AT16842U1

AT16842U1 - Antriebssystem zur Reduktion von Kupplungsverschleiß

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Publication number: AT16842U1
Application number: ATGM8007/2020U
Authority: AT
Original assignee: Ktm Ag
Priority date: 2019-03-01
Filing date: 2019-03-01
Publication date: 2020-11-15

Abstract

Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor mit einem Motorabtrieb, einem Schaltgetriebe mit einem Getriebeantrieb und einer zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb angeordneten Kupplung, welche zumindest temporär den Betrieb des Getriebeantriebs und des Motorabtriebs mit unterschiedlichen Drehzahlen gestattet, und mit einer Regeleinrichtung, wobei die Regeleinrichtung einen Regler (5) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Ist- Motordrehmoment (Mi) des Motors (3) und/oder eine Ist-Leistung (Pi) des Motors (3) bei Erreichen eines hinterlegten Maximal-Motordrehmoments (Mm) und/oder einer hinterlegten Maximal-Leistung (Pm) auf das Maximal-Motordrehmoment (Mm) und/oder die Maximal-Leistung (Pm) zu beschränken, wobei das hinterlegte Maximal- Motordrehmoment (Mm) und die hinterlegte Maximal-Leistung (Pm) von einer Ist- Differenzdrehzahl (Δi) zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb abhängig sind.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor mit einem Motorabtrieb, einem Schaltgetriebe mit einem Getriebeantrieb und einer zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb angeordneten Kupplung, welche zumindest temporär den Betrieb des Getriebeantriebs und des Motorabtriebs mit unterschiedlichen Drehzahlen gestattet, und mit einer Regeleinrichtung.

[0002] Bei Kraftfahrzeugen mit Motor und Motorabtrieb und einem Schaltgetriebe mit einem Getriebeantrieb muss zur Übertragung des vom Motor zur Verfügung gestellten Motordrehmoments an das Schaltgetriebe eine Verbindung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb hergestellt werden. Zu diesem Zweck ist zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb eine Kupplung angeordnet, mit der der Kraftfluss zwischen Motor und Schaltgetriebe hergestellt und auch wieder unterbrochen werden kann. Bei einer kraftschlüssigen Kupplung wird die durch die Kupplung hergestellte reibschlüssige Verbindung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb kontinuierlich erhöht, bis der eingekuppelte Zustand erreicht ist. Zumindest bis der eingekuppelte Zustand hergestellt ist, erlaubt die Kupplung den Betrieb des Getriebeantriebs und des Motorabtriebs mit unterschiedlichen Drehzahlen.

[0003] In der Regel ist der Fahrer des Kraftfahrzeugs dafür verantwortlich, die Kupplung mittels eines Handhebels oder eines Fußpedals zu betätigen und bis zur Herstellung des eingekuppelten Zustands die Kupplung „schleifen“ zu lassen. Dabei tritt in der Kupplung ein Schlupf auf, wobei die in Reibkontakt stehenden mechanischen Elemente in der Kupplung mit der Zeit verschleißen. Beim Schlupf handelt es sich um das Abweichen der Geschwindigkeit miteinander in Reibkontakt stehender mechanischer Elemente oder Fluide aufgrund tangentialer Belastung. In der Regel ist die Verbindung zwischen Motorantrieb und Getriebeabtrieb nicht perfekt und es gibt auch im eingekuppelten Zustand aufgrund des Schlupfs eine Relativbewegung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb. Die Differenzdrehzahl zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb ist daher im Betrieb des Fahrzeugs niemals ganz Null. Insgesamt besteht bei herkömmlichen Antriebssystemen der Nachteil von erhöhtem Verschleiß in der Kupplung. Dies gilt insbesondere bei unerfahrenen Fahrern, die noch wenig Erfahrung mit dem Kupplungsprozess haben und von denen die Kupplung tendenziell zu lange geschliffen wird. Auch bei schwierigen Fahrsituationen, wie beispielsweise dem Anfahren in einer Steigung muss die Kupplung langsamer eingeschliffen werden, das heißt es dauert länger, bis der eingekuppelte Zustand erreicht ist, was mit höherem und länger andauerndem Schlupf und größerem Kupplungsverschleiß verbunden ist.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und ein Antriebssystem zur Verfügung zu stellen, mit dem übermäßiger Kupplungsverschleiß vermieden werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0006] Die Erfindung weist einen Motor mit Motorabtrieb und ein Schaltgetriebe mit Getriebeantriebe auf. Dabei handelt es sich um im Stand der Technik bekannte Vorrichtungen. Indem eine Regeleinrichtung vorgesehen ist, die einen Regler aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Ist-Motordrehmoment des Motors bei Erreichen eines hinterlegten Maximal-Motordrehmoments auf das Maximal-Motordrehmoment zu beschränken, kann der Motor durch das Motordrehmoment beeinflussende Aktuatoren so angesteuert werden, dass das am Motorabtrieb zur Verfügung gestellte Motordrehmoment, welches auf den Getriebeantrieb übertragen wird, auf ein für die mechanischen Bauteile dauerhaft ertragbares Maß reduziert wird. Dabei ist das Maximal-Motordrehmoment beispielweise in einem Speicherelement des Reglers hinterlegt und hängt von der Differenzdrehzahl zwischen dem Motorabtrieb und dem Getriebeantrieb ab.

[0007] Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Regler dazu ausgebildet ist, eine Ist-Leistung des Motors bei Erreichen einer hinterlegten Maximal-Leistung auf die Maximal-Leistung zu beschränken, wodurch der Motor durch die Motorleistung beeinflussende Aktuatoren so angesteuert wird, dass die am Motorabtrieb zur Verfügung gestellte Leistung, welche auf den Getriebeantrieb übertragen werden muss, auf ein für die mechanischen Bauteile dauer-

haft ertragbares Maß reduziert wird. Dabei ist die Maximal-Leistung beispielweise in einem Speicherelement des Reglers hinterlegt und hängt von der Differenzdrehzahl zwischen dem Motorabtrieb und dem Getriebeantrieb ab.

[0008] Bei Ist-Leistung und Ist-Motordrehmoment handelt es sich um Ersatzgrößen für die in Abhängigkeit der Differenzdrehzahl in der Kupplung aufgrund von Reibung entstehenden Wärme und somit um Ersatzgrößen für den Verschleiß der Kupplung.

[0009] Beispielsweise ist die Differenzdrehzahl beim Anfahren des Kraftfahrzeugs besonders groß, da während des Anfahrens der Getriebeantrieb nicht oder nur mit geringer Drehzahl rotiert, während der Motorabtrieb mit beträchtlicher Drehzahl rotiert. In diesen Fällen ist es notwendig, das Maximal-Motordrehmoment und die Maximal-Leistung niedriger festzulegen und somit das Ist-Motordrehmoment und die Ist-Leistung auf einen niedrigeren Wert zu beschränken als bei geringerer Differenzdrehzahl, was vom erfindungsgemäßen Antriebssystem mit der Regeleinrichtung gewährleistet werden kann, indem für eine Vielzahl von Werten der Differenzdrehzahl ein Maximal-Motordrehmoment und/oder eine Maximal-Leistung hinterlegt ist. Dies kann zum Beispiel über eine Lookup-Tabelle oder über einen funktionalen Zusammenhang erfolgen.

[0010] Es kann vorgesehen sein, die Maximal-Leistung und/oder das Maximal-Motordrehmoment auf den Wert der Soll-Leistung und/oder des Soll-Motordrehmoments zu beschränken, wenn die für die Vermeidung des Kupplungsverschleiß hinterlegten Werte für die Maximal-Leistung und/oder das Maximal-Motordrehmoment an sich höher als die vom Fahrer geforderten Soll-Werte sind. Für diese Fälle entsprechen dann die Maximal-Leistung und/oder das Maximal-Motordrehmoment der Soll-Leistung und/oder dem Soll-Motordrehmoment.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

[0012] Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Kupplung als Fliehkraftkupplung ausgebildet ist. Eine Fliehkraftkupplung zeichnet sich dadurch aus, dass der Kraftschluss hergestellt wird, indem mit Kupplungsbelägen versehene Verbindungselemente durch die Fliehkraft bei steigender Drehzahl radial nach außen bewegt werden, wodurch Kontakt zur Innenwandung des Kupplungsgehäuses hergestellt wird. Dabei können Fliehkraftkupplungen selbständig arbeiten, wobei das übertragbare Drehmoment von der Drehzahl des Motorabtriebs abhängig sein kann. Bei Abfall der Drehzahl des Motorabtriebs kann eine selbsttätige Trennung erfolgen, indem eine Rückholfeder, auf die Verbindungselemente einwirkt und diese radial nach innen bewegt. Uber die Federkraft kann dabei eingestellt werden, dass der Motor im Leerlauf ausgekuppelt ist.

[0013] Während bei einer Kupplung, deren Verbindungselemente mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch mit dem Betätigungselement für die Kupplung verbunden sind, grundsätzlich der Bediener entscheidet, wie schnell oder langsam die Verbindung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb hergestellt wird, erfolgt bei einer Fliehkraftkupplung stets ein Kraftschluss nur in Abhängigkeit der Rotationsgeschwindigkeit der Verbindungselemente. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung kann durch eine Beschränkung des Ist-Motordrehmoments oder der Ist-Leistung eingreifen, falls der Fahrer ein zu hohes Motordrehmoment oder eine zu hohe Leistung abruft. Dabei ist es möglich, den Eingriff durch die Regeleinrichtung in Abhängigkeit äußerer Umstände, insbesondere der Differenzdrehzahl zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb, zu gestalten.

[0014] Bei einer Fliehkraftkupplung handelt es sich um eine besonders einfache Art einer Kupplung mit einer geringeren Anzahl an mechanischen Bauteilen. Da die Verbindung durch die wirkende Fliehkraft hergestellt wird, ist es im Gegensatz zu elektronisch gesteuerten Kupplungen nicht ohne weiteres möglich, eine Bewegungsbahn für die Verbindungselemente vom ausgekuppelten Zustand in den eingekuppelten Zustand vorzugeben. Da die vorliegende Erfindung auch bei Fliehkraftkupplungen verwendet werden kann, die aufgrund ihres Wirkprinzips bei höherer Drehzahl immer schließen, erlaubt es die Erfindung daher, dass auch Antriebssysteme mit einer Fliehkraftkupplung verschleißarm betrieben werden können.

[0015] Bevorzugt weist das Antriebssystem einen Aktuator zur Beeinflussung einer Gasdosiereinrichtung auf, wobei der Aktuator elektronisch und/oder elektrisch ansteuerbar ist. Die Gasdo-

siereinrichtung dient zur Beeinflussung des Brenngas-Massenstroms, welcher vom Verbrennungsmotor verbrannt wird. Bevorzugt handelt es sich bei der Gasdosiereinrichtung um eine elektrisch und/oder elektronisch ansteuerbare Drosselklappe.

[0016] Der Aktuator wird durch elektrische und/oder elektronische Steuersignale angesteuert, wenn der Fahrer des Fahrzeugs einen Gashebel oder ein Gaspedal betätigt. Derartige Systeme, bei denen ein manuell zu betätigendes Gas-Betätigungselement nicht mehr mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch, sondern elektrisch und/oder elektronisch mit der Gasdosiereinrichtung verbunden ist, sind an sich im Stand der Technik unter „drive-by-wire-System“ oder - bei Motorrädern und Motorfahrrädern - „ride-by-wire-System“ oder auch „E-Gas“ bekannt.

[0017] Der Regler der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung kann in einer Ausführungsform den Aktuator für die Ansteuerung der Gasdosiereinrichtung derart ansteuern, dass in die vom Fahrer durch die Betätigung des Gaspedals oder Gashebels an sich abgerufene Leistung oder Drehmoment eingegriffen wird und durch eine Einflussnahme der Gasdosiereinrichtung eine Beschränkung der Ist-leistung und/oder des Ist-Motordrehmoments erzielt wird.

[0018] Es kann vorgesehen sein, dass die Kupplung einen Kupplungsaktuator aufweist, von dem die Kupplung betätigbar ist, wobei in Folge der Betätigung des Aktuators ein eingekuppelter Zustand und/oder ein ausgekuppelter Zustand erreicht werden. Der Kupplungsaktuator kann direkt in der Kupplung angeordnet sein und bewirken, dass ausgehend vom ausgekuppelten Zustand eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb hergestellt wird. Es kann auch vorgesehen sein, dass dieser Kupplungsaktuator auch bewirkt, dass ausgehend vom eingekuppelten Zustand eine Trennung der Verbindung zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb hergestellt wird. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass für das Auskuppeln und für das Einkuppeln zwei verschiedene Kupplungsaktuatoren zuständig sind.

[0019] Der oder die Kupplungsaktuatoren werden angesteuert, indem elektrische und/oder elektronische Steuersignale in Folge der Betätigung eines manuellen Betätigungselements, etwa einem Handhebel am Lenker eines Motorrads, einem Fußpedal oder einem Druckknopf an den oder die Kupplungsaktuatoren übermittelt werden. Ahnlich wie beim E-Gas ist bei einer solchen Vorrichtung das Betätigungselement für die Kupplung nicht mehr mechanisch, hydraulisch oder auch pneumatisch, sondern elektrisch und/oder elektronisch mit der Kupplung verbunden.

[0020] In einer weiteren Ausführungsform weist die Regeleinrichtung eine Berechnungseinheit auf, die dazu ausgebildet ist, die Differenzdrehzahl zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb in Abhängigkeit einer Ist-Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs, einer Ist-Drehzahl des Motors und eines eingelegten Ganges des Schaltgetriebes zu berechnen. Dadurch ist es möglich, auf Messeinrichtungen, welche die Drehzahl des Motorabtriebs und die Drehzahl des Getriebeantriebs direkt messen und daraus die Differenzdrehzahl berechnen, zu verzichten.

[0021] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Regler dazu ausgebildet ist, eine Drosselklappe über Aktuatoren so anzusteuern, dass ein Offnungswinkel der Drosselklappe begrenzt wird, um dadurch das Ist-Motordrehmoment und die Ist-Leistung zu beschränken. Dabei kann es sich um denselben Aktuator handeln, der im Falle eines E-Gas-Systems elektronisch und/oder elektrisch die Gasbefehle des Fahrers umsetzt und dabei die Gasdosiereinrichtung beeinflusst. Beim Aktuator kann es sich beispielsweise um einen Elektromotor handeln, der vom Bordnetz des Fahrzeugs betrieben wird. Je größer der Offnungswinkel der Drosselklappe desto höhere Werte an Brenngas werden zum Motor geleitet, was einer höheren Leistung und einem höheren Motordrehmoment am Motorabtrieb entspricht. Durch eine Beschränkung des Offnungswinkels der Drosselklappe wird sowohl das Ist- Motordrehmoment als auch die Ist-Leistung beschränkt.

[0022] Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass der Regler dazu ausgebildet ist, eine Zündungseinrichtung so anzusteuern, dass eine Vorzündungsrücknahme begrenzt wird, wodurch das Ist-Motordrehmoment und die Ist-Leistung beschränkt werden können. Um eine möglichst optimale Verbrennung des Brenngasgemischs zu erreichen, erfolgt die Zündung in der Regel kurz bevor der Kolben im Zylinder den oberen Totpunkt erreicht. Durch eine Vorzündungs-

rücknahme erfolgt die Zündung näher beim oberen Totpunkt oder sogar nach dem oberen Totpunkt. Dadurch ergibt sich eine schlechtere Verbrennung, was mit einem geringeren Ist-Motordrehmoment und einer geringeren Ist-Leistung verbunden ist. Aufgrund der schlechteren Emissionswerte sollte eine Vorzündungsrücknahme nur temporär vorgesehen sein. Es kann daher vorgesehen sein, dass die Regeleinrichtung zusätzliche Maßnahmen zur Beschränkung des Ist-Motordrehmoments oder der Ist-Leistung trifft, falls der Fahrer zu lange ein zu großes Drehmoment oder eine zu große Leistung abruft. Vorteilhaft ist bei der Vorzündungsrücknahme, dass eine Beschränkung des Ist- Motordrehmoments und der Ist-Leistung rascher als bei einer Beschränkung des Öffnungswinkels der Drosselklappe erfolgen kann. Die Regeleinrichtung kann daher schneller eingreifen.

[0023] In einer weiteren Ausführungsform weist das Antriebssystem einen Schaltautomat auf. Ein solcher Schaltautomat ist an sich im Stand der Technik unter der Bezeichnung „Quickshifter“ bekannt. Dabei handelt es sich um eine Vorrichtung, die es ermöglicht, bei voller Last ohne Kupplungsbetätigung die Gänge zu wechseln. Zu diesem Zweck weist der Schaltautomat eine Steuereinrichtung auf, welche für das Wechseln in höhere Gänge das Antriebsystem so ansteuert, dass kurzzeitig die Gaszufuhr und zusätzlich oder alternativ die Zündung unterbrochen wird. Während dieser Unterbrechung erfolgt der Gangwechsel ohne Betätigung der Kupplung. Darüber hinaus kann der Schaltautomat auch so ausgebildet sein, dass beim Wechseln in niedrigere Gänge ein Gangwechsel ohne Betätigung der Kupplung möglich ist. Dazu kann durch die Steuervorrichtung kurzzeitig die Gaszufuhr erhöht (Zwischengas) werden, wodurch der Gangwechsel ohne Kupplungsbetätigung möglich ist. Sowohl die Unterbrechung der Gaszufuhr als auch die Erhöhung kann beispielsweise mit einer elektronisch gesteuerten Drosselklappe erfolgen.

[0024] Es kann vorgesehen sein, dass das Antriebssystem eine Steuervorrichtung und einen Schaltautomat aufweist, wobei von der Steuervorrichtung die Kupplung automatisch für das Anfahren und/oder das Abbremsen des Fahrzeugs zum Stillstand betätigt wird. Dazu kann die Steuervorrichtung einen Sensor zur Detektion der Fahrgeschwindigkeit, der Stellung der Gasdosiereinrichtung und/oder des Gashebels oder des Gaspedals, der Stellung der Bremse und der Motordrehzahl aufweisen. Dadurch kann das Antriebssystem erkennen, ob der Fahrer beabsichtigt anzufahren oder bis zum Stillstand abzubremsen. Von der Steuervorrichtung werden Steuersignale an einen oder mehrere Kupplungsaktuatoren übermittelt, von denen die Kupplung betätigt wird.

[0025] Eine Steuervorrichtung kann aber auch vorgesehen sein, wenn das Antriebssystem ein an sich im Stand der Technik bekanntes halbautomatisches Schaltgetriebe aufweist. Bei Betätigung eines Schalt-Betätigungselementes, etwa eines Fußpedals, eines Handhebels oder eines Druckknopfs wird dabei die Kupplung automatisch betätigt und ein vom Fahrer gewünschter Gang eingelegt. Mit einer wie oben beschriebenen Steuervorrichtung, welche die Kupplung zum Anfahren und/oder Abbremsen bis zum Stillstand betätigt, kann auf ein manuell zu betätigendes Kupplungs-Betätigungselement verzichtet werden. Unabhängig davon, ob ein halbautomatisches Getriebe oder ein Schaltautomat vorgesehen ist, kann zusätzlich eine manuelle Kupplungsbetätigung vorgesehen sein. Ein Schaltautomat ermöglicht zwar eine sportlichere Fahrweise durch kürzere Gangwechsel, belastet aber die mechanischen Bauteile des Schaltgetriebes stärker als ein Gangwechsel im ausgekuppelten Zustand. Ist nun trotz Schaltautomat die Möglichkeit vorgesehen, die Kupplung zu betätigen, kann eine schonendere Betriebsweise durch Kupplungsbetätigung während der Gangwechsel gewählt werden, wenn dies vom Bediener gewünscht wird. Die Betätigung der Kupplung kann dabei durch ein manuell zu betätigendes Kupplungs-Betätigungselement ausgelöst werden.

[0026] Die Regeleinrichtung kann dazu ausgebildet sein, eine Signalerzeugungsvorrichtung, vorzugsweise ein Display, so anzusteuern, dass eine Empfehlung zum Wechseln des Ganges signalisiert wird. Dabei können Sensoren für den eingelegten Gang und die Fahrgeschwindigkeit vorgesehen sein, wodurch die Empfehlung in Abhängigkeit dieser Parameter erfolgt. Die Empfehlung kann auch von einem Fahrwunsch des Fahrers abhängig sein. So wird etwa bei einer ökonomischen Fahrweise die Empfehlung zum Wechseln in den nächsthöheren Gang grundsätzlich bei niedrigerer Drehzahl angezeigt, während bei einer sportlichen Fahrweise die Empfehlung

bei höherer Drehzahl signalisiert wird.

[0027] In einer weiteren Ausführungsform weist das Antriebssystem eine Schaltwalzenaktuierung mit einer Steuerungsvorrichtung für die Gangwahl im Schaltgetriebe auf. Dabei kann die Steuerungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, die Ist-Differenzdrehzahl (Ist-Schlupf) in der Kupplung zu erfassen und bei Erreichen einer hinterlegten Maximal-Differenzdrehzahl (Maximal-Schlupf) das Schaltgetriebe über Aktuatoren so anzusteuern, dass selbstständig ein niedrigerer Gang eingelegt wird. Die Ist-Differenzdrehzahl kann auch von der oben beschriebenen Berechnungseinheit berechnet werden. Durch das selbständige Wechseln auf einen niedrigeren Gang kann vermieden werden, dass ein Anfahren des Fahrzeugs oder eine Beschleunigung aufgrund zu hohen Kupplungsschlupfes nicht möglich. Das Anfahren und Beschleunigen wird somit erleichtert. Die Schaltwalzenaktuierung umfasst neben der Steuerungsvorrichtung einen Motor, der beispielsweise durch das Bordnetz des Fahrzeugs mit Strom betrieben wird. Der Motor dient zur Betätigung der Schaltwalze, wodurch in an sich bekannter Weise die Schaltgabeln mit den Getrieberädern der einzelnen Getriebesätze in und außer Eingriff gebracht werden. Mit einer derartigen Schaltwalzenaktuierung mit einer Steuerungsvorrichtung kann ein automatisiertes Schaltgetriebe realisiert werden, wobei die Betätigung der Schaltwalze und somit das Wechseln der Gänge durch den Aktuator erfolgt.

[0028] Die Steuerungsvorrichtung kann dazu ausgebildet sein, beim Erreichen einer hinterlegten Obergrenze einer Ist-Drehzahl des Motors die Schaltwalze über den Aktuator so anzusteuern, dass selbständig der nächsthöhere Gang eingelegt wird. Zusätzlich oder alternativ kann bei Erreichen einer hinterlegten Untergrenze einer Ist- Drehzahl des Motors die Schaltwalze über den Aktuator so angesteuert werden, dass selbständig der nächstniedrigere Gang eingelegt wird. Dabei können mehrere Obergrenzen und/oder mehrere Untergrenzen hinterlegt sein. So können beispielsweise für verschiedene Gangwechsel auch verschiedene Obergrenzen vorgesehen sein. Für verschiedene Gangwechsel auf niedrigere Gänge können auch mehrere verschiedene Untergrenzen hinterlegt sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass aus der Mehrzahl hinterlegter Obergrenzen eine bestimmte Obergrenze ausgewählt wird, die einem bestimmten Fahrmodus entspricht. Wünscht der Betreiber des Kraftfahrzeugs eine sportlichere Fahrweise, wird eine höhere Obergrenze ausgewählt, für eine ökonomischere Fahrweise wird eine niedrigere, verbrauchsoptimierte Obergrenze ausgewählt. Zusätzlich oder alternativ kann auch aus einer Mehrzahl hinterlegter Untergrenzen eine bestimmte Untergrenze entsprechend einem bestimmten Fahrmodus ausgewählt werden.

[0029] Eine Schaltwalzenaktuierung mit Steuerungsvorrichtung ist insbesondere bei einem Antriebssystem mit Fliehkraftkupplung von großem Vorteil, insbesondere in jener Ausführungsform, in der das Schaltgetriebe selbständig einen niedrigeren Gang einlegt. Wird nämlich ein Fahrzeug mit einer Fliehkraftkupplung langsamer und wird in diesem Zustand vom Fahrer nicht der Gashebel oder das Gaspedal betätigt, geraten die Verbindungselemente der Fliehkraftkupplung außer Eingriff und die Kupplung schlupft, das heißt, es existiert eine hohe Differenzdrehzahl zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb. Wird nun das Gaspedal oder der Gashebel erneut betätigt, erfolgt nur eine geringe Beschleunigung, da nach wie vor der zuvor eingelegte Gang eingelegt ist. Durch das selbständige Einlegen eines niedrigen Ganges bei Erreichen eines hinterlegten Maximalschlupfs kann stets eine ausreichende Beschleunigung sichergestellt werden.

[0030] In einer weiteren Ausführungsform ist die Regeleinrichtung dazu ausgebildet, das hinterlegte Maximal-Motordrehmoment und/oder die Maximal-Leistung über einen funktionalen Zusammenhang mit einer Temperatur eines Elements des Antriebssystems abzuändern. Dabei misst ein Temperatursensor die Temperatur eines Elements, beispielsweise eines Bauteils der Kupplung. Ubersteigt diese Temperatur einen kritischen Wert, so wird ein niedrigerer Wert für das Maximal-Motordrehmoment und/oder die Maximal-Leistung herangezogen. Dazu kann beispielsweise ein funktionaler Zusammenhang zwischen Maximal-Motordrehmoment und/oder MaximalLeistung und der Temperatur des Elements vorliegen.

[0031] Die Erfindung betrifft weiters ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Motorrad, mit einem wie oben beschriebenen Antriebssystem.

[0032] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden für verschiedene Ausführungsbeispiele anhand der nachfolgenden Figuren diskutiert. Dabei zeigt:

[0033] Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,

[0034] Fig. 2 bis 6 weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung,

[0035] Fig. 7 ein erfindungsgemäßes Motorrad,

[0036] Fig. 8 eine schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen

Maximal-Leistung und Differenzdrehzahl beim Anfahrvorgang, und

[0037] Fig. 9 eine weitere schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen Maximal-Leistung und Differenzdrehzahl.

[0038] Die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung genannten logischen Baugruppen müssen nicht als physische Bauteile vorliegen, sondern können als Schaltkreise in der Regeleinrichtung des Antriebssystems realisiert sein. Mit „Regler“ ist im Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung nicht zwingend ein physisches Bauteil gemeint, sondern eine bestimmte Funktion, die etwa durch einen Schaltkreis, Speicher, etc. abgebildet sein kann.

[0039] Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 für ein Kraftfahrzeug in Form eines Motorrads 18. Uber den Gashebel 11, der hier als Drehgriff ausgebildet ist, ruft der Fahrer ein Soll-Motordrehmoment M; ab, wobei die als Drosselklappe 8 ausgebildete Gasdosiereinrichtung einen entsprechenden Brenngasmassenstrom für die Verbrennung im Motor 3, vorzugsweise ein Benzinmotor, zur Verfügung stellt. Uber Sensoren wird die der Motordrehzahl entsprechende Drehzahl ns am Motorabtrieb und die Drehzahl nı am Getriebeantrieb gemessen, wobei in einer Berechnungseinheit 7 daraus die Ist-Differenzdrehzahl A; berechnet wird. Die Kupplung 2 kann beispielsweise als Fliehkraftkupplung ausgebildet sein.

[0040] In Abhängigkeit der Ist-Differenzdrehzahl A; gibt der Regler 5 ein Maximal-Motordrehmoment Mm aus, welches mit dem Ist-Motordrehmoment Mi, das von einem Sensor am Motorabtrieb gemessenen wird, in einen Komparator 6 verglichen wird. Übersteigt das Ist-Motordrehmoment Mi den Wert des Maximal-Motordrehmoments Mw wird zum Beispiel über eine Beschränkung des Offnungswinkels der Drosselklappe 8 weniger Brenngas dem Motor 3 zugeführt, wodurch sich das Ist-Motordrehmoment M; verringert. Damit geht eine veränderte Ist- Differenzdrehzahl A; einher, woraufhin der Regler 5 einen neuen Wert für das Maximal-Motordrehmoment Mm ausgibt, der wiederum mit dem Ist-Motordrehmoment Mi verglichen wird. Bei verringerter Ist-Differenzdrehzahl A; kann in der Regel das Ist- Motordrehmoment Mi erhöht werden, da auch das MaximalMotordrehmoment Mm höhere Werte aufweist. Insgesamt erfolgt eine Beschränkung des Ist-Motordrehmoments M;. In gleicher Weise kann eine Beschränkung der Ist-Leistung P; erfolgen.

[0041] Fig. 2 entspricht der Fig. 1 mit dem Unterschied, dass die Ist-Differenzdrehzahl A; nicht durch direkte Messung der Drehzahlen ns und nı berechnet wird. In dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems 1 wird nur die Motordrehzahl ns gemessen. Weiters werden Informationen über den eingelegten Gang G und die Ist-Geschwindigkeit vi des Fahrzeugs der Berechnungseinheit 7 zur Verfügung gestellt, welche daraus die Ist-Differenzdrehzahl A; berechnet.

[0042] Das Ausführungsbeispiel der Fig. 3 unterscheidet sich insofern von jenem der Fig. 2 als ein E-Gas-System vorgesehen ist. Eine Betätigung des Gasgriffs 11 erzeugt ein elektrisches Signal entsprechend dem Drehwinkel des Gasgriffs 11, welches an eine Motorsteuerung 14 übermittelt wird. Die Motorsteuerung 14 gibt in weiterer Folge einen Steuerbefehl an die elektronisch ansteuerbare Drosselklappe 8 aus, die eine der Stellung des Gasgriffs 11 und somit dem SollMotordrehmoment M; entsprechende Menge an Brenngas dem Motor 3 zuführt. Wiederum wird das Ist- Motordrehmoment Mi am Motorabtrieb gemessen und in einem Komparator 6 mit dem Maximal-Motordrehmoment Mm vergleichen. UÜbersteigt das Ist- Motordrehmoment Mi das Maximal-Motordrehmoment Mm, wird ein Befehl zur Motorsteuerung 14 übermittelt, welche einen Aktuator in der Drosselklappe 8 ansteuert, um deren Öffnungswinkel und damit das Ist-Motordrehmoment Mi zu beschränken. In weiterer Folge stellt sich eine neue Ist-Differenzdrehzahl A; ein,

sodass ein neuer Wert für das Maximal-Motordrehmoment Mi vom Regler 5 abgerufen und an den Komparator 6 übermittelt wird. Die Motorsteuerung 14 kann zum Beispiel auch in der elektronisch ansteuerbaren Drosselklappe 8 integriert sein.

[0043] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 4 ist eine andere Maßnahme zur Beschränkung des IstMotordrehmoments M; realisiert. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Steuerbefehl vom Komparator 6 nicht an einen Aktuator der Drosselklappe 8, sondern an eine Zündungseinrichtung 9 übermittelt, welche eine Begrenzung der Vorzündungsrücknahme durchführt. Entsprechend der notwendigen Beschränkung des Ist-Motordrehmoments M; erfolgt der Zündzeitpunkt näher oder gar nach dem oberen Totpunkt des Zylinders (im Falle eines Einzylindermotors) oder der Zylinder (im Falle eines Motors mit mehreren Zylindern). Dadurch wird eine schlechtere Verbrennung im Motor 3 erwirkt, was mit einem geringeren Ist-Motordrehmoment M; verbunden ist. Diese Maßnahme wirkt besonders schnell, sodass auf ein zu großes Soll-Motordrehmoment M; beinahe unmittelbar reagiert werden kann.

[0044] Es kann vorgesehen sein, auf einen Sensor zur Messung des Ist-Motordrehmoments M; zu verzichten. Stattdessen kann die Berechnungseinheit 7 aus dem von der Motorsteuerung 14 zur Verfügung gestellten Wert für das Soll-Motordrehmoment M; entsprechend der Stellung des Gasgriffs 11 einen Wert für das Ist-Motordrehmoment Mi; errechnen.

[0045] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 wird die Beschränkung des Ist-Motordrehmoments Mi über die Motorsteuerung 14 und einen Aktuator zur Begrenzung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 8 erreicht. Die Berechnungseinheit 7 steuert eine Signalerzeugungsvorrichtung 17 an, von der eine Empfehlung für Gangwechsel signalisiert werden. Zu diesem Zweck weist das Getriebe 4 einen Schaltautomat 11 auf. Für die Gangwechsel steuert der Schaltautomat 11 die Zündungseinrichtung 9 so an, dass während des Schaltvorgangs die Zündung ausgesetzt wird, damit das Getriebe 4 während dieses kurzen Zeitraums nicht unter Volllast steht. Für das Anfahren ist eine Steuervorrichtung 13 vorgesehen, welche die Kupplung 2 automatisch betätigt. Da es sich bei der Kupplung 2 um eine Fliehkraftkupplung handelt, erfolgt das Auskuppeln beim Abbremsen zum Stillstand automatisch.

[0046] Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist ebenfalls eine automatisch betätigbare Kupplung 2 mit einer Steuervorrichtung 13 vorgesehen, welche mit einem der Steuerungsvorrichtung 16 eines Schaltwalzenaktuator 15 verbunden ist. Es handelt sich bei diesem Ausführungsbeispiel um ein sogenanntes automatisiertes Schaltgetriebe, welches an sich im Stand der Technik bekannt ist. Von der Berechnungseinheit 7 wird der Wert der Ist-Differenzdrehzahl A; an die Steuerungsvorrichtung 16 übermittelt, welche bei Erreichen einer hinterlegten Maximal-Differenzdrehzahl Ay die Schaltwalzenaktuierung 15 ansteuert, um selbständig einen niedrigeren Gang einzulegen, wodurch eine Beschleunigung auch bei vorher hohem Kupplungsschlupf erreicht wird. Wiederum ist dies besonders von Vorteil, wenn die Kupplung 2 eine Fliehkraftkupplung ist. Der Regler 5 ist weiters mit einem Temperaturfühler in der Kupplung 2 verbunden. Je nach Wert der Temperatur T ändert sich der berechnete Wert für das Maximal-Motordrehmoment Mm.

[0047] Als Alternative oder Ergänzung kann für die Zwecke der vorliegenden Erfindung statt des Soll-Motordrehmoments M;, des Ist-Motordrehmoments Mi und des Maximal-Motordrehmoments Mm die Soll-Leistung Ps, die Ist-Leistung P; oder die Maximal-Leistung Pn verwendet werden.

[0048] Figur 7 zeigt ein Motorrad 18 mit einem erfindungsgemäßen Antriebsystem 1, wobei das Motorrad 18 eine Regeleinrichtung aufweist, die dazu ausgebildet ist, ein Ist- Motordrehmoment Mi des Motors 3 und/oder eine Ist-Leistung P; des Motors 3 bei Erreichen eines hinterlegten Maximal-Motordrehmoments MA und/oder einer hinterlegten Maximal-Leistung Pm auf das MaximalMotordrehmoment Mm und/oder die Maximal-Leistung Pm zu beschränken, wobei das hinterlegte Maximal-Motordrehmoment Mm und die hinterlegte Maximal-Leistung Pm von einer Ist- Differenzdrehzahl A; zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb abhängig sind.

[0049] Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen Maximal-Leistung Pm und Ist-Differenzdrehzahl A; beim Anfahrvorgang. Auf der x-Achse ist die Ist-Geschwindigkeit vi des Motorrads 18 aufgetragen, auf der y-Achse die Leistung und die Ist-

Differenzdrehzahl A;. Beim Anfahren des Motorrads 18, das in diesem Ausführungsbeispiel eine Fliehkraftkupplung 2 aufweist, möchte der Fahrer rasch beschleunigen und fordert daher eine hohe Soll-Leistung Ps vom Motor 3 an. Beim Anfahren ist zunächst die Ist-Differenzdrehzahl A; (strichpunktierte Linie) in der Kupplung hoch. Wird in diesem Zustand die vom Motor 3 zur Verfügung gestellte Leistung nicht beschränkt, stellt sich übermäßiger Kupplungsverschleiß ein. Um dem vorzubeugen, ist im erfindungsgemäßen Antriebssystem 1 vorgesehen, die am Motorabtrieb zur Verfügung gestellte Ist-Leistung P:; zu beschränken, sobald eine Maximal-Leistung P erreicht wird. In diesem Ausführungsbeispiel kann die Regeleinrichtung über einen funktionalen Zusammenhang bei gegebener Ist- Differenzdrehzahl A; eine Maximal-Leistung Pm errechnen und hinterlegen oder einen vorab hinterlegten Wert heranzuziehen.

[0050] Bei sinkender Ist-Differenzdrehzahl A; nähert sich die hinterlegte Maximal-Leistung Pın (punktierte Linie) der Soll-Leistung Ps an. Sobald die Ist-Leistung P; die Maximal-Leistung Pın erreicht, wird die Ist-Leistung P; beschränkt, sodass die vom Motor 3 zur Verfügung gestellte Leistung P; der Maximal-Leistung Pm und nicht der vom Fahrer geforderten Soll-Leistung Ps entspricht. Erst mit steigender Maximal-Leistung P} nähert sich die Ist-Leistung P; der Soll-Leistung Ps an. Im geschlossenen Zustand der Kupplung 3 ist die Ist-Differenzdrehzahl A; Null oder nahe Null. Spätestens in diesem Zustand kann die Ist-Leistung P:; der Soll-Leistung Ps entsprechen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel gibt die Regeleinrichtung aber nicht nur bei geschlossener Kupplung sondern auch schon bei einer Ist-Differenzdrehzahl A; unterhalb einer, in Abhängigkeit der geforderten Soll-Leistung P; festgelegten Grenz-Differenzdrehzahl A9 eine Maximal-Leistung P vor, die der vom Fahrer geforderten Soll-Leistung Ps entspricht. Es könnte aber auch vorgesehen sein, dass bei geschlossener Kupplung oder schon unterhalb der Grenz-Differenzdrehzahl Ao9 die Maximal-Leistung P} auf einen Wert höher als die Soll-Leistung Ps festgesetzt wird oder gar kein Maximalwert für die Leistung mehr vorgesehen ist. In diesen Fällen kann die Soll-Leistung Ps als Maximal-Leistung P} festgelegt werden, sodass dann die Ist-Leistung P; ebenfalls der Soll-Leistung Ps entspricht.

[0051] Figur 9 zeigt eine weitere schematische Darstellung des funktionalen Zusammenhangs zwischen Maximal-Leistung Pm und Ist-Differenzdrehzahl A;. In dieser Figur ist auf der x-Achse die Ist-Differenzdrehzahl A; aufgetragen, während auf der y-Achse die Leistung aufgetragen ist. Es ist gut erkennbar, dass die Maximal-Leistung P} (punktierte Linie) vom Zustand der geschlossenen Kupplung (A; gleich oder nahe Null) bis zur Grenz-Differenzdrehzahl Ao der geforderten Soll-Leistung Ps entspricht. Die Ist-Leistung P; kann daher in diesem Bereich der geforderten SollLeistung Ps entsprechen. Bei Werten der Ist-Differenzdrehzahl A; oberhalb der Grenz-Differenzdrehzahl Ao, liegt die Maximal-Leistung P} unterhalb der Soll-Leistung Ps. Aufgrund der Beschränkung der Ist-Leistung Pi liegt die vom Motor 3 zur Verfügung gestellte Leistung nunmehr unterhalb der geforderten Soll-Leistung Ps, wodurch der Verschleiß der Kupplung 2 minimiert werden kann.

BEZUGSZEICHENLISTE:

1 Antriebssystem

2 Kupplung

3 Motor

4 Schaltgetriebe

5 Regler

6 Komparator

7 Berechnungseinheit

8 Drosselklappe

9 Zündungseinrichtung

10 Schaltautomat

11 Gashebel

12 Kupplungshebel

13 Steuervorrichtung für die Kupplung 14 Motorsteuerung

15 Schaltwalzenaktuierung

16 Steuerungsvorrichtung für Schaltwalzenaktuierung 17 Signalerzeugungsvorrichtung 18 Motorrad

Mi Ist-Motordrehmoment

Mm Maximal-Motordrehmoment Pi Ist-Leistung

Pın Maximal-Leistung

Ms Soll-Motordrehmoment

Ps Soll-Leistung

A; Ist-Differenzdrehzahl

Am Maximal-Differenzdrehzahl Ao9 Grenz-Differenzdrehzahl

Vi Ist-Geschwindigkeit

Ni Ist-Drehzahl

G Eingelegter Gang

T Temperatur in der Kupplung N3 Drehzahl Motorabtrieb

Na Drehzahl Getriebeantrieb

AT 16 842 U1 2020-11-15

Claims

Ansprüche

1. Antriebssystem für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für ein Motorrad, mit einem Motor mit einem Motorabtrieb, einem Schaltgetriebe mit einem Getriebeantrieb und einer zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb angeordneten Kupplung, welche zumindest temporär den Betrieb des Getriebeantriebs und des Motorabtriebs mit unterschiedlichen Drehzahlen gestattet, und mit einer Regeleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung einen Regler (5) aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein Ist- Motordrehmoment (M;) des Motors (3) und/oder eine Ist-Leistung (Pi) des Motors (3) bei Erreichen eines hinterlegten Maximal-Motordrehmoments (Mm) und/oder einer hinterlegten Maximal-Leistung (Pm) auf das Maximal-Motordrehmoment (Mm) und/oder die Maximal-Leistung (Pm) zu beschränken, wobei das hinterlegte Maximal-Motordrehmoment (Mm) und die hinterlegte Maximal-Leistung (Pm) von einer Ist-Differenzdrehzahl (A;) zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb abhängig sind.

2. Antriebssystem nach Anspruch 1, wobei die Kupplung (3) eine Fliehkraftkupplung ist.

3. Antriebssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Aktuator zur Beeinflussung einer Gasdosiereinrichtung, vorzugsweise einer Drosselklappe (8), vorgesehen ist, und wobei der Aktuator elektronisch und/oder elektrisch ansteuerbar ist.

4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein Kupplungs-Aktuator vorgesehen ist, von dem die Kupplung (3) betätigbar ist und wobei der Kupplungsaktuator elektronisch und/oder elektrisch ansteuerbar ist.

5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Regeleinrichtung eine Berechnungseinheit (7) umfasst, die dazu ausgebildet ist, die Ist-Differenzdrehzahl (A;) zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb in Abhängigkeit einer Ist-Geschwindigkeit (vi) des Kraftfahrzeugs, einer Ist- Drehzahl (n;) des Motors und eines eingelegten Ganges (G) des Schaltgetriebes (4) zu berechnen.

6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Regler (5) dazu ausgebildet ist, eine Drosselklappe (8) über Aktuatoren so anzusteuern, dass ein Offnungswinkel der Drosselklappe (8) begrenzt wird.

7. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Zündungseinrichtung (9) so anzusteuern, dass eine Vorzündungsrücknahme begrenzt wird.

8. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Antriebssystem (1) einen Schaltautomat (11) aufweist.

9. Antriebssystem nach Anspruch 8, wobei eine Steuervorrichtung (13) zur automatischen Betätigung der Kupplung (2) vorgesehen ist.

10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Kupplung (2) manuell betätigbar ist und zusätzlich eine Steuervorrichtung (13) zur automatischen Betätigung der Kupplung (2) vorgesehen ist.

11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Regeleinrichtung dazu ausgebildet ist, eine Signalerzeugungsvorrichtung (17), vorzugsweise ein Display, so anzusteuern, dass eine Empfehlung zum Wechseln des Ganges (G) signalisiert wird.

12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Antriebssystem (1) eine Schaltwalzenaktuierung (15) mit einer Steuerungsvorrichtung (16) für die Gangwahl im Schaltgetriebe (4) aufweist.

13. Antriebssystem nach Anspruch 12, wobei die Steuerungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, die Ist-Differenzdrehzahl (A;) zwischen Motorabtrieb und Getriebeantrieb in der Kupplung (2) zu erfassen und bei Erreichen einer hinterlegten Maximal-Differenzdrehzahl (Am) das Schaltgetriebe (4) über Aktuatoren so anzusteuern, dass selbstständig ein niedrigerer Gang eingelegt wird.

14. Antriebssystem nach Anspruch 12 oder 13, wobei die Steuerungsvorrichtung (16) dazu ausgebildet ist, bei Erreichen einer hinterlegten Obergrenze einer Ist-Drehzahl (ns) des Motors (3) das Schaltgetriebe (4) über Aktuatoren so anzusteuern, dass selbstständig der nächsthöhere Gang eingelegt wird und/oder bei Erreichen einer hinterlegten Untergrenze einer IstDrehzahl (ns) des Motors (3) das Schaltgetriebe (4) über Aktuatoren so anzusteuern, dass selbstständig der nächstniedrigere Gang eingelegt wird.

15. Antriebssystem nach Anspruch 14, wobei eine Mehrzahl von Obergrenzen und/oder eine Mehrzahl von Untergrenzen hinterlegt sind, und wobei über eine Eingabeeinheit eine bestimmte Obergrenze und/oder eine bestimmte Untergrenze auswählbar sind.

16. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei der Regler (5) dazu ausgebildet ist, das hinterlegte Maximal-Motordrehmoment (Mm) und/oder die hinterlegte Maximal-Leistung (Pm) in Abhängigkeit einer Temperatur (T) eines Elements des Antriebssystems (1) abzuändern.

17. Kraftfahrzeug, insbesondere Motorrad, mit einem Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen