DE102010015036A1

DE102010015036A1 - Schalteinrichtung für Motorräder

Info

Publication number: DE102010015036A1
Application number: DE201010015036
Authority: DE
Inventors: Matthias Mohr; Jan Backhaus
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2011-10-20
Anticipated expiration: 2030-04-16
Also published as: DE102010015036B4

Abstract

Schalteinrichtung für Motorräder, mit einem per Fuß in eine erste Schaltrichtung oder in eine der ersten Schaltrichtung entgegengesetzte zweite Schaltrichtung betätigbaren Betätigungselement, das über eine Schaltassistenzeinrichtung, die ein Schalten bei geschlossener Kupplung ermöglicht, mit einem Schalteingang eines Motorradgetriebes gekoppelt ist. Die Schaltassistenzeinrichtung ermöglicht in beiden Schaltrichtungen ein Schalten bei geschlossener Kupplung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schalteinrichtung für Motorräder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Schalteinrichtungen für Motorräder weisen üblicherweise einen Fußschalthebel auf, der unmittelbar auf einer Schaltwelle eines Getriebes angeordnet oder über einen „Hebel-Gelenkmechanismus” mit einem „Schalteingang” (z. B. einer Schaltwelle) des Getriebes verbunden ist. Durch sequentielles nach oben Ziehen des Schalthebels kann von einem aktuellen Gang in den nächsthöheren Gang geschaltet werden. Durch nach unten Drücken des Schalthebels kann sequentiell in niedrigere Gänge geschaltet werden.
Bei sehr sportlichen Motorrädern möchte man sehr schnell Schalten und zwar möglichst ohne dass die Kupplung betätigt werden muss. Mit der neuen BMW HP2 Sport wurde ein sogenannter „Schaltassistent” vorgestellt. Bei dem Schaltassistent handelt es sich um eine Schaltkraftübertragungseinrichtung, die zwischen dem Fußschalthebel und dem Schalteingang des Getriebes angeordnet ist. Die Schaltkraftübertragungseinrichtung bzw. eine daran angeschlossene Elektronik sensiert die vom Fuß des Fahrers ausgeübte Schaltkraft. Ein Überschreiten eines vorgegebenen Schaltkraftschwellwerts wird als „Schaltwunsch” interpretiert. Liegt ein Schaltwunsch vor, so setzt die Elektronik kurzzeitig das Drehmoment des Antriebsmotors herab, was dann ohne Betätigen der Kupplung ein Hochschalten vom aktuellen Gang in einen nächsthöheren Gang bzw. ein Herunterschalten in einen nächstniedrigeren Gang ermöglicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, den von dem Motorrad BMW HP2 Sport bekannten Schaltassistenten weiter zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Schalteinrichtung für Motorräder mit einem per Fuß betätigbaren Betätigungselement, insbesondere einem Fußschaltelement bzw. einem Fußschalthebel, das bzw. der ausgehend von einer unbetätigten Grundstellung in eine „erste Schaltrichtung” oder in eine der ersten Schaltrichtung entgegengesetzte „zweite Schaltrichtung” betätigbar ist. Das Betätigungselement ist über eine Schaltassistenzeinrichtung, die ein Schalten bei geschlossener Kupplung ermöglicht, mit einem Schalteingang eines Motorradgetriebes gekoppelt. Bei dem „Schalteingang” kann es sich z. B. um eine Schaltwelle handeln, die seitlich aus dem Gehäuse des Motorradgetriebes heraussteht.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schaltassistenzeinrichtung in beiden Schaltrichtungen ein Schalten bei geschlossener Kupplung ermöglicht. Es kann also bei geschlossener Kupplung sowohl von einem Gang in einen nächsthöheren Gang hochgeschaltet als auch von einem Gang in einen nächstniedrigeren Gang herunterschaltet werden, was insbesondere für sportlich sehr ambitionierte Fahrer und insbesondere für Motorradrennfahrer von großem Vorteil ist.
Die Schaltassistenzeinrichtung gemäß der Erfindung weist eine Feder auf und ist derart konzipiert, dass die Feder ausgehend von der unbetätigten Grundstellung des Betätigungselements sowohl beim Betätigen in der ersten als auch beim Betätigen in der zweiten Schaltrichtung komprimiert wird. Die Schaltassistenzeinrichtung weist somit in beiden Betätigungsrichtungen exakt ein und dieselbe Federkennlinie auf. Im Unterschied zu anderen Schaltassistenzeinrichtungen kommt man gemäß der Erfindung mit einer einzigen Feder aus, was einen relativ einfachen und kostengünstigen Aufbau ermöglicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Feder der Schaltassistenzeinrichtung in der unbetätigten Grundstellung des Betätigungselements auf Druck vorgespannt ist, was den Vorteil hat, dass sich die Schaltassistenzeinrichtung im unbetätigten Grundzustand des Betätigungselements stets in einer kinematisch definierten Grundposition befindet.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schaltkraftübertragungseinrichtung ein „betätigungselementnahes Eingangselement” und „schalteingangsnahes Ausgangselement” auf. Das Eingangselement und das Ausgangselement sind verschieblich relativ zueinander angeordnet, ähnlich wie dies bei einer Kolben-/Zylinderanordnung der Fall ist. Ein zylindrisches Gehäuse der „Kolben-/Zylinderanordnung” kann mit dem Ausgangselement oder mit dem Eingangselement verbunden bzw. durch das Ausgangselement oder das Eingangselement gebildet sein. Das „kolbenartigen Element” der Kolben-/Zylinderanordnung kann dann entsprechend durch das Eingangselement bzw. das Ausgangselement gebildet sein und ragt in das zylindrische Gehäuse hinein. Die Feder der Schaltassistenzeinrichtung kann dann auf einem stangenartigen Abschnitt des kolbenartigen Elements (des Ausgangselements oder des Eingangselements) angeordnet sein.
Zum Abstützen der Federkräfte kann ein erstes und zweites Abstützelement vorgesehen sein, wobei das erste Abstützelement ein erstes Ende der Feder und das zweite Abstützelement ein zweites Ende der Feder abstützt. Die beiden Abstützelemente können verschieblich auf dem „stangenartigen Abschnitt” des kolbenartigen Elements angeordnet sein. Die Feder drückt mit ihren beiden Enden jeweils gegen eine zugeordnete Abstützfläche der Abstützelemente. Die Abstützelemente wiederum können sich jeweils mit ihrer der Feder abgewandte Seite an einer zugeordneten Innenfläche des Gehäuses abstützen. Als geeignete Innenfläche kommt z. B. ein Gehäuseabsatz o. ä. in Betracht.
Der Begriff „Gehäuse” ist dabei äußerst breit auszulegen. Das Gehäuse kann durchaus durch mehrere Komponenten gebildet sein, wie etwa durch ein Gehäusehauptteil und einem oder mehreren „deckelartigen” Elementen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Schaltkraftübertragungseinrichtung eine Sensoreinrichtung auf, welche die „Relativbewegung” des Eingangselements in Bezug auf das Ausgangselement, oder umgekehrt, sensiert. Bei der Sensoreinrichtung kann es sich z. B. um eine Wegemesseinrichtung handeln, welche den Relativverschiebungsweg des Eingangselements in Bezug auf das Ausgangselement, oder umgekehrt, misst. Das von der Sensoreinrichtung gelieferte Signal entspricht einer im Wesentlichen durch die Federhärte definierten Schaltkraft in die erste Schaltrichtung bzw. in die zweite Schaltrichtung. Dem von der Sensoreinrichtung gelieferten Signal kann somit eine entsprechende Schaltkraft äquivalent zugeordnet werden. Alternativ dazu kann auch vorgesehen sein, dass die Sensoreinrichtung unmittelbar die zwischen dem Eingangselement und dem Ausgangselement wirkende (Schalt-)kraft misst.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Sensoreinrichtung elektrisch an eine Motorelektronik angeschlossen. Überschreitet das von der Sensoreinrichtung gelieferte Signal in der ersten Schaltrichtung einen ersten, vorgegebenen Signalwert – oder dementsprechend in der zweiten Schaltrichtung einen vorgegebenen zweiten Signalwert – so kann vorgesehen sein, dass die Motorelektronik das Motormoment vorübergehend absenkt. Das Überschreiten der vorgegebenen Signalwerte lässt darauf schließen, dass der Fahrer eine signifikante Schaltkraft in der ersten oder in der zweiten Schaltrichtung auf das Betätigungselement ausübt, d. h. dass er schalten möchte. Das kurzzeitige Absenken des Motormoments ermöglicht ein Schalten des Motorradgetriebes in einen höheren oder in einen niedrigeren Gang, ohne dass die Kupplung betätigt werden muss.
Es kann vorgesehen sein, dass das Betätigungselement zum Schalten in der ersten Schaltkraftrichtung per Fuß gezogen, z. B. nach oben gezogen wird, und zum Schalten in der zweiten Schaltkraftrichtung mit dem Fuß nach unten gedrückt wird, wobei die erste Schaltkraftrichtung einem Hochschalten vom aktuellen Gang in einen nächsthöheren Gang und die zweite Schaltkraftrichtung einem Herunterschalten in einen niedrigeren Gang entspricht.
Erkennt der Schaltassistent, dass der Fahrer schalten möchte, so wird, wie bereits erwähnt, das Antriebsmoment des Motorradmotors kurzzeitig abgesenkt. Beim erneuten Wiederanheben des Motormoments kann vorgesehen sein, dass die Motorelektronik automatisch eine dem „Zielgang” bei der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit entsprechende Motordrehzahl einregelt. Dies ist insbesondere beim Herunterschalten in einen niedrigeren Gang von Vorteil, da die Motordrehzahl im Zielgang größer sein muss als im Ausgangsgang.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Schnittdarstellung einer Schaltassistenzeinrichtung gemäß der Erfindung;
2, 3 eine Frontansicht bzw. eine Ansicht von unten einer Schaltassistenzeinrichtung gemäß der Erfindung; und
4 ein Diagramm, welches den Verlauf der von der Schaltassistenzeinrichtung übertragenen Kraft über den Relativverschiebeweg sowie das von der Sensoreinrichtung gelieferte elektrische Signal über dem Relativverschiebeweg zeigt.
1 zeigt einen Schaltassistenten 1 für eine Motorradschalteinrichtung. Der Schaltassistent 1 weist eine durch ein „Eingangselement” 2 und ein Ausgangselement 3 gebildete Kolben-/Zylinderanordnung auf. Das Eingangselement 2 ist im Wesentlichen durch eine Schaltstange gebildet, die einen ersten Abschnitt 2a und einen zweiten Abschnitt 2b aufweist. Der erste Abschnitt 2a weist einen größeren Durchmesser als der zweite Abschnitt 2b auf. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Abschnitten 2a, 2b ist durch einen Absatz 2c gebildet. Am linken Ende des Abschnitts 2b ist ein Permanentmagnet 4 angeordnet, der über einen Magnethalter 5 mit dem Abschnitt 2b verbunden ist.
Der Permanentmagnet 4, der Magnethalter 5 und der Abschnitt 2b können mit einer in einer Axialrichtung 6 verlaufenden Längsbohrung versehen sein. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das Ausgangselement 3 einen dornartigen Fortsatz 7 auf, der in die Längsbohrung ragt und mit dieser ein „Gleitlager” bildet. Der Permanentmagnet 4, der Magnethalter 5 und der Abschnitt 2b sind auf dem dornartigen Fortsatz 7 in Axialrichtung 6 verschieblich.
Das Ausgangselement 3 bildet ein im Wesentlichen zylindrisches Gehäuse mit einem ersten Gehäuseabschnitt 3a und einem sich daran anschließenden zweiten Gehäuseabschnitt 3b. Der zweite Gehäuseabschnitt 3b weist einen etwas größeren Innendurchmesser als der erste Gehäuseabschnitt 3a auf. Der Übergangsbereich zwischen den beiden Abständen 3a, 3b ist durch einen Gehäuseabsatz 3c gebildet.
Der Gehäuseabschnitt 3b bildet einen Gehäuseraum aus, in den eine Spiralfeder 8 sowie ein linkes und eine rechtes Abstützelement 9 bzw. 10 eingesetzt ist. Das linke Abstützelement 9 stützt ein linkes Ende der Feder 8 ab. Das rechte Abstützelement 10 stützt ein rechtes Ende der Feder 8 ab.
Das Gehäuse weist ferner einen Gehäusedeckel 11 auf, der auf den Gehäuseabschnitt 3b aufgeschraubt ist.
Die Feder 8 ist auf Druck vorgespannt. Sie weist also in Bezug auf den durch den Gehäuseabschnitt 3b und die beiden Abstützelemente 9, 10 gebildeten Teilraum des Gehäuses ein gewisses Übermaß in Axialrichtung 6 auf. Aufgrund der Vorspannung der Feder 8 werden die beiden Abstützelemente 9, 10 nach links bzw. nach rechts gedrückt. Die Feder 8 drückt dabei das Abstützelement 9 gegen den Gehäuseabsatz 3c und das Abstützelement 10 gegen die Innenseite des Gehäusedeckels 11.
Der in 1 gezeigte Schaltassistent kann zwischen einem Betätigungselement und einem Schalteingang eines Getriebes angeordnet sein. Beispielsweise kann das Eingangselement 2 über einen Kugelkopf 12 (vgl. 2, 3) mit einem Betätigungselement, wie etwa einem Fußschalthebel eines Motorrads verbunden sein. Das Ausgangselement 3 kann ebenfalls über einen Kugelkopf 13 (vgl. 2, 3) mit einem Schalteingang eines Motorradgetriebes gekoppelt sein.
Bei herkömmlichen Motorrädern kann der Fahrer durch Drücken des Fußschalthebels sequentiell von einem aktuellen Gang in den nächstniedrigeren Gang schalten. Durch nach oben Ziehen bzw. Schwenken des Fußschalthebels kann sequentiell vom aktuellen Gang in einen nächsthöheren Gang geschaltet werden.
Drückt der Fahrer beispielsweise den Fußschalthebel nach unten, so führt dies zu einer Relativverschiebung des Eingangselements 2 des Schaltassistenten 1 in Bezug auf das Ausgangselement 3.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein nach unten Drücken des Fußschalthebels dazu führt, dass das Eingangselement 2 ausgehend von der in 1 gezeigten „unbetätigten Neutralstellung” nach links in Bezug auf das Ausgangselement 3 verschoben wird. Dies führt dazu, dass das Abstützelement 10 von dem Absatz 2c mitgenommen, d. h. mitverschoben wird. Die Feder 8 wird dabei weiter zusammengepresst, wodurch sich die Schaltkraft in Bezug auf die Vorspannkraft der Feder 8 vergrößert. Bei einer Relativverschiebung des Eingangselements 2 nach links in Bezug auf das Ausgangselement 3 wird der Permanentmagnet 4 entsprechend mitverschoben. Die Relativverschiebung des Permanentmagneten 4 wird durch eine im Außenbereich des Gehäuses angeordnete Sensoreinrichtung 14 sensiert. Die Sensoreinrichtung 14 ist über eine hier nicht näher dargestellte elektrische Verbindung mit der Bordelektronik des Motorrads, insbesondere mit der Motorsteuerung verbunden.
Wird das Ausgangselement 2 in umgekehrter Richtung ausgehend von der in 1 gezeigten Ausgangsstellung nach rechts verschoben, so wird diese Bewegung von dem Abschnitt 2b des Eingangselements über eine Hülse 15 auf das linke Abstützelement 9 übertragen, welches dann auf dem Abschnitt 2b nach rechts gleitet und dabei die Feder 8 zusammendrückt.
Die Feder 8 wird also bei einer Betätigung des Schaltassistenten 1 stets zusammengedrückt und zwar unabhängig von der Schaltrichtung. Der Schaltassistent weist dementsprechend sowohl beim Hochschalten als auch beim Herunterschalten ein- und dieselbe Federkennlinie auf, was in 4 durch die beiden V-förmig verlaufenden geraden Abschnitte 16a, 16b angedeutet ist. Die Gerade 17 repräsentiert das von der Sensoreinrichtung 14 gelieferte Sensorsignal, bei dem es sich z. B. um eine elektrische Spannung handeln kann.
Wird auf den Schaltassistenten eine hinreichend hohe Betätigungskraft ausgeübt, so gehen die beiden Abstützelemente 9, 10 ab einem bestimmten, vorgegebenen Verschiebeweg „auf Block”.
Die Relativverschiebebewegung des Eingangselements 2 in Bezug auf das Ausgangselement 3 wird durch die Sensoreinrichtung 14 registriert. Der Verschiebeweg korreliert dabei mit einer entsprechenden Schaltkraft. Überschreitet der Verschiebeweg einen vorgegebenen Verschiebeweg, so wird dies von der Bord- bzw. Motorelektronik des Motorrads erkannt und als „Schaltwunsch” interpretiert. Bei Erkennen eines Schaltwunschs wird von der Motorelektronik kurzzeitig das Antriebsmoment des Motors abgesenkt, was dann ein Hoch- bzw. Herunterschalten ohne Betätigen der Kupplung ermöglicht.

Claims

Schalteinrichtung für Motorräder, mit einem per Fuß in eine erste Schaltrichtung oder in eine der ersten Schaltrichtung entgegengesetzte zweite Schaltrichtung betätigbaren Betätigungselement, das über eine Schaltassistenzeinrichtung (1), die ein Schalten bei geschlossener Kupplung ermöglicht, mit einem Schalteingang eines Motorradgetriebes gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltassistenzeinrichtung (1) in beiden Schaltrichtungen ein Schalten bei geschlossener Kupplung ermöglicht.
Schalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltassistenzeinrichtung (1) eine Feder (8) aufweist, wobei die Schaltassistenzeinrichtung (1) derart konzipiert ist, dass die Feder (8) ausgehend von einer unbetätigten Grundstellung des Betätigungselements beim Betätigen des Betätigungselements sowohl in der ersten als auch beim Betätigen in der zweiten Schaltrichtung komprimiert wird.
Schalteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder die einzige Feder der Schaltassistenzeinrichtung (1) ist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder in der unbetätigten Grundstellung des Betätigungselements auf Druck vorgespannt ist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltassistenzeinrichtung ein betätigungselementnahes Eingangselement (2) und ein schalteingangsnahes Ausgangselement (3) aufweist.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (8) ein erstes und ein zweites Federende aufweist, wobei das erste Federende durch ein erstes Abstützelement (9) und das zweite Federende durch ein zweites Abstützelement (10) abgestützt ist.
Schalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abstützelemente (9, 10) verschieblich auf einem stangenartigen Abschnitt (2b) des Eingangselements (2) bzw. des Ausgangselements (3) angeordnet sind.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3a, 3b) vorgesehen ist, das mit dem Ausgangselement (3) oder mit dem Eingangselement (2) verbunden ist, wobei sich der stangenartige Abschnitt (2b) mit den darauf angeordneten Abstützelementen (9, 10) und der zwischen den Abstützelementen (9, 10) angeordneten Feder (8) im Inneren des Gehäuses (3a, 3b) befindet.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente jeweils mit ihrer der Feder (8) abgewandten Seite an einer zugeordneten Innenfläche (3c) des Gehäuses (3h, 3b, 11) abgestützt sind.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sensoreinrichtung (14) vorgesehen ist, welche eine Relativverschiebung des Eingangselements (2) in Bezug auf das Ausgangselement, oder umgekehrt, sensiert, wobei das Sensorsignal einer Schaltkraft in die erste Schaltrichtung bzw. einer Schaltkraft in die zweite Schaltrichtung entspricht.
Schalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) elektrisch an eine Motorelektronik angeschlossen ist, wobei die Motorelektronik das Motormoment bei Überschreiten einer ersten Schaltweg- oder Schaltkraftschwelle in der ersten Schaltrichtung und/oder bei Überschreiten einer zweiten Schaltweg- oder Schaltkraftschwelle in der zweiten Schaltrichtung vorübergehend absenkt.
Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement zum Schalten in der ersten Schaltkraftrichtung per Fuß gezogen wird und zum Schalten in der zweiten Schaltkraftrichtung per Fuß gedrückt wird, wobei die erste Schaltkraftrichtung einem Hochschalten von einem Gang in einen nächsthöheren Gang und die zweite Schaltkraftrichtung einem Herunterschalten von einem Gang in einen niedrigeren Gang entspricht.