellwelle 18, konkret mittels eines (Gleit-)Lagers 22 auf der Stellwelle 18 montiert (vgl. Fig. 2 und 3).

Die Schaltvorrichtung 1 umfasst in einem Ausführungsbeispiel ferner auch einen nicht dargestellten Positionssensor, der die Stellposition des Abtriebsritzels 10 er- fasst und der mit dem Motorcontroller gekoppelt ist. Hierüber kann der Motorcontroller bspw. erkennen, ob der Schaltvorgang erfolgt. Alternativ ermittelt der Motorcontroller die Stellposition des Abtriebsritzels 10 über die Umdrehungsanzahl des Rotors Antriebsmotors 2.

In einer Variante wird nach erfolgtem Schaltvorgang aufgrund eines beispielsweise vom Getriebesteuerelement auf die Stellwelle 18 übertragenen Rückstellmoments das Abtriebsritzel 10 in die Ausgangsstellung (auch: Neutralstellung, vgl. Fig. 4) zurückgestellt. Hierzu wird der Antriebsmotor 2 bei erkanntem Abschluss des Schaltvorgangs kraftlos geschaltet oder zusätzlich zum Rückstellmoment aktiv in die Ausgangsstellung zurück verstellt.

Der Gegenstand der Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können weitere Ausführungsformen der Erfindung von dem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung abgeleitet werden. Insbesondere können die anhand der verschiedenen Ausführungsbeispiele beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung und deren Ausgestaltungsvarianten auch in anderer Weise miteinander kombiniert werden.

Bezugszeichenliste

1 Schaltvorrichtung

2 Antriebsmotor 3 Zahnradgetriebe

4 Schenkelfeder

5 Stellelement

6 Gehäuseunterteil

7 Deckel

10 Abtriebsritzel

12 Mitnehmemase

14 Schenkel

16 Stellhebel

18 Stellwelle

20 Gabelzinken

22 Gleitlager

Claims

Ansprüche

1 . Schaltvorrichtung (1 ) für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs,

- mit einem Antriebsmotor (2),

- mit einer abtriebsseitig mit dem Antriebsmotor (2) gekoppelten Kraftübertragungseinheit (3),

- mit einem Federelement (4), das mit der Kraftübertragungseinheit (3) kraftübertragungstechnisch gekoppelt ist,

- mit einem Stellelement (5), das kraftübertragungstechnisch mit dem Federelement (4) gekoppelt ist, und das in einem bestimmungsgemäßen Einsatzzustand der Schaltvorrichtung (1 ) zumindest mittelbar mit einem Getriebesteuerelement, insbesondere einer Steuerwelle des Schaltgetriebes in kraftübertragungstechnischer Verbindung steht, und

- mit einem Motorcontroller für den Antriebsmotor (2), der dazu eingerichtet ist, auf den Empfang eines Schaltsignals den Antriebsmotor (2) zur Erzeugung einer auf die Kraftübertragungseinheit (3) wirkenden Stellkraft anzusteuern.

2. Schaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 ,

wobei das Federelement (4) dazu eingerichtet ist, die durch die Kraftübertragungseinheit (3) übertragene Stellkraft durch eine Verspannung zwischen der Kraftübertragungseinheit (3) und dem Stellelement (5) als Schaltkraft zwischenzuspeichern.

3. Schaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2,

mit einem insbesondere dem Motorcontroller zugeordneten Steuersignalausgang zur Kopplung mit einem Fahrzeugcontroller, wobei der Motorcontroller dazu eingerichtet ist, bei der Ansteuerung des Antriebsmotors (2) zur Erzeugung der Stellkraft ein Steuersignal an den Fahrzeugcontroller zur Anglei- chung der Motordrehzahl des Fahrzeugs an die Getriebedrehzahl des Schaltgetriebes des Fahrzeugs auszugeben.

4. Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

wobei die Kraftübertragungseinheit durch ein Zahnradgetriebe (3) ausgebildet ist.

5. Schaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 4,

wobei ein abtriebsseitiges Zahnrad (10) des Zahnradgetriebes (3) eine insbesondere in Axialrichtung vorstehende Mitnehmernase (12) aufweist, die zumindest unter Wirkung der Stellkraft mit einer in die Richtung der Stellkraft, insbesondere in die Drehrichtung des abtriebsseitigen Zahnrads (10) weisenden Seite mit dem Federelement (4) in Kontakt steht.

6. Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5,

wobei es sich bei dem Federelement um eine Biegefeder (4), insbesondere eine Schenkelfeder handelt.

7. Schaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 5 und 6,

wobei die Biegefeder (4) mit jeweils einem endseitigen Schenkel (14) zur Anlage an jeweils einer, in jeweils eine Drehrichtung des abtriebsseitigen Zahnrads (10) weisenden Seite der Mitnehmernase (12) ausgebildet ist, insbesondere wobei jeder Schenkel (14) der Biegefeder (4) im unbelasteten Zustand jeweils an einer der beiden in die jeweilige Drehrichtung weisenden Seiten der Mitnehmernase (12) anliegt.

8. Schaltvorrichtung (1 ) nach Anspruch 6 oder 7,

wobei das Stellelement (5) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass das Stellelement (5) bei Drehung des abtriebsseitigen Zahnrads (10) von dem in dieser Drehrichtung der Mitnehmernase (12) nachlaufenden Schenkel (14) der Biegefeder (4) mit der Schaltkraft beaufschlagt wird.

9. Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 5 bis 8,

wobei das abtriebsseitige Zahnrad (10) und das Stellelement (5) um eine gemeinsame Rotationsachse drehbar gelagert sind.

10. Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,

wobei das Stellelement (5) einen Stellhebel (16) zur Kraftübertragung mit dem Federelement (4) sowie eine Stellwelle (18) zur Kopplung mit dem Getriebesteuerelement des Schaltgetriebes umfasst, wobei der Stellhebel (16) einstückig oder drehfest mit der Stellwelle (18) verbunden ist.

1 1 . Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

wobei der Motorcontroller dazu eingerichtet ist, eine Stellposition wenigstens eines der Elemente, insbesondere des abtriebsseitigen Zahnrads (10) der Kraftübertragungseinheit (3) zu ermitteln.

12. Schaltvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,

wobei der Motorcontroller dazu eingerichtet ist, das Schaltsignal selbst zu erzeugen oder ein von dem Fahrzeugcontroller selbst erzeugtes Schaltsignal zur Ansteuerung des Antriebsmotors (2) heranzuziehen.

13. Schaltvorrichtung (1 ) für ein Schaltgetriebe eines Fahrzeugs,

- mit einem Antriebsmotor (2),

- mit einem Federelement (4), das mit der Kraftübertragungseinheit (3) kraftübertragungstechnisch gekoppelt ist, und

- mit einem Stellelement (5), das kraftübertragungstechnisch mit dem Federelement (4) gekoppelt ist, und das in einem bestimmungsgemäßen Einsatzzustand der Schaltvorrichtung (1 ) zumindest mittelbar mit einem Getriebesteuerelement, insbesondere einer Steuerwelle des Schaltgetriebes in kraftübertragungstechnischer Verbindung steht.

14. Schaltverfahren für ein Schaltgetriebe,

wobei mittels einer Schaltvorrichtung (1 ) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche verfahrensgemäß auf den Empfang eines Schaltsignals - das Federelement (4) mittels der von dem Antriebsmotor (2) erzeugten und von der Kraftübertragungseinheit (3) übertragenen Stellkraft vorgespannt wird,

- das Federelement (4) die insbesondere aus der Stellkraft resultierende Schaltkraft auf das Stellelement (5) ausübt, und

- das Stelleelement (5) unter Wirkung der Schaltkraft das mit dem Stellelement (5) gekoppelte Getriebesteuerelement des Schaltgetriebes zur Verstellung des Schaltgetriebes auf einen anderen Gang ansteuert, insbesondere bewegt, vorzugsweise wenn aufgrund einer hinreichenden Ähnlichkeit zwischen der Motordrehzahl des Fahrzeugs und der Getriebedreh zahl des Fahrzeugs die Schaltkraft größer als eine zur Betätigung des Ge triebesteuerelements erforderlich Kraft wird.

15. Schaltverfahren nach Anspruch 14,

wobei der Antriebsmotor (2) das Federelement (4) um einen vorgegebenen Schaltkraftwert vorspannt.

16. Schaltverfahren nach Anspruch 13 oder 14,

wobei der Antriebsmotor (2) nach einer jeden Verstellung des Schaltgetriebes auf einen anderen Gang die Kraftübertragungseinheit (3) und das Stellelement (5) in eine Neutralstellung zurückstellt.